Снижение шума от объектов энергетики при помощи энергоэффективных диссипативных глушителей в поворотах газовоздушных трактов
Ключевые слова:
снижение шума, аэродинамическое сопротивление, газовоздушные тракты, диссипативные глушители, теплоэнергетика
Аннотация
Диссипативные глушители нового поколения с пластинами переменного сечения — перспективная технология снижения шума на объектах энергетики. Обоснована необходимость применения современных энергоэффективных глушителей шума, с учётом их влияния на работу основного и вспомогательного оборудования объектов энергетики. Цель исследования — определение и анализ аэродинамических, акустических и массогабаритных характеристик глушителей с пластинами переменного сечения в форме дуг в повороте. Аэродинамические и акустические характеристики получены с помощью математического моделирования в пакетах SolidWorks Flow Simulation и Ansys ACT Acoustics. Результаты моделирования и расчётов показали, что применение конструкции глушителя, предложенной авторами, позволяет снизить сопротивление каналов за счёт оптимизации течения потока в повороте. Наибольшее понижение сопротивления достигает 65% для каналов большого сечения. При этом акустическая эффективность глушителя растёт с увеличением габаритов канала вследствие увеличения эквивалентной длины пластинчатого глушителя. Проанализированы массовые характеристики глушителей в повороте, проведено их сравнение с глушителями на прямом участке. Показаны случаи, когда глушители в повороте имеют меньшую массу в сравнении с традиционными. Полученные результаты позволяют рекомендовать использование глушителей переменного сечения в повороте для снижения шума, распространяющегося в газовоздушных трактах котельных установок средней и большой мощности.
Литература
1. ИТС 38—2017. Сжигание топлива на крупных установках в целях производства энергии.
2. Fuchs H.V. Raum-Akustik und Lärm-Minderung: Konzepte mit Innovativen Schallabsorbern Und-dämpfern. Berlin: Springer Heidelberg, 2017.
3. Мамаев В.К., Власов Е.Н. Влияние геометрических элементов проточной части центробежного вентилятора с двухсторонним входом на шум и экономичность // Газовая промышленность. 2010. № 6(647). С. 40—41.
4. Тараторин А.А., Мухаметов А.Б. Влияние климатических факторов на определение требуемого снижения шума тягодутьевых машин ТЭС // Защита от повышенного шума и вибрации: Материалы VII Всеросс. науч.-практ. конф. с междунар. участием. СПб., 2019. С. 680—689.
5. Munjal M.L. Noise and Vibration Control. London: World Scientific Publ. Co. Pte. Ltd., 2013.
6. ГОСТ 31328—2006 (ИСО 14163:1998). Шум. Руководство по снижению шума глушителями.
7. Цанев С.В., Буров В.Д., Земцов А.С., Осыка А.С. Газотурбинные энергетические установки. М.: Издат. дом МЭИ, 2022.
8. Яблоник Л.Р. Моделирование акустических свойств диссипативных глушителей // Техническая акустика. 2009. № 3(9). С. 1—13.
9. Venegas R., Arenas J.P., Boutin C. Analytical Modeling of Dissipative Silencers // J. Acoustical Soc. of America. 2018. V. 144. P. 2998.
10. Kirby R. Modelling Dissipative Silencers Using Point Collocation // Proc. X Intern. Congress Sound and Vibration. Stockholm, 2003. Pp. 3263—3270.
11. Григорьев И.В. Исследование и оптимизация аэродинамики газоходов и дымовых труб ТЭС: дис. … канд. техн. наук. М.: НИУ «МЭИ», 2014.
12. Прохоров В.Б., Григорьев И.В., Фоменко М.В., Каверин А.А. Оптимизация аэродинамики газового тракта котла ПК-39 энергоблока № 4 Троицкой ГРЭС с помощью математического моделирования течения газов // Теплоэнергетика. 2015. № 12. С. 49—55.
