Акустические параметры осевых вентиляторов

Осевые вентиляторы имеют, как правило, осевое рабочее колесо в цилиндри­ческом корпусе (в плоских вентиляторах цилиндрический корпус может быть вырожден до узкого кольца). Колесо может крепиться непосредственно на валу электродвигателя либо на подшипниковом узле, в обоих случаях оно установле­но на стойках внутри цилиндрического корпуса.

Если используется подшипни­ковый узел, то электродвигатель размещается снаружи корпуса и вращение на колесо передается через шкиво-ременную передачу. Спектр шума определяет­ся обтеканием вращающихся лопаток и их взаимодействием с неподвижными стойками крепления электродвигателя или входным направляющим (или спрям­ляющим) аппаратом и содержит хорошо выраженные дискретные составляющие на лопаточной частоте

f_Л = n*z / 60

(где n — частота вращения, об/мин; z — число лопаток рабочего колеса) и ее гармониках.

Если отрывов в колесе нет, то низкие частоты в спектре выражены слабо.

Необходимо различать два типа осевых вентиляторов:

• традиционного исполнения, периферийная часть лопаток которого находит­ся целиком внутри цилиндрического корпуса вентилятора;

• малошумные вентиляторы с лопатками, периферийная часть которых высту­пает за пределы цилиндрического корпуса.

Вентиляторы первой группы — это традиционные общепромышленные вен­тиляторы с плоским или цилиндрическим корпусом, которые могут использо­ваться как в воздуховодах на всасывании, так и в настенном варианте. Эти венти­ляторы в большинстве случаев имеют лопатки с осью совмещения профилей, расположенной в радиальном направлении. Существуют вентиляторы с лопатка­ми с «заваленной» по направлению вращения осью совмещения профилей — та­кое искривление оси дает некоторое снижение шума вентилятора. Лопатки дан­ного типа используются в осевых вентиляторах с плоским корпусом, хотя есть и исключения, например струйные вентиляторы Axijet—Jetfoils (Flakt Woods). Вентиляторы традиционного исполнения, как правило, имеют лопатки, сужаю­щиеся к периферии, или лопатки с постоянной хордой.

Вентиляторы же второй группы разработаны специально для уменьшения шума и используются в основном с сетью на всасывании. Лопатки такого типа вентиляторов имеют увеличивающуюся хорду к периферии и характерные вы­тянутые носики («клювы», которые выступают за пределы цилиндрической обе­чайки). В основном это вентиляторы наружных блоков воздушного охлаждения кондиционеров или настольные/напольные бытовые вентиляторы.

В спектре звукового давления малошумного вентилятора отсутствуют ярко выраженные пики на лопаточных частотах, что приводит к некоторому уменьше­нию шума. Однако при установке такого рабочего колеса в цилиндрический кор­пус появляются ярко выраженные пики на лопаточных частотах, поэтому они не используются в системах с сетью на всасывании. В качестве примера можно привести неудачный в акустиче­ском отношении общепромышленный вентилятор с цилиндрическим корпу­сом Аксипал (FTDA) с лопатками такого типа.

Рассмотрим, как некоторые кон­структивные элементы влияют на аку­стические свойства общепромышлен­ных вентиляторов.

Как уже было отмечено, звуковая мощность вентилятора в логарифми­ческом виде описывается формулой:

L_W = L_E + 60lgu₂+20lgD

где L_E — суммарный отвлеченный уровень звуковой мощности — константа для данного типа вентиляторов. Из этого выражения следует, что звуковая мощность конкретного типа вентилятора возрастает с увеличением диаметра рабочего ко­леса и в большей мере увеличивается с ростом окружной скорости колеса.

Однако вентиляторы могут быть спроектированы на одни и те же давление и производительность (при этом потреблять приблизительно одинаковую мощ­ность), но на различную частоту вращения. В данном случае могут быть получены существенно различные результаты по излучаемому шуму. Опыт авторов в разра­ботке мало шумного осевого вентилятора для фирмы Carrier (США) показал сле­дующее: два вентилятора, рассчитанных на одинаковые параметры, но с частотой вращения, отличающейся в 1,1 раза, в условиях реальной установки имели одина­ковую звуковую мощность на стороне нагнетания. Наиболее вероятное объясне­ние этому — вентилятор с меньшей частотой вращения имел более аэродинамиче­ски нагруженные лопатки колеса, что привело к более высоким уровням шума.

Как в радиальных, так и в осевых вентиляторах минимум шума имеет место на расчетном режиме (режиме максимального КПД вентилятора), а распределе­ние звуковой мощности по частоте схоже с распределением для радиальных вен­тиляторов.

На уровень шума осевых вентиляторов влияют следующие факторы:

• наличие или отсутствие входного направляющего аппарата (аэродинамиче­ская схема вентилятора);

• расстояние между В НА и лопатками колеса;

• при установке двигателя перед колесом — расстояние между стойками креп­ления электродвигателя и лопатками колеса;

• наличие защитной сетки на входе/выходе;

• соотношение чисел лопаток входного и/или спрямляющего аппарата и ко­леса;

• расстояние между лопаточными венцами.

При выборе осевых вентиляторов необходимо внимательно изучить их аку­стические характеристики.