（农业水土工程专业论文）降膜蒸发器噪声机理的分析研究.pdf

摘要+ 本文对三效降膜蒸发器设备工作时，噪声产生的杌_ 理迸行了理论分析与研究， 利用现代声学测试技术手段进行测试与分析，得出三效降膜蒸发器设备的整体噪声 随热压泵工作压力增大而增大的关系，利用噪声叠加原理，将三效降膜蒸发器设备 的物料泵噪声作为背景噪声，计算得出三效降膜蒸发器设备的热压泵真实噪声，因 而得出热压泵噪声亦随其工作压力增大而增大的关系。利用空气动力学湍流理论， 结合热压泵工作原理，分析了热压泵喷射蒸汽特性，运用分形理论验证了三效降膜 蒸发器噪声信号具有混沌特性。结合空气动力学喷射气流噪声理论公式，验算了三 效降膜蒸发器正常生产时热压泵中拉伐尔管喷口处的噪声声压级，与实测值进行对 比，并详细分析了两者产生较大差异的原因。 关键词：降膜蒸发器；噪声；热压泵；气流；测试 。内蒙古自然科学基金资助项目，项目编号t2 0 0 4 0 8 0 2 0 7 1 l t l h e o r e f i e a li n v e s t i g a t i o no f n o i s eb y f a l l i n g - f i l me v a p o r a t o r a b s t r a c t i nt h ep r e s e n tw o r k , t h ec a u s i n go f h i g hn o i s eo f m u l t i - e f f e c tf a l l i n gf i l m e v a p o r a t o rw a si n t r o d u c e di nd e t a i l b a s e do nt h er e s u l to f m o d e m t e s tt e c h n o l o g y , t h e r e l a t i o n s h i po f n o i s ea n dw o r kp r e s s e rw a sr e c e i v e d g r o u n do nt h em e t h o do f s u p e r p o s i t i o n , t h en o i s eo f r a wm a t e r i a lp u m pw a ss e p a r a t e df r o mt h em i x e dn o i s ea n d g e t st h et r u en o i s eo fs t e a r a - j e t - e j e c t o r t h u st h er e l a t i o n s h i pb e t w e e nt h en o i s eo f s t e a m - j e t - e j e c t o ra n dt h ep r e s s e rw a so b t a i n e d u s e dt h et h e o r yo f a i r - d y n a m i ca n dt h e j e t - e j e c t o rp r i n c i p l et h ec h a r a c t e r i s t i co f j e t - s t e a m ，p r o v i n gt h en o i s es i g n a lh a v et h e c h a r a c t e ro f c h a o sb yu s i n gt h ef r a c t a lt h e o r y n o i s es o u n dp r e s s u r eo nt h en o r m a l c o n d i t i o nw a sc h e c k e db yt h e o r yf o r m u l aa n dc o n t r a s t e dw i t ht h ee x p e r i m e n t a ld a t a 1 1 1 e d i f f e r e n c ew a sa n a l y z c di nd e t a i l k e y w o r d s ：f a l l i n g f i l me v a p o r a t o r ；n o i s e ；s t e a m e t e j e c t o r ；a i r f l o w ；t e s t i n g d ir e c t e db y ：p r o f b a iy i n g a p p i ic a n tf o rm a s t e rd e g r e e ：z h a n gju n y o u ( a g r i c u l t u r a lw a t e r - s o i le n g i n e e r i n g ) ( c o l l e g e o f w a t e r c o n s e r v a n c y a n d c i v i l r j g i n e e r i n 岛i n n e r m o n g o l i a a g r i c u l t u r a l u n i v e r s i t y , h o h h o t 0 1 0 0 1 8 ，c h i n a ) * p a r t o f t h er e s e m v h h a v e b e e ns u p p o r t e d b y i n n e r m o n g o l i a n a l u r cs c i e n c e f o u n d a t i o n ( 2 0 0 4 0 8 0 2 0 7 1 1 ) 内蒙古农业大学硕士学位论文l 1 引言 1 1 课题背景及问题提出 1 1 1 噪声及危害 噪声是声波的一种。