什么是控制阀空气动力噪声预测方法?
日期:2021-8-5 9:03:53 / 人气:
工业领导者们使用国际电工委员会标 准:IEC 60534-8-3:工业过程控制阀- 第 8 部分:关于噪声的考虑-第 3 节: 控制阀空气动力噪声预测方法。这种方法由热动力学与空气动力学的综合理论以及一些实证信息组成。只要根据阀门 的可测量的几何形状和作用于阀门的工况条件,这种方法就可以对电动阀门进行噪声预测。该标准还允许阀门供应商在框架内使用实验室测量的经验数据来提供更准确的预测。因为这是一种对阀门噪声预测的纯粹的分析方式,IEC 方法允许客观地评价其它噪声预测方法。
该方法描述了构成阀门整体噪声的两种不同的噪声源:阀内件噪声和阀门出口噪声。阀内件噪声取决于阀内件类型及其几何特征。阀门出口噪声取决于阀门出口面积,阀门出口马赫数和阀门下游的任何扩展器。 该方法把对噪声的预测定义为五个基本步骤:在适用的情况下,需要对阀内件和阀门出口噪声源完成这些步骤,并将其组合成阀门总的噪声水平。
1. 计算流经缩流断面处的总流束功率我们所考虑的噪声是由电动阀门在缩流断面处及其下游产生的。如果由于缩流断面节流而损耗的总功率能够计算出来,那么噪声功率这一小部分就能够确定。由于功率是能量对时间的比率,因此可以使用一个类似于计算动能的公式进行计算。动能公式为 1/2 mv 2 ,式中的 m 是质量,v 是速度。如果将质量用质量流量来替代,那么公式计算的就是功率。 速度就是缩流断面处的速度,可以用热动力学第一定律的能量公式来计算。
2. 确定总功率中的声音功率。 该方法考虑作用于阀门的工艺条件以确定阀门内特定的噪声产生机理。根据缩 流断面处压力和下游压力的关系,定义了五种情况。对每种情况,都定义和计算了声效。该标准还允许实验室测量的声学效率取代分析估计。这种声效决定了在第 1 步中计算出的总流束功率中的 一小部分,即噪声功率。在设计一个静音阀门时,较低的声效是其中的目标之 一。
3. 将声音功率转换成声压。 IEC 预测噪声方法的最终目的是确定电动阀门以外,人们听觉会触及的某一参考点处的声压等级。第 2 步提供的声音功率是不可以直接测量的。而声压是可以测量的,因此在大多数情况下成为默认的噪声表示方法。从声音功率到声压的转化使用了基本的声学理论。 为了提高噪声预测的准确度,该标准采用频谱计算。声压谱定义了可听范围内每个频率存在多少噪声。该频谱的形状可以根据阀门几何形状、流体工况和标准中给出的理想特征频谱来确定。该标准还允许使用实验室测量的特征频谱。
4. 考虑管道壁的传递损失并重新计算管道周围的声压谱。 第 1 至 3 步涉及到管道内噪声产生的过程。有时候这是我们需要考虑的点,但是管道外面的噪声等级是我们的主要考虑因素。 这一方法必须考虑到随着参考位置从管道内部移到管道的外部时噪声的变化。 管道壁的物理特性取决于其材料、尺寸和形状,它们决定了噪声通过管道传输的程度。管道内流体产生的噪声会与内管壁互相作用,引起管壁振动。这种振动会通过管壁传输到管道外壁,管道必定会然后与空气相互作用而产生声波。 噪声传输的这三个步骤取决于噪声频率。该方法确定了管道传输损失可作为频率的一个函数。该方法然后比较管道内部噪声频谱和传输损失频谱,以确定管壁会减少多少外部声压谱。
5. 考虑距离,并计算观察者位置处的声压等级。
第 4 步提供管道外表处的外部声压等级。基本声学原理可再次用来计算观察者位置处的声压等级。在任何给定的情况下,声音功率都是恒定的,但相关的声压等级会随着声音功率扩散的面积而变化。观察者离管壁越远,声音功率传输的总面积也会越大。这将导致声压等
级的降低。