1.10. Глушение шума, распространяющегося по выпускным трактам дизеля
Шум от выпускных трактов передается следующим образом:
– газодинамические пульсации в виде звуковых волн излучаются дымовой трубой в надстройку;
– структурный шум распространяется в помещения, в том числе и жилые, через элементы крепления тракта к корпусным конструкциям судна;
– низкочастотная радиальная вибрация самих выхлопных трубопроводов может передаваться в виде структурного шума на стенки шахты машинного отделения.
Способы снижения шума:
– устанавливают глушители;
– выпускные трубы, утилизационный котел и глушитель крепят к шахте машинного отделения и к дымовой трубе на амортизаторах
Дизели снабжают глушителями выпуска, эффективность применения которых часто должна быть не менее 25 дБ в широком частотном диапазоне. Глушитель выбирают на основании расчета. При выборе глушителя необходимо учитывать следующие моменты:
– удовлетворительное снижение шума в заданном частотном диапазоне;
– малое аэродинамическое сопротивление;
– малая масса и не слишком большие габариты;
– легкость компоновки на судне.
Частотный состав шума выпуска изменяется в зависимости от типа и размеров двигателя. Экспериментальный спектр звукоизлучения на выходном патрубке судового дизеля для различных режимов работы представлен на рисунке 1.9
Подбирать глушитель следует так, чтобы его эффективность обеспечивала снижение шума несколько ниже допустимого спектра. На низких частотах коэффициент поглощения для ординарных звукопоглощающих материалов сравнительно мал и снизить шум выпуска, используя только активные глушители, очень трудно. В этих случаях применяют комбинированные активно-реактивные глушители. Поскольку существующие способы расчета глушителей недостаточно точны, для подбора их следует применять расчетно-экспериментальные методы.
Газодинамические процессы в трактах
В выпускных трубопроводах между дизелем и открытым концом выпускной трубы возникают пульсации столба газов в виде стоячих волн. Эти колебания оказывают влияние на рабочий процесс дизеля и могут вызывать раздражающие вибрации корпусного набора, дымовой трубы, вибрацию турбокомпрессоров и самой системы выпускных трактов. Газодинамические колебания этого типа вызываются резонансными колебаниями столба газов в выпускной системе. Возбуждающие импульсы возникают в период свободного выпуска отработанных газов из цилиндров в начале открытия выпускных клапанов или окон.
Вибрационные проблемы такого рода обычно не возникают, если выпускная система свободна от резонансов в диапазоне 80—120% номинальной частоты вращения дизеля.
Расчет
этих колебаний представляет большую
сложность. Резонансные явления необходимо
учитывать при установке реактивных
глушителей в выпускные тракты. На рисунке
показана
схема тракта, в которой при правильном
выборе длины участков
,
может
быть обеспечена оптимальная работа
глушителей.
Основная частота возбуждения колебаний определяется как, Гц,
(1.17)
— частота вращения дизеля, об/мин;
— число цилиндров;
– коэффициент
тактности дизелей (
=2
– для четырехтактных и
=1
– для двухтактных дизелей);
– число цилиндров,
в которых выпуск происходит одновременно.
При определении
значений
-
расстояний между выпуском и патрубком,
необходимо руководствоваться следующими
правилами
;
;
(1.18)
– расстояние между выпуском газовоздушной смеси дизеля и патрубком активно-реактивного глушителя;
– скорость звука
в газовой среде, м/с.
Примерные спектры выпуска дизелей представлены в таблице 1.8
Таблица 1.8. – Примерные октавные спектры шума выпускных трактов дизельных установок
Тип дизельной установки |
Уровни звукового давления дБ, в октавных полосах со среднегеометрическими частотами, гц |
|||||||
63 |
125 |
250 |
500 |
1000 |
2000 |
4000 |
8000 |
|
1. Малооборотный дизель |
134 |
128 |
118 |
114 |
100 |
88 |
78 |
- |
2. Среднеоборотный дизель |
125 |
124 |
126 |
120 |
112 |
104 |
99 |
85 |
3. Высокооборотный дизель |
118 |
120 |
119 |
116 |
114 |
113 |
110 |
104 |