用物理学的观点来说，噪声是各种不同频率、不同强度声 音无规律的杂乱组合。从广义来讲，凡是使人烦恼的、讨厌的、不需要的声音都称 之为噪声。几乎在任何地方都存在噪声。随着工业的发展，噪声污染已经成为一个 世界性的问题，它与空气污染、水污染一起被列为当今世界三大主要污染源。噪声 污染是一种物理污染，它具有以下特点：污染面积大，到处都有，高低不等：噪声没 有污染物，不会积累，它的能量最后完全转变为热能，噪声声源停止，噪声污染就 没有了。 噪声的物理度量常用声压、声强、声功率及其“级”( 即“分贝”值，d b ) 来表 示。分贝是对数单位，无量纲。噪声强度越高，对人体的影响就越大。 噪声的分类方法很多。按起源不同，可分为空气动力性噪声和机械噪声。气体 流动或者物体与气体相互作用引起气体的扰动，由此而产生的噪声即为空气动力性 噪声。机械噪声则是由于固体振动和冲击而产生的。按频谱的性质，噪声又可分为 有调噪声和无调噪声。有调噪声含有非常明显的基频和伴随着基频的谐波，这种噪 声大部分是由旋转机械产生的。无调噪声没有明显的基频和谐频。 噪声的危害是极严重的，它不仅影响人们的身心健康，影响人们正常的工作与 休息，而且也是降低工作人员的劳动效率，导致各种事故的重要根源之一。人们在 较强噪声环境中工作，感到刺耳难受，时间长了就会发生听觉迟钝，甚至导致噪声 性耳聋。噪声对中枢神经系统的影响是使人不能集中思考问题，并且加速疲劳，降 低劳动生产率，甚至导致工伤事故。噪声会使肠胃机能阻滞，引起消化不良、食欲 不振，导致各种心血管疾病的发生。同时，噪声还会影响人的视觉系统、内分泌系 统等，造成视力清晰度变差、血液中油脂及胆固醇升高等症状此外，噪声也是工业 产品质量的综合反映m 。，。 噪声污染已成为当今世界每一个城市在现代化进程中所必然面临的一大难题。 而且随着工业化程度的提高而日益扩大其危害范围。在我国工业比较集中、交通运 输比较发达的大中城市，噪声已经成为危害群众身心健康的主要公害之一。1 。 大量的统计资料表明，噪声级在8 0 d b 以下，方能保证人们长期工作不致耳聋。 在9 0 d b 以下，方能保护8 0 的人工作4 0 年后不会耳聋。即使是8 5 d b ，仍会有1 0 的人可能产生噪声性耳聋。另有资料表明，4 0 d b 的连续噪声可使1 0 的睡蹶受影响， 7 0 d b 可使5 0 的人受影响，而突发性噪声在4 0 d b 时可使1 0 的惊醒。到6 0 d b 时， 可使7 0 的人惊醒。噪声除了损伤人耳的听力外，对人体的生理机能也会引起不良 反应。有关调查报到，在某些吵闹的工业行业中，消化性溃病的发病率比低噪声条 件下要高5 倍。通过人和动物实验都表明，在8 0 d b 环境下，肠蠕动要减少3 7 。随 2 降膜燕发器噪声机理的分析研究 之而来的是胀气和肠胃不适。在神经系统方面，噪声会造成失眠、疲劳、头晕及记 忆力衰退，诱发神经衰弱症。 当然，引发各种慢性疾病的原因是多方面的。噪声的危害程度究竟多大，还难 以得到准确的定量结论。还有，噪声对语言交谈和通讯联络也有干扰，对仪器设备 危害也很大，当噪声级超过1 3 5 d b 时电子仪器的连接部位会也现错动，引线产生抖 动，微调元件发生偏移，噪声级超过1 5 0 d b 时，仪器的元器件可能失效或损坏。当 噪声级达到1 4 0 d b 时，轻型建筑物就会遭受损伤“。 1 1 2 噪声控制 噪声的形成，需要有声源、传播途径和声的接收器。噪声控制通常就是从这三 个方面来进行考虑的，即从声源上根治噪声、从传播途径上采取降噪措施和在接收 点进行防护。噪声控制的一般方法如下： 1 从声源上降低噪声 通过改进机器设备的结构、改变操作工艺方法、提高加工精度或装配精度等措 施，将发声的机器设备的噪声控制在所允许的范围内。一般采取以下措施：选用内阻 尼大、内摩擦大的低噪声材料；采用低噪声结构形式；提高加工精度和装配精度： 调整机器的结构参数、抑制共振等。 2 从传播途径上降低噪声 限制和改变噪声的传播途径，使噪声在传播过程中衰减，从而传递到接收者处 的能量减少、影响降低。常用隔声、吸声、阻尼、隔振和消声等方法来实现。 3 在接收点进行防护 对接收噪声的个人进行防护，最简单的方法就是配带个人防护耳具。常用的有 耳塞、防声棉、耳罩及防声头盔等。 