通风机噪声随频率变化的相关研究

该函数关系和通风机设计很有关系。叶轮叶片与静止的或运动中的对置叶片间起交替作用的所有通风机，在频谱方面均表示出这种函数关系。轴流通风机中，对置叶片可以是导流装置，或者是反转的叶轮，甚至仅是叶轮前、后的支承结构。离心通风机中，叶轮叶片受蜗壳的作用。最大的影响出现在机壳蜗舌处，亦即叶轮与蜗壳板之间最狭的那点。这种影响在频谱图上以明显的峰值表现出来。叶轮每转的扰动次数给出了典型的频率。没有蜗壳的离心通风机，如电气机械的冷却通风机或与专用延伸主轴相配的轴流通风机，频率的分布并不显示出这些不同的峰值。许贝纳曾对这个问题，特别是就离心通风机作过论证。

一台蜗壳是普通型式的离心通风机，扰动仅在蜗壳上的一个点出现。叶片数为Z时，扰动频率由关系式：

得出

式中 n——转速（r/min）；

Z——叶片数。

方程式（11-21）中，a为整数（a=1，2，3，…），表示基频倍数。若a=1，则为基频。对具有几个蜗壳或几个机壳蜗舌的离心通风机，则频率按照扰动数增加。若轴流通风机叶轮叶片数与导流叶轮叶片数相等，则扰动在所有Z叶片中同时出现。扰动引起的噪声级是相当可观的。如果消除这种同时出现的扰动，则辐射声强就下降。在这个基础上，可估价出两个同时发射的等噪声源使噪声级升高3dB。表11-21给出了避免同时发生扰动后噪声级下降的分贝数。例如一台16个叶轮叶片的通风机，如果16个导流叶片的配置方式使得所有叶片不同时搭接，则可期望噪声级下降12dB。使导流叶片间距不相等即可做到这一点。比较常用的办法是将导流器叶片数做得和叶轮叶片数不相等。

表11-21 噪声级下降值

变更叶片数目使各扰动之间的时间间隔达到最大是有利的。

叶轮两叶片间的角度为

将该角度分成Z等分，我们得

导叶装置叶片间的角度为

由公式（11-22），我们得导叶数为

表11-22所列为叶片总数给定时，叶轮叶片与导流叶片的分配情况。

表11-22 导流叶片分配情况

人们将了解到，导流叶片数与叶轮叶片数的允差为±1是恰当的。

有导流叶片的轴流通风机中，出现三种特殊噪声频率。每个叶轮叶片由于每个导流叶片相激发而产生的频率为

每个导流叶片由于叶轮叶片相激发而产生的频率为

每个叶片相激发的周期之间，相邻叶片将彼此擦过，所得频率为(www.xing528.com)

各频率之差近似等于拍击频率。重要的拍击频率为

该频率是可以听到的。

由此，得出很多用以评价频谱的假设。通风机几何尺寸所决定的扰动频率随速度成正比增加。如果将轴流通风机与离心通风机作一比较，对于相等的叶轮叶片数和相等的转速，则低频大致相同。在轴流通风机中，还有一部分高频由Z_guide×Z_imp之积所决定。但是，如果一台离心通风机流量、压力与一台轴流通风机相同，那么其叶轮叶片的直径通常比较大，运转速度较低。因此，基频比轴流通风机低。

一般，低频占优势的噪声频谱比高频比例大的噪声频谱较为令人愉快。舒伯特的研究对这点说得很清楚。当轴流、离心矿井通风机运转时，曾对其在附近区域产生的骚扰作过调查。人们对轴流通风机提出的控告很多，对离心通风机则甚少。以方数测得的响度两者大致相等。与轴流通风机不同，离心通风机低频噪声最大。但是，高频比例大的噪声，用简单的消声器就很容易使之降低。

低频占优势的噪声，要求的消声器成本较高。如果噪声含有很低的频率成分，建筑物中就有出现共振的可能，叶片数少的离心通风机在低速运转时的情况就是这样。例如，假若一台上述那样的通风机向水泥制成而且不隔声的空气分配管道中鼓风，会产生很强烈的共振。在两端封闭的管道中产生的频率由公式（11-26）表示：

对于一端启开的管道，我们有

式中 c——声速（20℃时，343m/s）；

l——管道长度；

a——基频的倍数；

T，T=热力学温度（K）。

因此，5m长，两端封闭的管道其固有频率（a=1）为

对一端封闭的管道，

一台六个叶片并具有蜗壳的离心通风机，其基频为两端封闭时：

一端封闭时：

n=171.5r/min

算例表明，共振频率可能伴随管道一起出现，对此不能掉以轻心。

为了正确使用通风机，频谱知识与噪声级分贝数一样重要。不知道频谱，就不可能正确估计消声器的尺寸。