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1、空调风机噪声的产生机理及控制途径 1 引言 目前大部分中央空调组合机组末端用的空调离心通风机,噪声都不尽理想。例如:双吸多翼前倾风机、双吸机翼型后倾风机、双吸单板圆弧后倾风机等安装在空调组合机组末端,在没有特殊处理或无隔声装置的情况下,在距风机出风口处1m左右测得的噪声一般可达90～110dB(A),有些高压、大流量的空调离心风机,噪声甚至达120～130dB(A)。根据国际标准化组织(ISO)建议:在工业厂区内,噪声要求不超过85dB(A);在公共建筑、饭店、宾馆、精密仪器仪表等领地,噪声要求不超过75dB(A)。根据人们对噪声所能承受的程度,距离风机最近的住宅区,白天要求
2、噪声不超过50～60dB(A),晚上要求噪声不超过40～45dB(A)。 因此,对于当今较为普及的中央空调组合机组末端用的空调离心通风机噪声的产生要进行深入研究,识别噪声源,从而实现噪声的有效控制是有意义的。 2 空调风机噪声产生的机理分析 2.1空调风机的机械噪声 一般说来,空调风机大部分采用双进风型式，风机的轴及轴上的叶轮等零件都较重,各生产厂家事先均经过较严格的平衡(静平衡和动平衡)试验后才投入使用。但风机转速一般较高,经过一段时间的运转后,会产生多种机械噪声。 (1)叶轮磨损不均匀或因风压导致零件的变形,使整个转子不平衡而产生的噪声。 (2)轴承在运行后由于
3、磨损,与轴相互产生的噪声。 (3)由于安装不良或各零件联接松动而产生的噪声。 (4)叶轮高速旋转产生振动,导致机体某一部分共振而产生的噪声。 2.2 电机噪声 在空调的整个通风系统中,电机是其中一个重要组成部分,但一般风机的生产厂家采用的电机均由电机生产厂家提供,风机生产厂家一般不作电机内部处理,但电机的噪声种类繁多,本文简述如下: (1)轴承本身精度不够而产生的轴承噪声; (2)径向交变的电磁力激发的电磁噪声; (3)换向器整流子碳刷摩擦导电环而产生的摩擦噪声; (4)整流子的打击噪声; (5)由于某些部件振动使自己的固有频率与激励频率产生共振,形成很强的窄带
4、噪声; (6)转子不平衡或电磁力轴向分量产生的轴向串动声; (7)电机冷却风扇产生的空气动力噪声。 2.3 风机噪声产生的机理 当多个叶片的风机叶轮绕轴旋转时,旋转的叶片对气流不断施加作用力,作用力的平均部分对应于维持气流运动的推力,而其交变部分则对应于产生气流噪声的激发力。 (1)旋转噪声产生的机理旋转噪声又称叶片噪声,或称离散频率噪声。叶片绕轴旋转时,风机叶片相对于气流运动,迎风侧与背风侧所受压力不同。在旋转叶轮的叶片通道出口处沿周向的气动压力与气流速度都有很大变化,旋转的叶片通道掠过较窄的蜗舌处,就会出现周期性的压力和速度脉动,从而产生噪声。叶片在自由空间旋转时
5、,对于叶片邻近的某固定空间位置来说,每当一个叶片通过时,空气受到叶片及其压力场的激励,压力就会起伏变化一次,旋转的叶片不断地逐个通过,相应逐个地产生脉冲,向周围辐射噪声。 在给定空间位置产生的压力,并不按正弦规律随时间变化,而是按脉冲形式。除基频外还有许多谐波成分,其频率为基频的整数倍。如果压力脉冲很尖锐,在声频范围内可以有许多谐波成分。旋转噪声的频率为 f=inz/60 (1) 式中 n———每分钟的转速 z———叶片数 i———频率谐波序号,i=1时的频率为基频 由式(1)可以看出,若将叶片数增加1倍而转速保持不变时,由于基频
6、增加1倍,原来的奇次谐波成分被取消,假定各谐波成分的强度近似相同,理论上旋转噪声的强度将降低一半。即使压力脉冲不很尖税,叶片数的增多对降低噪声也是有利的。 旋转噪声的声压与风机的功率成正比,而与叶轮的半径成反比。所以,当功率与叶片尖端的圆周速度给定时,从降低噪声的角度应尽量使叶轮半径大一些。叶片尖端的圆周速度对旋转噪声的声压非常敏感,随圆周速度的提高,旋转噪声的声功率迅速地增加。 (2)涡旋噪声产生的机理 涡旋噪声又称涡流噪声,或称紊流噪声。风机叶片相对于气流运动时，气流受到叶片阻挡即绕流时,沿叶片表面的流线会在背面脱体，从而形成一个阴影区。在该区内的气体一般处于相对静止
7、的状态,并不随气流向下游方向运动,而该区与气流间的边界是不稳定的,气流通过切向粘滞力而产生卷吸作用,带动静止的气体运动,在背面的分叉点附近形成了涡旋胚,并逐渐成长,涡流的范围越来越大,到一定程度后涡旋胚就从叶片背面滑脱,而随气流向下游运动。当涡旋胚滑脱时,在该区另一侧分叉点附近形成一个新的涡旋胚,从而开始同上相似的过程,见图1。 图1a表示气流在叶道中的径向流动 图1b表示气流在叶片通道中形成的环流胚以此类推,涡旋在叶片上侧不断地形成、发展和滑脱,产生一系列顺流而下的旋涡。由于涡旋