13. Пат. № 215459 РФ. Пластинчатый глушитель шума / Тараторин А.А., Мухаметов А.Б. // Бюлл. изобрет. 2022. № 35.
14. Попов А.Ю. Моделирование распределения воздушного потока в программном комплексе SolidWorks Flow Simulation // Акустические проблемы гуманитарных и естественных наук. 2017. № 3–3. С. 74—77.
15. Идельчик И.Е. Справочник по гидравлическим сопротивлениям. М.: Машиностроение, 1992.
16. Howard C.Q., Cazzolato B.S. Acoustic Analyses Using Matlab and Ansys. Boca Ration: CRC Press, 2015.
17. Григорьян Ф.Е., Перцовский Е.А. Расчет и проектирование глушителей шума энергоустановок. Л.: Энергия, 1980.
18. Hagstrom T. Complete Radiation Boundary Conditions for Acoustic Waves // J. Acoustical Soc. of America. 2020. V. 14(4). P. 2452.
19. Cui F, Wang Y., Cai Chao R. Improving Muffler Performance Using Simulation-based Design // Proc. 43rd Intern. Congress Noise Control Eng. Melbourne, 2014. Pp. 1—5.
20. Howard C.Q. Coupled Structural-acoustic Analysis Using Ansys. Adelaide: University of Adelaide, 2000.
21. Taratorin A.A., Mukhametov A.B. Mathematical Modeling of Noise Attenuation in Dissipative Silencers of Irregular Shape // Proc. III Intern. Youth Conf. Radio Electronics, Electrical and Power Engineering. Moscow, 2021. Pp. 1—5.
22. Taratorin A.A, Mukhametov A.B. Optimization of Complexly Shaped Dissipative Silencers // Akustika. 2021. V. 39.
23. Козловский В.А., Козловский А.В., Упоров О.Л. Безопасность жизнедеятельности. Екатеринбург: Изд-во Росc. гос. проф.-пед. ун-та, 2013.
24. Гусев В.П. Средства снижения воздушного и структурного шума систем вентиляции, кондиционирования и холодоснабжения // Вентиляция, отопление, кондиционирование воздуха, теплоснабжение и строительная теплофизика. 2005. № 4. С. 86—92
---
цитирования: Тараторин А.А., Мухаметов А.Б., Павлов Д.А. Снижение шума от объектов энергетики при помощи энергоэффективных диссипативных глушителей в поворотах газовоздушных трактов // Вестник МЭИ. 2024. № 1. С. 81—92. DOI: 10.24160/1993-6982-2024-1-81-92
---
Работа выполнена при поддержке: гранта Президента Российской Федерации для государственной поддержки молодых российских ученых — кандидатов наук (грант № MK 3244.2022.4)
#
1. ITS 38—2017. Szhiganie Topliva na Krupnykh Ustanovkakh v Tselyakh Proizvodstva Energii. (in Russian).
2. Fuchs H.V. Raum-Akustik und Lärm-Minderung: Konzepte mit Innovativen Schallabsorbern Und-dämpfern. Berlin: Springer Heidelberg, 2017.
3. Mamaev V.K., Vlasov E.N. Vliyanie Geometricheskikh Elementov Protochnoy Chasti Tsentrobezhnogo Ventilyatora s Dvukhstoronnim Vkhodom na Shum i Ekonomichnost'. Gazovaya promyshlennost'. 2010;6(647):40—41. (in Russian).
4. Taratorin A.A., Mukhametov A.B. Vliyanie Klimaticheskikh Faktorov na Opredelenie Trebuemogo Snizheniya Shuma Tyagodut'evykh Mashin TES. Zashchita ot Povyshennogo Shuma i Vibratsii: Materialy VII Vseross. Nauch.-prakt. Konf. s Mezhdunar. Uchastiem. SPb., 2019:680—689. (in Russian).
