调节阀噪音的计算Word格式文档下载.docx
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A声级是以声级计的A网络测得的声压级,单位是dB(A),称为分贝A——加权(DecibelA-wighting)。
本文所介绍的计算方法,系基于已经标准化的试验方案之试验结果。
在这和标准化的试验方案里,调节阀装在各向同性的、均匀声场内的直管道中,管道的耐压等级为PN40(参见三之3)。
声级计放在调节阀出口法兰的平面内,距管道外壁1米处。
计算的结果,即为该情况下的声级。
三、噪声估算公式
1、适用于液体调节阀噪声的估算公式
当介质为液体,在调节阀前后的差压(△P=P1-P2)增大到某一数值的时候,便会由于出现闪蒸、空化现象,而使噪声的声级急剧上升。
开始出现空化的点即称为临界点,它所对应的差压即称为临界差压。
以此为界,可以把工作状态分成临界差压和亚临界两种,二者的噪声估算公式也不同。
(1)
无空化的情况(XP≤Zy)
LA=10LgKv+18Lg(P1-Pv)-5Lgρ+18Lg(XE/ZY)+40+△LF
(1)
XF—液体的压力比,XF=△P/(P1-Pv)=(P1-P2)/(P1-Pv)
△P——调节阀前后的压差,bar
P1——阀前绝压bar
P2——阀后绝压,bar
PV——液体的蒸气压,绝压bar,水的蒸汽压示于图1
图1水的蒸汽压
ZY——调节阀开度为Y时的Z值(见图2),它是用来说明是否发生空化的一个参数
当△P≤ZY(P1-PV)时无空化现象发生
当△P>
ZY(P1-Pv)时有空化现象发生
当△P=ZY(P1-Pv)时开始产生空化现象,此差压称为临界差压,记为△PK
图2
是否发生空化的ZY
Z
——由调节阀型号决定的阀门参数,其数值由阀门制造厂用图线或表格的形式提供;
常用调节阀的Z值如下:
旋转球阀
0.1~0.2
蝶阀
0.15~0.25
标准单座阀或双座阀
0.3~0.5
低噪声阀
0.6~0.9
Y
——阀的开度,Y=KV/KVS;
Kv——阀的流通能力;
KVS—
阀的开度为100%(即最大流量)时的KV值,m³
/h;
LA——噪声的声级,dB(A);
ρ——液体的密度,kg/m³
,水的密度示于图3
图3
水的密度
△LF—由调节阀型号和阀的开度Y=0.75时的压力比XF决定的校正量。
它反映了调节阀的声学特性,dB(A)
标准单座阀或双痤阀的△LF=0时,低噪声调节阀的△LF曲线由制造厂提供(如图4)。
图4低噪声调节阀的声级校正量△LF
(2)有空化的情况(XF>
ZY)
LA=10LgKv+18Lg(P1-Pv)-5Lgρ+29Lg(XF-ZY)0.75-(268+38ZY)*(XF-ZY)0.935+40+△LF
(2)
式中各符号的意义全部同前。
对应于最大声级的差压比记为XFM,当XFM≤1.0其值可按下式计算:
XFm=0.48+0.72ZY
(3)
若以XFM取代式
(1)、
(2)的XF,则即可取最大声级LAM。
2、适用于气体和蒸汽调节阀噪声的公式
LA=14LgKv+18LgP1+5LgT1-5Lgρ+20Lg(P1/P2)+52+△LG
(4)
KV——阀的流通能力;
P1——阀前绝压,bar;
P2——阀后绝压,bar;
T1
——阀前流体的温度,oK
ρ——流体的密度(气体取标准状态下的密度
ρN,水蒸汽取ρ≈0.8),kg/m³
;
△LG—由调节阀型号和阀的开度Y=0.75时的压力比X=(P1-P2)/P1决定的校正量,dB(A);
标准单座阀和双座阀的△LG小到可以忽略不计,低噪音调节阀△LG曲线由制造厂提供(例如图5)。
图5
低噪声调节阀的声级校正量△LG
与管壁厚度S有关的校正量△RM。
在上述式
(1)、
(2)和(4)中,实际上包含着一个压力额定值为PN40的管道平均衰减量,如果实际使用的管道之压力额定值不是PN40,那么在计算噪声的声级时,在式
(1)、
(2)和(4)中就应再加上校正量△RM一项进行修正。
△RM可以用下式计算:
△Rm=10Lg(S40/S)
(5)
△RM——与管壁厚度S有关的校正量,dB(A)
S40
——PN40的管壁厚度,mm
S
——实际使用的管壁厚度,mm
西德成批生产的钢管,其△RM值如下表所示:
与管壁厚度S有关的校正量△RM
管径DN(mm)
25
40
50
80
100
150
200
250
300
400
500
管壁
厚度
S
(mm)
2.6
-
2.9
-0.5
3.2
-1.0
3.6
-1.5
4.0
-2.0
4.5
-2.5
5.6
-3.5
-3.0
0.5
1.0
6.3
-4.0
7.1
2.0
8.0
-4.5
1.5
2.5
10
-5.0
-5.5
11
12.5
14.2
-6.0
16
-6.5
20
-7.5
30
-7.0
4.估算方法的使用范围及结果的精确度
(1)该估算方法只考虑了在封闭管道系统中的流体动力学噪声,而并不包括调节阀内部可动部件产生的响声,以及在固体材料中传播的声音,或由于某种原因反射和共振造成的声音放大效应。
(2)当测试条件与标准化试验方案有差别时,则应按DIN
458635
BLatt1进行修正。
(3)调节阀出口处以及管道中的流速不应超过下列极限值:
液体或ω≤10
ω—流速,m/s;
其余符号意义同前。
气体和蒸汽
ω≤0.3ωs
ωs—音速。
(4)1<
KV<
6000
0.01<
X或XF<
