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      【電動調節閥】解析:電動調節閥噪聲

      發布日期:[2020-05-30]     點擊率:

      1、氣體動力噪聲

      氣體動力噪聲是氣體或蒸汽流過節流孔而產生的。工業上遇到的電動調節閥的噪聲,大多數是氣體動力噪聲。氣體和蒸汽都是可壓縮流體,一般來說,可壓縮流體的流速都要高于不可壓縮流體的流速。當氣體流速比聲音速度低時,噪音是因為強烈的擾流產生的;當氣體的速度大于聲速時,流體中產生沖擊波,所以噪聲劇增。把各種噪聲加以比較,可壓縮流體流經調節閥產生的噪音是zui嚴重的。



      2、液體動力噪聲


      液體動力噪聲是由于液體流過調節閥的節流孔而產生的。調節閥結構多種多樣,典型的節流形式如圖1所示。各種節流口的結構形式盡管不同,但都對液體產生節流作用。當液體通過節流口時,由于節流口面積的急劇變化,流通面積縮小,流速升高,壓力下降,因而容易產生阻塞流,產生閃蒸和空化作用,這些情況都是誘發噪聲的原因。

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      圖1

      當閥門節流口的前后壓差不大時,節流口的噪聲是極小的,流動的聲音不大,因此,不必考慮噪聲的問題。如果壓差較大,流經調節閥的流體開始出現了閃蒸情況,流動的流體變成有氣泡存在的氣、液兩相的混合體,兩相流體的減速和膨脹作用自然形成了噪聲。而且,由于電動調節閥口附近截流斷面的急劇變化,在高速噴流狀態下引起流動速度的不均勻,從而產生了一種旋渦脫離聲。

      當空化作用產生時,氣泡破裂,強大的能量除產生破壞力外,還發出噪聲,這種噪聲的頻率有時高達10000Hz。氣泡越多、越大,噪聲越嚴重。

      在選擇調節閥時,為了避免產生液體動力噪聲,關鍵在于找到開始產生空化作用時的閥門壓降ΔPc,確保閥門壓降小于ΔPc。為此,引入一個起始空化系數KC的概念。

      KC的數值由實驗得到,它也可以根據液體的壓力系數FL來確定,圖2 示出了FL和KC的關系。

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      圖2


      3、旋渦脫離噪聲


      在各種噪聲類型中,有一種旋渦脫離噪聲,可壓縮流體在流過物體表面時,極容易產生這種噪聲。當流體質點流到一個非流線型的圓柱體的前緣時,流體受阻,壓力就從自由流動時的壓力升高到另一種壓力,這是因為流體動能的轉換。流體繞過圓柱體,形成附面層后,繼續流動。在雷諾數Re不同時,調節閥流體流動的情況是不同的。

      從圖3可以看出,當Re<5時,流體并不脫離圓柱體圖(a);當5≤Re<40時,尾流中緊貼圓柱體后面形成一對穩定的旋渦圖(b);當40≤Re<150時時,對稱旋渦破裂,在尾流中出現穩定的、非對稱的、排列規則的、旋轉方向相反的旋渦列,這些旋渦周期性地脫離圓柱體(c);當Re>150時,旋渦列已不再穩定;Re≥300時,整個尾流區已變成湍流狀態(d)。

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      圖3

      不可壓縮流體的雷諾數Re一般都很大,在這種情況下,附面層不能包圍住圓柱體的背面,而是從圓柱體表面的兩側脫開,形成兩個在流動中向尾部延伸的剪切層。這兩個剪切層形成尾流的邊界,因為調節閥內層相對于zui外層移動慢得多,于是,這些自由剪切層就有卷成不連續打旋的旋渦的傾向,尾流中形成了旋渦流,旋渦流和圓柱體相互作用,誘發振動。當旋渦交替地從圓柱體兩側脫落時,也就激發了圓柱體周期性的脈動力。這種力使有彈性的圓柱體產生振動并發出風鳴音調。風吹過電線時,就可以聽到了風鳴聲,這就是旋渦脫離現象。而當旋渦脫離的頻率與圓柱體的固有頻率接近或相同時,振動加大,共振發生,噪聲增大。當Re>3×105時,旋渦的脫離是十分凌亂的,而且形成一個很寬的頻帶。

      如果零件是非圓形截面,上述的現象和結論也同樣適用。

      總之,可壓縮流體流經氣動調節閥時,在節流截面zui小處可能達到或超過聲音速度,這就形成沖擊波、噴射流、旋渦流等凌亂的流體,這種流體在節流孔的下游轉換成熱能,同時產生氣體動力噪聲,沿著下游管道,傳送到各處,嚴重時將因振動過大而破壞管道系統。


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