5. Munjal M.L. Noise and Vibration Control. London: World Scientific Publ. Co. Pte. Ltd., 2013.
6. GOST 31328—2006 (ISO 14163:1998). Shum. Rukovodstvo po Snizheniyu Shuma Glushitelyami. (in Russian).
7. Tsanev S.V., Burov V.D., Zemtsov A.S., Osyka A.S. Gazoturbinnye Energeticheskie Ustanovki. M.: Izdat. Dom MEI, 2022. (in Russian).
8. Yablonik L.R. Modelirovanie Akusticheskikh Svoystv Dissipativnykh Glushiteley. Tekhnicheskaya Akustika. 2009;3(9):1—13. (in Russian).
9. Venegas R., Arenas J.P., Boutin C. Analytical Modeling of Dissipative Silencers. J. Acoustical Soc. of America. 2018;144:2998.
10. Kirby R. Modelling Dissipative Silencers Using Point Collocation. Proc. X Intern. Congress Sound and Vibration. Stockholm, 2003:3263—3270.
11. Grigor'ev I.V. Issledovanie i Optimizatsiya Aerodinamiki Gazokhodov i Dymovykh Trub TES: Dis. … Kand. Tekhn. Nauk. M.: NIU «MEI», 2014. (in Russian).
12. Prokhorov V.B., Grigor'ev I.V., Fomenko M.V., Kaverin A.A. Optimizatsiya Aerodinamiki Gazovogo Trakta Kotla PK-39 Energobloka № 4 Troitskoy GRES s Pomoshch'yu Matematicheskogo Modelirovaniya Techeniya Gazov. Teploenergetika. 2015;12:49—55. (in Russian).
13. Pat. № 215459 RF. Plastinchatyy Glushitel' Shuma. Taratorin A.A., Mukhametov A.B. Byull. Izobret. 2022;35. (in Russian).
14. Popov A.Yu. Modelirovanie Raspredeleniya Vozdushnogo Potoka v Programmnom Komplekse SolidWorks Flow Simulation. Akusticheskie Problemy Gumanitarnykh i Estestvennykh Nauk. 2017;3–3, 2017:74—77. (in Russian).
15. Idel'chik I.E. Spravochnik po Gidravlicheskim Soprotivleniyam. M.: Mashinostroenie, 1992. (in Russian).
16. Howard C.Q., Cazzolato B.S. Acoustic Analyses Using Matlab and Ansys. Boca Ration: CRC Press, 2015.
17. Grigor'yan F.E., Pertsovskiy E.A. Raschet i Proektirovanie Glushiteley Shuma Energoustanovok. L.: Energiya, 1980. (in Russian).
18. Hagstrom T. Complete Radiation Boundary Conditions for Acoustic Waves. J. Acoustical Soc. of America. 2020;14(4):2452.
19. Cui F, Wang Y., Cai Chao R. Improving Muffler Performance Using Simulation-based Design. Proc. 43rd Intern. Congress Noise Control Eng. Melbourne, 2014:1—5.
20. Howard C.Q. Coupled Structural-acoustic Analysis Using Ansys. Adelaide: University of Adelaide, 2000.
21. Taratorin A.A., Mukhametov A.B. Mathematical Modeling of Noise Attenuation in Dissipative Silencers of Irregular Shape. Proc. III Intern. Youth Conf. Radio Electronics, Electrical and Power Engineering. Moscow, 2021:1—5.
22. Taratorin A.A, Mukhametov A.B. Optimization of Complexly Shaped Dissipative Silencers. Akustika. 2021;39.
23. Kozlovskiy V.A., Kozlovskiy A.V., Uporov O.L. Bezopasnost' Zhiznedeyatel'nosti. Ekaterinburg: Izd-vo Ross. Gos. Prof.-ped. Un-ta, 2013. (in Russian).
