振蕩燃燒噪聲
可燃混合氣通過燃燒器燃燒時,由于燃燒氣體的強烈振動而產(chǎn)生的噪聲,稱為燃燒激勵脈動噪聲,或簡稱振蕩燃燒噪聲。這種噪聲頻帶很窄,一般帶寬小于20Hz,并含有高次諧波成分,圖1是典型振蕩燃燒噪聲頻譜。振蕩燃燒噪聲的強度大,尤其當(dāng)與燃燒系統(tǒng)的自然頻率相吻合時,產(chǎn)生共振,噪聲明顯增強,甚至可能損害燃燒系統(tǒng)中的某些元件或設(shè)備。振蕩燃燒噪聲的輻射效率遠大于燃燒吼聲。
早在1945年,瑞利(Rayleigh)就提出用一個簡單的準(zhǔn)則來判斷能否產(chǎn)生燃燒振蕩。其判斷準(zhǔn)則是,發(fā)生音頻振蕩時,當(dāng)瞬時聲壓大于0(正)時剛好有熱量輸入,當(dāng)瞬時聲壓小于0(負)時剛好熱量釋放,則振蕩增強,有可能引起燃燒振蕩。用數(shù)學(xué)形式表現(xiàn)這種增幅振蕩的可能條件如式(1)所示:
圖1典型振蕩燃燒噪聲頻譜
式1
式中 h—熱量釋放的瞬時速率; p——瞬時聲壓;
t——時間; TT
——在一個振蕩周期內(nèi)的積分。
這個可能產(chǎn)生燃燒振蕩的條件為瑞利準(zhǔn)則。
可燃氣燃燒時產(chǎn)生的振蕩,總要受到燃燒系統(tǒng)中一定阻尼的作用,只有當(dāng)周期作用的振蕩力大于阻尼的影響時才能產(chǎn)生增幅
振蕩,故上式應(yīng)改寫成式(2):
式2
若能滿足振蕩條件,則燃燒系統(tǒng)將產(chǎn)生振蕩。這是由于可燃氣與空氣的初次混合速度的周期變化引起混合氣體燃燒速度的周期變化,
使得熱量釋放率發(fā)生周期變化,并與聲波相互影響。此外,再加上振蕩的反饋,以致產(chǎn)生強烈的振蕩噪聲。
根據(jù)上述分析,目前已有相當(dāng)多的方法可避免或降低這種噪聲。如選擇風(fēng)量、風(fēng)壓合適的風(fēng)機,采取保證可燃氣或氣體的流速穩(wěn)定的
措施等。氣流噪聲可用消聲器減噪。由管道傳播的固體聲可采用彈性連接,以避免聲波信號饋入燃燒器。在燃燒器中使用1/4波長管、
亥姆霍茲共振器、吸聲材料襯層等,都能消除一定帶寬的噪聲。
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