对噪声进行测试、分析及诊断，确定主要噪声源是噪声控制的先决条件和基础 工作；其次要根据设备噪声现状及有关标准，确定所需降噪量及降噪频谱特性，然 后针对被降噪设备的结构特点和使用要求，初选降噪方案，并进行测试、对比、分 析。如此周而复始，直至达到预期效果。 噪声控制是一项系统而复杂的工作。只有根据噪声源的具体情况，采取科学合 理的降噪措施，才能取得理想的降噪效果u m 嗍m m 。 1 1 3 国内外研究状况 劳动环境中的噪声是一种严重的职业危害，一直引起世界的关注。西方发达国 家对工作环境中噪声研究大致是于4 0 年代，各国在噪声研究领域中已作了大量的工 作，形成庞大的研究队伍，取得了显著的成绩。瑞典的环境噪声研究始于6 0 年代， 内蒙古农业大学硕士学位论文3 隆德大学卫生系从6 0 年代后期就开始研究噪声引起的失眠现象，国家环境保护局的 噪声研究会也长期进行室外噪声的传播和测量方面的研究啡c ”。 日本有很多专门的噪声研究机构，日本声学学会在交通噪声方面成绩突出，1 9 7 5 年曾推荐了一个用来估算道路交通噪声的公式；英国南安普顿大学的噪声与振动研 究所是国际上很有影响的振动与噪声研究机构，在噪声研究的许多方面处于国际领 先地位。他们联合c e c 实验室，在现场进行脉冲噪声对人体烦扰的研究；在噪声标准 的控制及其危害的研究方面，前苏联制定的roct1 2 0 0 3 - 7 6 “噪声、安全要求总 则”，规定了噪声的分类、可允许的噪声级和对工作地点、生产车间噪声防护要求 总则，还规定了噪声测量法则等。 目前世界上用的噪声控制技术有消声、吸声、隔声、隔振阻尼，主要是在噪声 源，噪声传播途径及接受点上进行控制和处理。从噪声源和振动源上进行噪声控制， 既是最积极主动，有效合理的措施，也是工业生产中噪声控制的努力方向之一。1 9 4 7 年，美h f 奥尔森等人又提出了“电子吸声器”n m 并付之实用。1 9 8 0 年，法国将 配有微处理器的有源消声器装置应用于2 2 k w 的实验室柴油，在2 0 - 2 5 0 h z 范围内可 降低噪声2 0 d b ( a ) 。 我国是在上个世纪七十年代开始对工业噪声的控制。八十年代环境保护作为基 本国策确立下来，有力地促进了工业噪声的治理，取得了初步成效。近几年来，在 噪声污染控制领域，无论是在技术上，还是政策管理方面都有长足的进步。 近年来，国内不少大专院校，科研设计单位及工厂企业开展了产品低噪化研究、 实践，深入分析研究各种噪声源的发声机理及其传播途径，研究成功并批量生产了 2 0 余种低噪声产品，例如低噪声轴流风机、低噪声离心同机、低噪声罗茨鼓风机等。 现实情况看，与国外同类产品相比，我国机电产品噪声平均高约5 1 0 d b ( a ) 。 降膜蒸发器是一种广泛用于乳品、饮料、制药化工等行业的成套设备，但该设 备运行时的噪声严重超标，为了减少噪声对工人的危害，一般采取佩戴护耳器，如 耳塞、耳罩、防声盔等被动防护措施。经过前期的调研发现，降膜蒸发器的噪声主 要由气流噪声和机械噪声构成，而起主导作用的是气流噪声，气流噪声的声源主要 由热压泵产生，即由热压泵内的拉伐尔管产生的高速高压气流产生。目前，国内外 报导气流噪声的控制研究多集中于汽车、矿井、风机等方面，而就热压泵内拉伐尔 喷嘴产生的高速高压气流噪声控制的研究很少，在我们所调研的我国许多乳品化工 等行业使用的国产和进口降膜蒸发器的噪声均严重超标。 如前所述，热压泵内拉伐尔喷嘴产生的高速高压气流噪声涉及流体力学和声学 等学科，而流体声学既可以看作流体力学的一部分，又可以看作流体力学与声学的 结合“”。流体力学和声学的发展都已具有相当悠久的历史。在流体力学方面，1 6 8 6 年牛顿建立了流体的内摩擦定律、1 7 8 3 年伯努利建立了流动液体的能量方程、1 7 5 5 4 降膜蒸发器噪声机理的分析研究 年欧拉建立了宏观流体的连续介质模型，进而提出了流体平衡与运动的微分方程式， 从而建立了流体及其作用力的普遍规律，为流体力学建立起了比较完整的理论基础， 形成了一门独立的学科。1 8 2 7 年和1 8 4 5 年，由n a v i e r 和s t o e k e s 分别推导出的n s 方程描述了牛顿粘性流体运动的更普遍的规律，既描述了层流运动，也描述了紊流 运动，从而也包含了流体的一般运动与声波波动的内在关系。但由于该方程的复杂 性和非线性，只有少数简单的问题有解析解。在声学方面，1 9 4 5 年英国科学家 r a y l e i g hj o h nw 发表的 t h e o r yo f s o u n d ) ) 一书总结了此前二三百年的大量声学 研究成果，开创了声学研究的先河。此后，随着声学的不断发展，许多疑难的声学 问题得到了解决，但直到上世纪5 0 年代之前，人们对诸如树叶为什么随风摇曳时能 发出沙沙声、风吹打着电线为什么能发出悦耳的风鸣声、长笛为什么能产生动听的 音乐等问题仍显得一筹莫展，因为那时尚未弄清紊流、旋涡以及运动物体的发声机 制。 