24. Gusev V.P. Sredstva Snizheniya Vozdushnogo i Strukturnogo Shuma Sistem Ventilyatsii, Konditsionirovaniya i Kholodosnabzheniya. Ventilyatsiya, Otoplenie, Konditsionirovanie Vozdukha, Teplosnabzhenie i Stroitel'naya Teplofizika. 2005;4:86—92. (in Russian)
---
For citation: Taratorin A.A., Mukhametov A.B., Pavlov D.A. Noise Reduction from Energy Facilities by Using Energy-efficient Dissipative Silencers in the Turns of Gas-air Paths. Bulletin of MPEI. 2024;1:81—92. (in Russian). DOI: 10.24160/1993-6982-2024-1-81-92
---
The work is executed at support: Grant of the President of the Russian Federation for State Support of Young Russian Scientists — Candidates of Sciences (Grant no. MK 3244.2022.4)
2. Fuchs H.V. Raum-Akustik und Lärm-Minderung: Konzepte mit Innovativen Schallabsorbern Und-dämpfern. Berlin: Springer Heidelberg, 2017.
3. Мамаев В.К., Власов Е.Н. Влияние геометрических элементов проточной части центробежного вентилятора с двухсторонним входом на шум и экономичность // Газовая промышленность. 2010. № 6(647). С. 40—41.
4. Тараторин А.А., Мухаметов А.Б. Влияние климатических факторов на определение требуемого снижения шума тягодутьевых машин ТЭС // Защита от повышенного шума и вибрации: Материалы VII Всеросс. науч.-практ. конф. с междунар. участием. СПб., 2019. С. 680—689.
5. Munjal M.L. Noise and Vibration Control. London: World Scientific Publ. Co. Pte. Ltd., 2013.
6. ГОСТ 31328—2006 (ИСО 14163:1998). Шум. Руководство по снижению шума глушителями.
7. Цанев С.В., Буров В.Д., Земцов А.С., Осыка А.С. Газотурбинные энергетические установки. М.: Издат. дом МЭИ, 2022.
8. Яблоник Л.Р. Моделирование акустических свойств диссипативных глушителей // Техническая акустика. 2009. № 3(9). С. 1—13.
9. Venegas R., Arenas J.P., Boutin C. Analytical Modeling of Dissipative Silencers // J. Acoustical Soc. of America. 2018. V. 144. P. 2998.
10. Kirby R. Modelling Dissipative Silencers Using Point Collocation // Proc. X Intern. Congress Sound and Vibration. Stockholm, 2003. Pp. 3263—3270.
11. Григорьев И.В. Исследование и оптимизация аэродинамики газоходов и дымовых труб ТЭС: дис. … канд. техн. наук. М.: НИУ «МЭИ», 2014.
12. Прохоров В.Б., Григорьев И.В., Фоменко М.В., Каверин А.А. Оптимизация аэродинамики газового тракта котла ПК-39 энергоблока № 4 Троицкой ГРЭС с помощью математического моделирования течения газов // Теплоэнергетика. 2015. № 12. С. 49—55.
13. Пат. № 215459 РФ. Пластинчатый глушитель шума / Тараторин А.А., Мухаметов А.Б. // Бюлл. изобрет. 2022. № 35.
14. Попов А.Ю. Моделирование распределения воздушного потока в программном комплексе SolidWorks Flow Simulation // Акустические проблемы гуманитарных и естественных наук. 2017. № 3–3. С. 74—77.
15. Идельчик И.Е. Справочник по гидравлическим сопротивлениям. М.: Машиностроение, 1992.
16. Howard C.Q., Cazzolato B.S. Acoustic Analyses Using Matlab and Ansys. Boca Ration: CRC Press, 2015.
17. Григорьян Ф.Е., Перцовский Е.А. Расчет и проектирование глушителей шума энергоустановок. Л.: Энергия, 1980.
18. Hagstrom T. Complete Radiation Boundary Conditions for Acoustic Waves // J. Acoustical Soc. of America. 2020. V. 14(4). P. 2452.
