Вибрации трубопроводов. Причины колебаний трубопроводов. Собственные частоты колебаний трубопроводов. Экспериментальные исследования колебаний трубопроводов нагнетательных установок, страница 23

Известно, что для увеличения степени гашения пульсаций давления необходимо увеличивать скорость движения газа в гасителях. Интересные опытные данные были получены при использовании в кольцевом резонаторе трубы Вентури с отверстиями в суженном месте (рис. 7.29), в этом случае увеличивается противодавление, чего, как известно, стараются избегать. Площадь сечения трубы Вентури на коротком участке при испытаниях была уменьшена в четыре раза, а возникшее осложнение с противодавлением было полностью устранено образованием отверстий в суженной части трубы. В результате гасительные свойства кольцевого резонатора улучшились.

Камерный  гаситель  работает по принципу акустического фильтра. Каждая камера с трубкой является ячейкой акустического фильтра, которая гасит пульсации газа в определенной области частот (рис. 7.30).

Одновременное включение нескольких последовательных камер увеличивает степень гашения. Однако с практической точки зрения на компрессорных установках применение более двух камер в одном глушителе нецелесообразно. Для расширения диапазона частот можно сконструировать ячейки разной величины, рассчитанные на разные частоты так, чтобы одна полоса глушения перекрывала другую.

Лабораторные исследования реактивных глушителей шума авиационных поршневых двигателей показали, что устройство простой перегородки с отверстием взамен соединительной трубки между камерами (см. рис. 7.30,б) улучшает заглушение, особенно на низких частотах.

Трубка, вставленная непосредственно во внутреннюю перегородку спаренных камер глушителя (см. рис. 7.30,в), заметно усиливает эффект заглушения по сравнению с получаемым при соединении по схеме а). Оптимальная длина вставной трубки около 0,8l, где l -длина спаренной ёмкости.

Исследования показатели также, что увеличение длины камеры приводит к снижению частоты собственных колебаний, а изменение формы сеченя емкости, например, круглой на эллиптическую, с сохранением площади поперечного сечения, не нарушает ее свойств. При поперечном сечении квадратной формы эффективность гасителя повышается. Однако цилиндрические гасители надежнее, так как их форма обеспечивает большую безопасность при резком повышении давления, всегда возможном в условиях эксплуатации компрессорных станций.

7.11.  Расчет реактивных гасителей

Приближенный  расчет  с  использованием граничной частоты.  Формула для определения граничной частоты камерного гасителя может быть представлена в виде (7.17)

,

где     с - скорость звука, м/с;  S - поперечное сечение трубы, м²;  g = S/l - проводимость, м;  V - объем камеры, м³;  l – длина трубы, м.

Граничная частота кольцевого резонатора

                         ,                                                           (7.41)

где     S – площадь поперечного сечения  трубы, м²;  V – объем ячейки, м³;  
l – расстояние между ячейками (между отверстиями или каналами по длине трубы), м;  S₁ – площадь поперечного сечения канала (отверстия), м²;

 - проводимость, м;  l₁ – длина канала, м.

Если стенка трубы тонкая и величина l мала по сравнению с πr/2, то g = d₀, (d₀ - диаметр отверстия) и формула граничной частоты принимает более удобный вид

                              .                                                           (7.42)

При наличии в одной ячейке нескольких отверстий, расположенных в одной плоскости по контуру поперечного сечения трубы, проводимость соответственно увеличивается.

Формулы (7.17), (7.41) и (7.42) граничной частоты справедливы для акустических фильтров с параметрами, не превышающими половины длины волны λ/2 пульсаций давления газа. Для гашения пульсаций давления, волны которых становятся соизмеримыми с размерами элементов гасителя, характер гашения резко меняется и степень гашения Ω уже не увеличивается постоянно с ростом частоты, а периодически то возрастает, то убывает, т.е. полосы гашения чередуются с полосами пропускания. Поэтому при необходимости гашения ряда гармоник  пульсаций давления в широком диапазоне частот размеры ячеек акустического фильтра выполняются различными, с таким расчетом, чтобы полосы поглощения одной ячейки перекрывали полосы пропускания другой.