Вибрации трубопроводов. Причины колебаний трубопроводов. Собственные частоты колебаний трубопроводов. Экспериментальные исследования колебаний трубопроводов нагнетательных установок, страница 22

Известно, что включение реактивных гасителей может привести даже к увеличению мощности агрегата. Выигрыш мощности от устранения пульсаций значительно больше, нежели потери от дополнительного гидравлического сопротивления в гасителе.

Чтобы обеспечить движение газа в присоединенном трубопроводе с минимальными потерями на гидравлическое сопротивление, реактивный гаситель рассчитывается, прежде всего, на гашение тех частот, величина которых проявляется наиболее резко и имеет практическое значение.

В условиях работы поршневых установок для гашения пульсаций давления в трубной обвязке компрессорных станций могут найти применение реактивные гасители трех основных видов: 1) кольцевые; 2) камерные; 3) комбинированные. Такое деление реактивных гасителей не имеет принципиального характера и диктуется соображениями практического удобства. Например, кольцевой гаситель состоит из резонирующей камеры, параллельно соединенной с нагнетательной трубой при помощи одного или нескольких патрубков или отверстий Камерный гаситель представляет собой трубу переменного сечения. Комбинированный гаситель является сочетанием кольцевого и камерного гасителей. Принципиальная разница между кольцевым и камерным гасителями заключается в том, что первый локализует пульсации давления в газопроводе, начиная с самых низких частот, а второй - только начиная с определенной частоты.

Кольцевой гаситель. Простейшая конструкция кольцевого резонаторного гасителя изображена на рис. 7.28. Полость трубопровода соединяется с камерой резонатора каналами или отверстиями. Одно или несколько отверстий, расположенных в одной плоскости поперечного сечения трубы вместе с кольцевой полостью, показанной штриховыми линиями, действует как резонaтор Гельмгольца и рассматривается как ячейка акустического фильтра.

В связи с тем, что в кольцевых резонаторах длина трубок мала по сравнению с длиной волны, фазовая разность между концами трубок может не приниматься в расчет. Движение газа в трубках допустимо рассматривать как движение поршня определённой массы. В результате этого движения газ внутри камеры испытыват сжатие и расширение. Поскольку силы трения малы по сравнению с силами сжатия в пространстве камеры, степень гашения пульсаций давления в кольцевом резонаторе определяется без учета трения. Отверстия в трубе кольцевого резонатора вызывают рассеивание акустической энергии в пространстве окружающей ёмкости и изменяют спектр акустической системы. Характерная особенность таких гасителей заключается в том, что они пропускают без ослабления высокочастотные колебания.

По данным проведенных исследований большое значение имеет проводимость кольцевых гасителей и ее правильное определение. Проводимость в свою очередь зависит от количества, длины и диаметра соединительных отверстий. Увеличение количества и диаметра отверстий способствует повышению проводимости.

Е. Скучик /33/ считает: если одни отверстия резонатора не влияют на другие, то эффект расположенных по соседству акустических ячеек пропорционален их числу. Однако при малых расстояниях между отдельными ячейками (вследствие возникающей связи) гашение уменьшается.

Эффективное гашение пульсаций давления кольцевыми резонаторами зависит от коэффициента перфорации трубы ε. В качестве оптимального коэффициента перфорации для частот 400 - 600 Гц
Е.Я. Юдин рекомендует принимать значения ε = 0,17 - 0,20 от площади центральной трубы, что не расходится с опытами Целлера. С увеличением частоты, как отмечает Целлер, расстояние между отверстиями можно уменьшить.

Частота собственных колебаний кольцевого резонатора определяется по формуле

 Гц                                                          (7.40)

где     l - длина канала или толщина стенки трубы; r - расстояние от внутренней поверхности камеры до наружной поверхности трубы резонатора;
ε - коэффициент перфорации.

Максимальное поглощение пульсаций происходит в условиях резонанса, так как именно в этой области движение газа в каналах наиболее интенсивное и сопровождается значительными потерями энергии. Чем ниже частота, тем меньше должен быть коэффициент перфорации. С уменьшением коэффициента перфорации растет диапазон гашения пульсаций, а также увеличиваются размеры гасителя.