19. Cui F, Wang Y., Cai Chao R. Improving Muffler Performance Using Simulation-based Design // Proc. 43rd Intern. Congress Noise Control Eng. Melbourne, 2014. Pp. 1—5.
20. Howard C.Q. Coupled Structural-acoustic Analysis Using Ansys. Adelaide: University of Adelaide, 2000.
21. Taratorin A.A., Mukhametov A.B. Mathematical Modeling of Noise Attenuation in Dissipative Silencers of Irregular Shape // Proc. III Intern. Youth Conf. Radio Electronics, Electrical and Power Engineering. Moscow, 2021. Pp. 1—5.
22. Taratorin A.A, Mukhametov A.B. Optimization of Complexly Shaped Dissipative Silencers // Akustika. 2021. V. 39.
23. Козловский В.А., Козловский А.В., Упоров О.Л. Безопасность жизнедеятельности. Екатеринбург: Изд-во Росc. гос. проф.-пед. ун-та, 2013.
24. Гусев В.П. Средства снижения воздушного и структурного шума систем вентиляции, кондиционирования и холодоснабжения // Вентиляция, отопление, кондиционирование воздуха, теплоснабжение и строительная теплофизика. 2005. № 4. С. 86—92
---
цитирования: Тараторин А.А., Мухаметов А.Б., Павлов Д.А. Снижение шума от объектов энергетики при помощи энергоэффективных диссипативных глушителей в поворотах газовоздушных трактов // Вестник МЭИ. 2024. № 1. С. 81—92. DOI: 10.24160/1993-6982-2024-1-81-92
---
Работа выполнена при поддержке: гранта Президента Российской Федерации для государственной поддержки молодых российских ученых — кандидатов наук (грант № MK 3244.2022.4)
#
1. ITS 38—2017. Szhiganie Topliva na Krupnykh Ustanovkakh v Tselyakh Proizvodstva Energii. (in Russian).
2. Fuchs H.V. Raum-Akustik und Lärm-Minderung: Konzepte mit Innovativen Schallabsorbern Und-dämpfern. Berlin: Springer Heidelberg, 2017.
3. Mamaev V.K., Vlasov E.N. Vliyanie Geometricheskikh Elementov Protochnoy Chasti Tsentrobezhnogo Ventilyatora s Dvukhstoronnim Vkhodom na Shum i Ekonomichnost'. Gazovaya promyshlennost'. 2010;6(647):40—41. (in Russian).
4. Taratorin A.A., Mukhametov A.B. Vliyanie Klimaticheskikh Faktorov na Opredelenie Trebuemogo Snizheniya Shuma Tyagodut'evykh Mashin TES. Zashchita ot Povyshennogo Shuma i Vibratsii: Materialy VII Vseross. Nauch.-prakt. Konf. s Mezhdunar. Uchastiem. SPb., 2019:680—689. (in Russian).
5. Munjal M.L. Noise and Vibration Control. London: World Scientific Publ. Co. Pte. Ltd., 2013.
6. GOST 31328—2006 (ISO 14163:1998). Shum. Rukovodstvo po Snizheniyu Shuma Glushitelyami. (in Russian).
7. Tsanev S.V., Burov V.D., Zemtsov A.S., Osyka A.S. Gazoturbinnye Energeticheskie Ustanovki. M.: Izdat. Dom MEI, 2022. (in Russian).
8. Yablonik L.R. Modelirovanie Akusticheskikh Svoystv Dissipativnykh Glushiteley. Tekhnicheskaya Akustika. 2009;3(9):1—13. (in Russian).
9. Venegas R., Arenas J.P., Boutin C. Analytical Modeling of Dissipative Silencers. J. Acoustical Soc. of America. 2018;144:2998.
10. Kirby R. Modelling Dissipative Silencers Using Point Collocation. Proc. X Intern. Congress Sound and Vibration. Stockholm, 2003:3263—3270.