自从1 9 5 2 年英国科学家l i g h t h i l l 在英国皇家学会会刊上发表了一篇名为 o n s o u n dg e n e r a t e da e r o d y n a m i c a l l yig e n e r a lt h e o r y ) 的论文，提出了描述流 体发声的著名l i g h t h i l l 方程，建立了声波参量与流量参量之间的关系后，标志着 气动声学理论开始着手研究了，而以这位科学家莱特希尔命名的方程也就成为研究 气动声学的最基本方程。从那时起到现在，气动声学无论是在理论或实践方面都有 了较大的发展和应用。但最初l i g h t h i l l 方程的求解是在自由空间假设下得到的， 对于固体边界不起作用。1 9 5 5 年，c u r i e n ”“”用基尔霍夫方法将l i g h t h i l l 理论推广 到考虑静止固体边界的影响，成功地解决了诸如湍流中静止小物体的风鸣声、圆柱 旋涡脱落诱发的噪声等问题。其研究结果表明，固体边界的作用相当于在整个固体 边界上分布偶极子源，且每点偶极子源的强度等于该点固体表面作用在流体上的力 的大小，也就是说，在这种情况下，声场是由四极子源和偶极子源叠加组成的。但 是c u r i e 理论并没涉及到运动固体边界与流体相互作用的发声问题。i 9 6 4 年，a p o w e l l “”o ”提出涡声理论，为揭示湍流发声提供了理论依据。1 9 6 5 年l o w s o n 研究了 自由空问里的一个运动奇点的声场特性。这个奇点可以是偶极子源、荦极子源或四 极子源。1 9 6 9 年，f f o w c sw i l l j a m s 和h a w k i n g s e 应用广义函数法将c u r i e 的结果 扩展到考虑运动固体边界对声音的影响，即物体在流体中运动的发声问题，得到一 个较为普遍的结果一f f o w c sw i l l i a m s l l a w k i n g s 1 1 1 1 5 ：方程( 简称f w h 方程) 。从f w h 方程可以看出，运动物体与流体相互作用产生的声场是由四极子源、偶极子源以及 由于位移所产生的单极子源的叠加组成的。但是，无论是c u r l e 方程或还是 f f o w c s w i l l i o m s h a w k i n g 方程均假定声源传播的介质是静止的。1 9 7 4 年，g o l d s t i n ”用格林函数方法研究了均匀运动介质下运动物体的发声问题，得到更为普 遍的广义l i g h t h i l l 方程。8 0 年代，j c h a r d i n ，c a v i l e g ，a a k b r a s h k i n 等对圆柱体的气流噪声特性、远场声压估算进行了深入地研究，取得了较好的结果。 内蒙古农业大学硕士学位论文 5 总的来说，上述研究奠定了物体在高速气流中引发噪声的理论基础，但这些研 究基本上都是在特定的假设条件下，以最典型的圆柱体在气流中引发噪声作为研究 对象的n ”。 莱特希尔理论得出喷注声功率w 与气体流速v 的8 次方成正比与喷口直径d 的 平方成正比：即 = x p 2 0 8 d 2 岛 ( 1 ) 式中： p 、p 。为喷注气体和环境空气密度，堙m 3 ： 七为莱特希尔参数，( 0 3 1 8 ) 1 0 “ c 为环境空气中的声速，m s 。 关于气流噪声的研究，中国科学院声学研究所马大猷教授经过对l i g h t h i l l 理 论的认真讨论，并导出与其8 次方定律等值的压力定律，即噪声总功率为： 矿= 8 k d 2 ( 只一晶) 4i p o c 。墨2 式中： ( 2 ) 丘为l i g h t h i l l 常数， d 为喷口直径( m m ) 只和矗分别为气室和大气压力。 p 。为喷注气体和环境空气密度，培m 3 ： c 。为环境空气中的声速，m s 。 在声速和亚声速的条件下，小孔喷注噪声的可听声功率随喷口孔径的高次方下 降。同时在流速高的情况下，小孔尚能起到移频作用，使声能大部分进入到入耳不 敏感的范围，对人的干扰将大大减小。 马大猷教授指出，对于单个喷注小孔，在距喷口垂直方向1 米处的a 声级干扰 噪为： l = 8 0 + 2 0 1 9 d d 。+ 2 0 l g m 。m + i o l g ( p 。一只) 4 k 2 ( 只一o 5 只) 2j = 1 0 1 9 2 z + 彳 ( 1 + x a z ) 4 t a n 。j “j 分贝 ( 3 ) 式中： d 为喷注小孔的直径( 唧) ；d o = l 毫米 巴、昂分别为喷注小孔前汽体和环境大气的绝对压力( k g c m 2 ) ； x 。= 5 六d c a c o ： ( 1 1 2 0 0 赫) 为a 声级的上限频率； a 是汽流通过的喷孔的速度( m s ) c 是喷注声速 c o ( 3 4 0 m s ) 为环境声速。当阻塞时，a = c ，则有x = o 1 6 5 d d o ： 6 降膜燕发器噪声机理的分析研究 m 。( 2 8 8 ) 为空气的分子量 吖为喷注气流介质的分子量，对于水蒸汽，m = 1 8 。 在实际应用中，小孔喷注不可能是一个小孔，而是由许多小孔组成。由于噪声 的叠加作用，使干扰噪声级要相应提高，因此当小孔喷注孔数为n 时，其干噪声级 应为： l = 8 0 + 2 0 1 9 d d o + 2 0 1 9 m 。