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《一般用途罗茨风机行业标准》参与起草单位;章丘区鼓风机研究所

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从罗茨风机的原理来消除它的噪音

       罗茨风机是一种典型的容积式鼓风机,它依靠转子容积的改变,将原动机所加入的机械能转变为气体的压力和动能。与离心式鼓风机相比较,它具有压头高、流量受阻力影响小、供风稳定等优点,但在使用的过程中普遍存在着效率低、噪声高的缺点。罗茨风机在化工厂特别是中小型化工厂使用相当普遍,由于风机产生较大的噪声恶化了劳动条件,污染了生活环境,因而日益引起人们对风机噪声的重视,开展了有关风机噪声产生的机理和防治措施的研究工作。对于离心风机和轴流风机在这方面的研究已日趋完善,该文主要分析罗茨风机的气动噪声源及其产生的机理,在综合各种应用实例的基础上,提出了各种降低噪声的方法,并对降低罗茨风机噪声的根本途径进行了一定的探讨。 
1  罗茨风机噪声产生的机理 
     1.1 罗茨风机的噪声源 
     罗茨风机含有多种噪声源,其辐射噪声的部位主要有:(1)进气口和出气口辐射的空气动力性噪声;(2)机壳及电动机、轴承等辐射的机械性噪声;(3)基础振动辐射的固体声。在这几部分噪声中,进、出口部位辐射的空气动力性噪声(简称气动噪声)最强,其它如机械噪声、电磁噪声等,在风机正常运行条件下都是次要的[1]。根据罗茨风机产生噪声的频谱分析,其特点为低频宽带。风机的气动噪声主要由两部分组成:即旋转噪声和涡流噪声。 
     1. 2 旋转噪声 
      旋转噪声是由于工作轮上均匀分布的叶片打击周围的气体介质,引起周围的气体压力脉动而产生的噪声 另外,当气流流过叶片时,在叶片表面形成附面层,特别是吸力边的附面层容易加厚,并产生很多涡。在叶片尾缘处,吸力边与压力边的附面层汇台形成所谓尾迹区。在尾迹区内,气流的压力与速度都大大低于主气流区的数值。因而,当工作轮旋转肘,叶片出口区内气流具有很大的不均匀性。这种不均匀性气流周期地作用于周围介质,产生压力脉动而形成噪声。气流的不均匀性愈强,噪声也愈大。 
      风机的噪声具有确定的频率,其旋转噪声的频率为: 
fi=i(NZ/60) (1) 
式中:N为风机工作轮每分钟转数(r/min);z为叶片数;i为谐波序号(1,2,3,⋯⋯)。 i=l为基频,i=2,3,4,⋯⋯为高次谐音。从噪声强度来看,基频最强,其次高频谐音总的趋势是逐渐减弱的。典型罗茨风机的频率特性见图l、图2[2]  
        1.3 涡流噪声 
        涡流噪声又称旋涡噪声或紊流噪声。它主要是由于气流流经叶片时,产生紊流附面层及旋涡与旋涡**脱体。而引起叶片上压力的脉动所造成的。其产生有4个方面的原因:其一是物体表面上的气流形成紊流附面层后,附面层中气流紊乱的压力脉动作用于叶片、蜗壳内表面及局部表面等,产生了噪声;其二是气流流经物体时,由于附面层发展到一定程度会产生涡流脱落,脱离涡流将造成较大的脉动;其三是由于来流的紊流度引起叶片作用力的脉动造成噪声;其四是由于二次涡流形成的噪声。 
       
图l 流量10m3/min与30m3/min的罗茨鼓        图2 流量120rn3/min与140rn3/min罗茨鼓 
风机进口噪声频谱                          风机进口噪声频谱   
———— 室内进口轴向0.5m                 —————室内进口轴向1.Om 
–––––室内连口轴向0.5m                –––––室内进口轴向0.6m 
一般认为,上述4种产生涡流噪声的原因,由附面层紊流压力脉动和二次涡流辐射的噪声功率相对小得多。此外,只要来流的紊流度不特别大,由于冲角脉动形成的噪声也不太明显。于是可以认为,风机的涡流噪声主要是由于第二种噪声,即涡流和涡流脱离引起叶片升力的脉动所造成的涡流噪声。  

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