11. Grigor'ev I.V. Issledovanie i Optimizatsiya Aerodinamiki Gazokhodov i Dymovykh Trub TES: Dis. … Kand. Tekhn. Nauk. M.: NIU «MEI», 2014. (in Russian).
12. Prokhorov V.B., Grigor'ev I.V., Fomenko M.V., Kaverin A.A. Optimizatsiya Aerodinamiki Gazovogo Trakta Kotla PK-39 Energobloka № 4 Troitskoy GRES s Pomoshch'yu Matematicheskogo Modelirovaniya Techeniya Gazov. Teploenergetika. 2015;12:49—55. (in Russian).
13. Pat. № 215459 RF. Plastinchatyy Glushitel' Shuma. Taratorin A.A., Mukhametov A.B. Byull. Izobret. 2022;35. (in Russian).
14. Popov A.Yu. Modelirovanie Raspredeleniya Vozdushnogo Potoka v Programmnom Komplekse SolidWorks Flow Simulation. Akusticheskie Problemy Gumanitarnykh i Estestvennykh Nauk. 2017;3–3, 2017:74—77. (in Russian).
15. Idel'chik I.E. Spravochnik po Gidravlicheskim Soprotivleniyam. M.: Mashinostroenie, 1992. (in Russian).
16. Howard C.Q., Cazzolato B.S. Acoustic Analyses Using Matlab and Ansys. Boca Ration: CRC Press, 2015.
17. Grigor'yan F.E., Pertsovskiy E.A. Raschet i Proektirovanie Glushiteley Shuma Energoustanovok. L.: Energiya, 1980. (in Russian).
18. Hagstrom T. Complete Radiation Boundary Conditions for Acoustic Waves. J. Acoustical Soc. of America. 2020;14(4):2452.
19. Cui F, Wang Y., Cai Chao R. Improving Muffler Performance Using Simulation-based Design. Proc. 43rd Intern. Congress Noise Control Eng. Melbourne, 2014:1—5.
20. Howard C.Q. Coupled Structural-acoustic Analysis Using Ansys. Adelaide: University of Adelaide, 2000.
21. Taratorin A.A., Mukhametov A.B. Mathematical Modeling of Noise Attenuation in Dissipative Silencers of Irregular Shape. Proc. III Intern. Youth Conf. Radio Electronics, Electrical and Power Engineering. Moscow, 2021:1—5.
22. Taratorin A.A, Mukhametov A.B. Optimization of Complexly Shaped Dissipative Silencers. Akustika. 2021;39.
23. Kozlovskiy V.A., Kozlovskiy A.V., Uporov O.L. Bezopasnost' Zhiznedeyatel'nosti. Ekaterinburg: Izd-vo Ross. Gos. Prof.-ped. Un-ta, 2013. (in Russian).
24. Gusev V.P. Sredstva Snizheniya Vozdushnogo i Strukturnogo Shuma Sistem Ventilyatsii, Konditsionirovaniya i Kholodosnabzheniya. Ventilyatsiya, Otoplenie, Konditsionirovanie Vozdukha, Teplosnabzhenie i Stroitel'naya Teplofizika. 2005;4:86—92. (in Russian)
---
For citation: Taratorin A.A., Mukhametov A.B., Pavlov D.A. Noise Reduction from Energy Facilities by Using Energy-efficient Dissipative Silencers in the Turns of Gas-air Paths. Bulletin of MPEI. 2024;1:81—92. (in Russian). DOI: 10.24160/1993-6982-2024-1-81-92
---
The work is executed at support: Grant of the President of the Russian Federation for State Support of Young Russian Scientists — Candidates of Sciences (Grant no. MK 3244.2022.4)
Опубликован
2023-10-18
Выпуск
Раздел
Энергетические системы и комплексы (технические науки) (2.4.5)