m + i o l g ( p m 一岛) 4 k 2 ( 只一o 5 晶) 2j = 1 0 1 9 2 n + x ( 1 + x a 2 ) 4 t a n 一1 以+ 1 0 1 9 n 分贝 ( 4 ) ( 4 ) 式中： 小孔的孔数n ，是由小孔直径d 和通流面积s 。决定的： n = 4 s 。x d 2 ( 5 ) 将( 5 ) 式代入( 4 ) 式中，则有： l = 8 0 + 2 0 1 9 d d o + 2 0 1 9 m o m + 1 0 l g ( p , 一只) 4 k 2 ( 己一o 5 r ) 2 j = 1 0 1 9 1 2 n 。髟( 1 + 以2 ) 4 t a n 一1 x j + 1 0 i 9 4 s , - r d 2 分贝 ( 6 ) 从( 6 ) 式，我们可以看出，干扰噪声级。随喷注4 q l 直径d 的缩小而降低m ，。 在工程实际中由于存在被堵塞和难于加工等问题，喷注4 ：f l 直径不能选择太小，当 d 值确定之后，则( 6 ) 式中第一、二、三、五项都为常数，工。仅仅是小孔喷注前 压力巴与小孔喷注通流积s ，的函数。因此在设计时只要适当调整和选择匕，s 。就 可以取得需要的己。”“。 1 2 论文研究内容和研究目标概述 本课题以降膜蒸发器为研究对象，研究降膜蒸发器设备噪声产生的机理，为高速 高压气流噪声控制的研究奠定基础，同时为研制低噪声降膜蒸发器提供理论依据。 由于降膜蒸发器的噪声主要由气流噪声、机械噪声和液体动力噪声构成，而起主导 作用的是气流噪声，气流噪声的声源主要由热压泵产生，即由热压泵内的拉伐尔喷 管产生的高速高压气流产生。 热压泵系原蒸汽喷射真空泵，它是以高压引射蒸汽在0 5 o 9 m p a 的压力下， 通过喷射装置使其产生低压，然后将系统中的汁气吸入，再经过压缩，作为新能源 使用，从而达到节约能源的目的。乳品厂使用此种装置或压缩一效汁汽或压缩二效 汁汽给一效作为能源。不带热压泵和带热压泵蒸发系统蒸发l k g 水需要的蒸汽，后 者比前者省1 6 5 0 。 热压泵是由喷射装置和泵体组成，其喷射装置为拉伐尔喷嘴，其结构如图1 所 示。气流通过拉伐尔喷嘴时为绝能等熵流动，根据一维定常流动的连续方程，通过 内蒙古农业大学硕士学位论文 同一管道中不同截面的流量是个常数“”。即 拉廿 图1 拉伐尔喷嘴示意图 i d m = 七：岳 _ g ( a ) = 常数 ( 7 ) 积j 、，l 在定常绝能等熵流动的条件下，由于p 和r 保持不变，则a q ( 2 ) = 常数。 由此可得出结论： ( 1 ) 气流为亚音速( 丑 1 ) 时，随x 数增大，g ( 五) 却减小，一必须增大，所以 超音速流动时，流管截面积增大时流速增大。 、 ( 3 ) 当x = 1 时，口( 丑) 达到最大值，相应的截面积应该是流管的最小截面积，即 临界截面( x = l 的截面) 必是流管中的晟小截面。 从上述结论可以知道，要将气流绝能等熵地由亚音速加速为超音速，管道必须 做成先收缩后扩张的形状，这种收缩一扩张形喷管是十九世纪末瑞典工程师拉伐尔发 明的，故称这种喷管为拉伐尔喷管( 见图1 ) 。因此，拉伐尔喷管是使气流由亚音速 变为超音速的装置。此超音速的音频是由多种频率组成，所以，会产生很大的噪音 【例删。 目前，国内外热压泵均采用的消音办法为阻性消声器，即在泵体的外壳上将吸 声材料固定在里面。这样当声波进入消声器时，一部分声波能被吸声材料吸收，起 到消声作用。但由于从拉伐尔喷嘴射入的超音速气流既有高频波，又有低频波，而 这样消声方法只对高频波有一定的消声作用，对低频波消声效果较差。因此，热压 泵工作时，将产生9 0 9 5 d b 甚至以上的噪音。 所以，其具体内容和目标如下： ( 1 ) 测试与分离噪声信号。利用现代声学测试技术，通过试验和信号处理，将热 压泵的气流噪声从整体设备噪声中分离出来，以考察其对整体设备噪声的贡献，从 而对它进行独立分析。 ( 2 ) 理论上探讨气流噪声成分的提取方法。噪声源的组成部分包括动力装置产生 的机械噪声、管道内物料流动产生的流体噪声及热压泵内的拉伐尔管产生的高速高 压气流产生的气流噪声。 ( 3 ) 从理论上探讨拉伐尔喷嘴气流噪声与压力的关系。在不同流速和压力的情况 下测试其噪声，归纳出气流噪声与压力的关系。 8 降膜蒸发器噪声机理的分析研究 - _ - - - _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ l _ _ _ - _ _ 一_ _ _ _ _ _ _ - _ _ _ _ - _ - _ - _ _ _ _ _ - _ _ _ _ _ _ _ _ - 一 2 降膜蒸发器设备 1 降膜蒸发器整体设备图“2 2 1 l “m “_ l 雠 “ j 辐箭 幔鲫扮书r、总菲研乡 肛_ 硼 j 斟毒琏 黼 三d - 8 = 2 书。 