1.0(X为气体或蒸汽的压力比)
LA>
20dB(A)
(5)声级的计算结果存在一个10dB(A)的偏差带。
5、计算举例
例1已知流体水
流量Q=90m³
/h
工作温度
t=120℃
要求的KV值
KV=50m³
/h
入口压力(绝压)
P1=7bar
出口压力(绝压)
P2=4bar
管道压力额定值
PN40
计算采用西德SAMSON工厂生产的单座调节阀,口径为DN80,从工厂提供数据表中查得KVS=80m³
/h,Z=0.25。
(1)求出阀的开度Y=KV/KVS=50/80=0.625;
由Y=0.625及Z=0.25,从图2中查得ZY=0.28;
(2)由t=120℃
从图1中查得水的蒸汽压PV=2bar;
(3)求出压力比;
(4)由t=120℃,从图3中查出水的密度ρ=940kg/m³
(5)对于标准的单座调节阀△LF=0;
(6)∵XF=0.6,ZY=0.28,即XF>
ZY,∴该调节阀噪声的声级LA应采用式
(2)计算:
=10Lg50+18Lg(7-2)-5Lg940+292*(0.6-0.28)0.75-(268+38*0.28)*(0.6-0.28)0.935+40+0
=
17+12.6-14.9+124-97+40=81.7dB(A)
例2已知流体合成气
流量Q=40000m³
入口压力(绝压)P1=12.5bar
出口压力(绝压)P2=2.5bar
入口温度
T1=393oK
标准状态下密度
ρN=0.7kg/m³
要求的KV值KV=200m³
管道压力额定值PN40
计算
采用西德SAMSON工厂生产的251型标准单座调节阀,口径为DN150,从工厂提供的数据表中查出KVS=360m³
标准单座阀的校正量△LG可以忽略不计,即△LG≈0;
则该项调节阀噪声的声级LA用式(4)计算如下:
LA=14LgKv+18LgP1+5LgT1-5Lgρ+20Lg(P1/P2)+52+△LG
=14Lg200+18Lg12.5+5Lg393-5Lg0.7+20Lg(12.5/2.5)+52+0
=32.2+19.8+13+0.775-3.12+52
=114.6dB(A)
四、声级的图解法
1、适用于液体调节阀噪声的图解法
液体调节阀噪声的声级LA可以表示为几项之和:
LA=LAIF+LA2F+LA3+△LF
(6)
LA1F—液体调节阀由(P1-PV)决定的声级(可由图6查出),dB(A);
LA2F—液体调节阀由XF及ZY决定的声级(可由图7查出),dB(A)
LA3—液体调节阀由ρ决定的声级(可由图8查出)dB(A)
△LF—意义同前。
图6液体调节阀由(P1-Pv)决定的声级LA1F
图7液体调节阀由XF及ZY决定的声级LA2F
图8液体调节阀由ρ决定的声级LA
前述之例1可应用图解法求解如下:
(1)从图1查得t=120℃时,水的蒸汽压PV=2bar;
(2)由P1-PV=5bar及KV=50,从图6查得LA1F=53.5dB(A);
(3)由△P=P1-P2=7-4=3bar,及P1-PV=5bar,从图7查得XF=0.6;
在图7上半部分,由XF=0.6及ZY=0.28(参见原例1,系从图2中查出),即可查出LA2F=28dB(A)
(4)由t=120℃,从表3中查出水的密度ρ=940kg/m³
再由图8查出LAB≈0.1dB(A),该值很小,故可以忽略不计;
(5)标准单座阀,△LF=0;
(6)该调节阀噪声的声级LA为:
LA
=LA1F+LA2F+LAS+△LF
=53.5+28+0
=81.5dB(A)
结果与估算值81.7dB(A)相差无几。
2、适用于气体和蒸汽调节阀噪声的图解法
气体和蒸汽调节阀噪声的声级LA亦可以表示为几项之和:
LA=LA1G+LA2G+LA4+△LG
(7)
LA1G—气体和蒸汽调节阀由P1决定的声级(可由图9查出)dB(A)
LA2G—气体和蒸汽调节阀由X决定的声级(可由图10查出)dB(A)
LA4—气体和蒸汽调节阀由ρN决定的声级(可由图11查出)
△LG意义同前。
图9气体和蒸汽调节阀由P1决定的声级LA1G
图10
气体和蒸汽调节阀由X决定的声级LA2G
前述之例2可应用图解法求解如下:
由P1=12.5bar及Kv=200m³
/h,从图9中可以查出LA1G=105dB(A);
(2)
由△P=P1-P2=12.5-2.5=10bar及P1=12.5bar,从图10可查出压力比X≈0.8;
在图10上半部,由X=0.8的垂线和曲线的交点,可以查出LA2G=7dB(A);
(3)由ρN=0.7kg/m3及t=120℃(由393oK-273),从图11可查出LA4=2dB(A);
图11气体和蒸汽调节阀由ρN决定的声级LA
(4)标准单座阀,△LG=0;
(5)该调节阀噪声的声级LA为:
=105+2+0=114dB(A)
结果与估算值114.6dB(A)亦相差无几。
参考文献
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[4]《Controlvalve
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[5]《物理学常用单位制》姜衍智编
上海科技出版社出版,1964;
[6]《普通物理学》上册
上海高等工业学校物理学编写组
人民教育出版社出版
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