轧 1 ： 水 - i ； i ： 广逛 一 二 瘴计鞋向 口 | 上槲 f ；墨 一 、d燃 些j 葬越ll i 鲫 4 鞋辑 一i 觑8 3 w 站泰； 黼、： 慷 壤空鞋 径1 l j i 怖1 j 括8 与曦) ，1 、qf 日一 埘牲 1 _ 圳 咒上，升 蠲2 厦删a、删卅醐。 o 瑚鲁 i 龄i - - = 汹 u 。n 盯：la 措l 掣 蠖勘a鬻 悱群 蕊 一li 一一、心 蹦i 三 。 引_r 罨 笥 u | 1 0 暂一书睡。，。蚪嫩式p 生景 # 刈耐 图2r n j m 0 3 q 8 0 0 三效降膜蒸发器结构及平面布置图 塑蔓直查些查兰堡主兰竺堡宴 生 一 一 匝王l挺椎搏概鹫世辍科n。士rn芷竹圄 哄薛长啦i&颦枢中i o 瞄* 繇奇l g 雌扭垛if 舡噙啦i d 嚼嚣蒜i = 垛赣l ，i3坚寰薛姆1)l瞄宴制l_c 罂谨裔l h 瞄薄搿ll嗽最皇楗i。雠睢彘i嚣繇套如赠l 嵫鼬采i o州趟世fu酬趟世鬃ii州蜓世嵌、f 匝骐避世h谁魁舔艇糕醚遨“ 工 缩蒸汽 内蒙古农业大学硕士学位论文” 能。进入扩散器后，流体的压力从混合室出口的p 。提高到p c 速度从w 3 降到w c 。， 混合流体在p c 压力下以速度w c 从喷射器中流出。 蒸汽喷射压缩器的工作过程用i s 线图表示在图5 上。a 为压缩嚣前工作蒸汽的 状态点；b 为压缩器前引射蒸汽的状态点；a 1 2 3 c 为蒸汽喷射压缩器的实际工作过程。 图中虚线表示压缩器的理想工作过程。 图5 喷射压缩器工作过程i - s 图 4 ，降膜蒸发器设备发射噪声情况简介 降膜蒸发器设备发射的总噪声，随热压泵的工作压力增加整体呈上升趋势，就现 场测试的工作压力变动范围内，工作压力越大，发射噪声也越大，最大工作压力为 0 6 m p a 时，对应的噪声声压级为1 0 7 2 d b 。而把物料泵开启时的噪声作为研究热压泵 噪声的背景噪声，利用噪声叠加原理进一步确定热压泵发射的真实噪声，其特征与设 备发射的总噪声类似，最大值为1 0 7 i d b ( 0 6 m p a ) ，最小值为9 6 ，9 d b ( 0 4 m p a ) 。降膜 蒸发器设备正常生产，工作压力0 6 3m p a 时，发射的噪声为1 0 9 d b ，在距离拉伐尔 管l 位置处噪声级达1 1 6 d b 。 3 降膜蒸发器设备噪声测试 3 1 测量仪器： ( 1 ) 声级计 型号：b & k 2 2 3 1 + b z 7 1 1 0 模件化精密声级计，测量范围：2 4 1 3 0 d b ( a ) 。 ( 2 ) 磁带记录仪 型号：m r 一3 0 型，它使用盒式磁带记录和回放7 通道模拟信号。 ( 3 ) 信号分析仪 1 2 降膜蒸发器噪声机理的分析研究 型号：b & k - - 2 0 3 4 双通道信号分析仪。这是一种具有8 0 1 条分辨线的快速、灵敏、 易用且完整的双通道f f t 分析系统。 3 2 测量方案： 在测试分析信号前，必须对测试系统做系统标定，具体步骤是；用与b z t i i 0 模 件和4 1 5 5 型传声器配用的b & k - 2 2 3 1 模件化精密声级计测取4 2 2 8 型活塞发声器发出 的9 4d b ( a ) ，频率为1 0 0 0 h z 单一正弦信号，录入m r 一3 0 型磁带记录仪，再输入b & k 一2 0 3 4 双通道信号分析仪。将测量设置为自谱函数，调节标定场值，直到当频率为 1 0 0 0 h z 时，声压级为9 4d b ( a ) ，标定场的值即为该系统灵敏度，灵敏度为3 4 2 k u n i t v 。 3 2 1 测量系统： 降膜蒸发器 b & k - - - 2 2 3i 型精密声级计 ； 1 1 倍频程滤波器 图6 降膜蒸发器发射噪声测试分析系统框图 内蒙古农业大学硕士学位论文 1 3 本研究的测试分析系统的框图如图6 所示。测试与分析流程为： 1 用b k - 2 2 3 1 型精密声级测取降膜蒸发器设备在不同工况下的噪声信号； 2 用m r 一3 0 型磁带记录仪记录测得的噪声信号； 3 将磁带记录仪记录的信号输入b k - 2 0 3 4 双通道信号分析仪进行分析并采集 数据； 4 将信号分析仪中不需要进一步分析的结果输入b k - 2 2 3 1 打印机打印，需继续 分析的，将采集到的数据输入计算机进行分析： 5 应用相关信号分析理论对实验结果进行分析。 3 2 2 测量方法： 依据g b t 1 7 2 4 8 3 1 9 9 9 e q v i s o 2 0 2 ：1 9 9 5 声学机器和设备发射的噪声工作位置 和其他指定位置发射声压级的测量现场简易法 1 布置测点( 见图7 ) ( i ) 传声器应位于操做者头部，两眼连线中心平面一侧0 2 0 m 0 0 2 m 位置，其 轴线平行操做者的视线，并且位于测得的a 计权声压级三。较高的一侧；沿指定路径 至少要规定四个传声器位置( 须现场确定) 以充分获取声场的采样数据。 ( 2 ) 确定背景噪声修正值k 。 k ，= 一1 0 l g ( 1 1 0 。0 1 “、 ( 8 ) 出一被测机器开启和关闭时指定位置测得的声压级差值，单位d b 。( 每个 传声器处的k 。分别测得) 2 测试设备的运行条件：( 被测机器应按正常使用状况，安装在反射面一个或多 个位置上。被测机器应该远离任何墙壁，天花板或是其他反射面。) ( 1 ) 规定负载运行的条件下： ( 2 ) 无负载( 空载) 条件下； ( 3 ) 满载条件下； ( 4 ) 正常使用时，产生最大噪声输出对应的工作条件下； ( 5 ) 具备特征运行周期的条件下： ( 6 ) 热压泵不同压力、不同气流速度条件下。 3 测试时间 ( 1 ) 进行倍频程频带测量，对于中心频率1 6 0 h z 及其以下的频带，测量观察的 最短时间应为3 0 s ，而对于中心频率2 0 0 h z 及其以上的频带，测量观察的最短时间为 1 5 s 。 ( 2 ) 如果在规定运行条件下( 见g b t 1 4 2 5 9 和i s 0 1 2 0 0 1 ) ，指定位置的噪音反射 1 4 降膜燕发器噪声机理的分析研究 是稳定噪声时，测量时间至少为1 5 s 。 3 2 3 测试数据分析 按照中华人民共和国标准( 声学机器和设备发射的噪声工作位置和其他指定 位置发射声压级的测量现场简易法) 现场选定了五个 贝9 试点进行测试，按照本标准 布置测点如下：操作台操作者位置( 记录为1 号点) 传声器位于操做者头部，两眼连 线中心平面右侧0 2 0 m 位置，其轴线平行操做者的视线，并且位于测得的a 计权声压 级工。较高的一侧。操作者沿指定路径移动时的传声器位置依次为2 号点( 距设备 2 5 m 、距地面1 5 5 m ) 、3 号点( 距设备1 6 m 、距地面1 5 5 m ) 、4 号点( 距设备1 6 m 、 距地面1 5 5 m ) 、5 号点( 距设备2 。5 m 、距地面1 5 5 m ) 。测点位置如图7 所示。 图7 测点布置示意图 ( 注：o 表示传声嚣位置2 5 为指定路径传声器位置) 图8 实验现场测试图 内蒙古农业大学硕士学位论文 1 5 表1刚j m 0 3 型三效降膜燕发器噪声1 ! 倍频程测试数据表 1 1 倍频程中心频率( h z ) 声压级( d b )1 号点 2 0 4 08 01 6 0 3 1 56 3 01 2 5 k2 5 k5 kl o k2 0 k z 0 4 0 8 0 1 6 0 3 1 56 3 0 1 z 瓢2 5 k 5 k10 l 【2 0 k 一物料泵开启工况一工作压力0 4 m p a 工况 - - - e - - 工作压力04 5 m p a i 况十工作压力0 5 m p a i 况 十工作压力05 5 m p a i 况 一工作压力0 6 m f a i 况 图9 降膜蒸发器1 号测点1 1 倍频程声压级图 表3 、表5 、表7 、表9 、表1 1 中l 。值是物料泵和热压泵都开启时，不同工作 压力下测得噪声值，l d ，值是热压泵开启时，不同工作压力下发射的真实噪声值，是通 过公式( 9 ) 计算得到的。 o = l o l g 【1 0 “一1 0 0 1 。j ( 9 ) 式中：工，物料泵开启时测得噪声级； 三，物料泵和热压泵都开启时测得噪声级： 上。，一热压泵开启时其本身发射的噪声级。 表2 物料泵开启时各测点噪声级数据表 印0 16 降膜蒸发器噪声机理的分析研究 表3 刚j 陆0 3 型三效降膜蒸发器1 号测点热压泵发射噪声数据表 l 号点0 4 m p a0 4 5 m p a0 5 m p a0 5 5 m p a 0 6 m p a l p z ( d b ) ( a ) 3 2 88 3 1 9 6 89 9 71 0 4 l p r ( d b ) ( a ) 7 5 9 7 7 29 6 79 9 6 1 0 4 0 4 m p ao4 5 m p a 0 5 m p a0 5 5 m p a0 6 m p a 总噪声熟压泵噪声 围1 0 刚j 卜0 3 型降膜蒸发器1 号测点发射噪声声压级图 表4 刚j 陆0 3 型三效降膜蒸发器2 号测点噪声1 i 倍频程测试数据表 物料泵开启6 05 25 4 37 0 28 0 57 8 58 1 88 2 8 7 9 86 6 25 6 7 0 4 m p a6 1 55 1 65 4 77 5 38 178 2 48 5 2 8 5 68 2 + 77 2 25 9 7 0 4 5 m p a5 1 85 8 55 3 87 2 37 6 6 7 9 88 6 38 5 38 1 46 9 65 7 2 0 5 m i ) a6 2 95 1 55 4 67 2 7 8 2 38 6 49 3 99 5 49 3 18 6 98 5 1 0 5 5 m p a 6 2 75 8 57 1 57 2 88 1 88 7 99 5 29 6 49 8 89 1 37 6 5 0 6 m p a 6 2 85 8 35 9 17 5 68 2 78 9 39 7 51 0 11 0 49 2 27 5 2 2 0 4 08 01 6 03 1 5 6 3 0 l2 5 k2 5 k 5 kl o k2 0 k 一物料泵开启工况一工作压力0 4 m p a 工况 + 工作压力0 4 5 m p a 工况+ 工作压力0 5 m p a ： ：况 十工作压力0 5 5 m p a 工况+ 工作压力0 6 t p a 2 ：况 囤1 1 降膜蒸发器2 号测点1 1 倍频程声压级图 册 舯蚰 o 孙响帅印们趵0 由茎直壅些查望堕主兰竺笙塞 ! ! 表5r n j m 0 3 型三效降膜蒸发器2 号测点热压泵发射噪声数据表 2 号点0 4 m p a 0 4 5 m p a0 5 m p a0 5 5 1 l p a0 6 m p a l p z ( d b ) ( a ) 9 0 ，29 1 139 9 8 1 0 21 0 6 l p r ( d b ) ( a ) 8 6 5 8 8 79 9 51 0 1 81 0 6 0 4 m p a04 5 m p a0 5 m p a0 5 5 m p a0 ，6 m p a 总噪声热压泵噪声 囤1 2r n j m 0 3 型降膜燕发器2 号测点发射噪声声压级圈 表6r n j m 电3 型三效降膜蒸发器3 号测点噪声i i 倍频程测试数据表 z 0蚰8 01 6 0 3 1 5 6 3 0 1 2 5 k25 k 5 kl o k2 0 k 一材料泵开启工况一工作压力0 4 m p a l 况 卜工作压力0 4 5 胛a 工况一工作压力0 5 工况 一工作压力0 5 5 m p a 工况一工作压力o6 m p a l 况 图1 3 降膜燕发器3 号测点i i 倍频程声压级图 加 舳 卸 。 卸蛐蚰加0 ! !堕堕蔓垄墨堡要垫堡竺坌堑墅壅 表7r n j m 0 3 型三效降膜蒸发器3 号测点热压泵发射噪声数据表 一y 总= o 1 4 2 9 x 2 + 26 4 2 9 x + 8 8 8 4 l r z = 0 9 72 黼 ；t = ；彳一 y 热= - o 1 2 8 6 x 。+ 5 2 7 1 4 x + 8 2 5 8 22 。9 7 9 6 图1 4r n j m 0 3 型降胰蒸发器3 号测点发射噪声声压级图 表8r n j m 0 3 型三效降膜蒸发器4 号测点噪声1 1 倍频程测试数据表 2 04 08 01 6 03 1 5 一物料泵开启工况 6 3 01 2 5 k2 5 k5 k1 0 k 2 0 k 十工作压力0 4 5 肝a 工况 十工作压力0 5 5 m p a 工况 一工作压力o 4 m p a 工况 十工作压力0 ，5 m p a 工况 一工作压力o 6 m p & 工况 图1 5 降膜蒸发器4 号测点1 1 倍频程声压级图 吣 如 如 0 如蚰如0 内蒙古农业大学硕士学位论文1 9 表9r n j 叶0 3 型三效降膜蒸发器4 号测点热压泵发射噪声数据表 4 号点0 4 m p a 0 4 5 m p a 0 5 m p a0 5 5 m p a0 6 肝a 04 m p a0 4 5 m p a05 m p a0 5 5 m p a0 6 m p a 总噪声热压泵噪声 图1 6r n j m - - 0 3 型降膜蒸发器4 号测点发射噪声声压级图 表1 0r n j m 0 3 型三效降隍蒸发器5 号测点噪声i i 倍频程测试数据表 2 04 08 01 6 03 1 55 3 0 l2 5 k2 5 k5 kl o k2 0 k 一物料泵开启工况 + 工作压力0 4 5 m p a 工况 t 工作压力05 5 m p a 工况 一工作压力0 4 m p a t 况 一工作压力0 5 m f a l 况 - - - e - - 工作压力06 l p a 工况 圈1 7 降膜蒸发器5 号测点1 1 倍频程声压级图 吣 吣 趵0 趵蛐如0 降膜燕发器噪声机理的分析研究 表11 r n j 叶0 3 型三效降膜蒸发器5 号测点热压泵发射噪声数据表 o 4 m p a0 4 5 m p a吼5 圳a0 5 5 t p ao 6 m p a 总噪声- 热压泵噪声 团1 8r n j 陆0 3 型降膜蒸发器5 号测点发射噪声声压级图 表1 2r n j 叶0 3 型三效降膜蒸发器正常生产发射噪声i 1 倍频程测试数据表 2 04 08 01 6 03 1 5 6 3 0 1 ，2 5 k25 k 5 kl o k2 0 k 一1 号测点一2 号测点一3 号测点 一4 号测点十5 号测点 团1 9 降膜蒸发器正常生产各测点1 1 1 倍频程声压级图 曲0 加曲蚰曲0 内蒙古农业大学硕士学位论文 2 1 表1 3r n j - 0 3 型三效降膜蒸发器正常生产拉伐尔管处发射噪声1 门倍频程测试数据表 l n2 04 08 01 6 03 1 56 3 01 2 5 k2 5 k5 kl o k2 0 k 1 1 6 6 4 76 5 97 17 1 98 0 18 8 89 71 1 01 1 l9 5 47 8 3 2 0 4 0 8 0 1 6 0 3 1 56 3 0 12 5 k2 5 k5 k1 0 k2 0 k 图2 0 正常生产拉法尔管测点1 1 倍频程声压级图 由以上l 1 倍频程声压级图可知，各测点 1 倍频程声压级随频率的增加均里先 上升后下降的趋势，最大声压级集中在中心频率为( 1 2 5 5