Снижение шума газовых трактов газотурбинных установок облицовкой поворотов
Аннотация
Проанализированы особенности снижения шума газовых трактов газотурбинных установок (ГТУ) облицовкой поворотов. Данный вопрос актуален для ГТУ большой мощности, когда газовые тракты ГТУ становятся причиной превышения санитарных норм в окружающем районе.
Рассмотрены способы снижения шума газовых трактов различными типами глушителей. Один из способов — облицовка звукопоглощающим материалом поворотов выхлопных трактов ГТУ. Проведено сравнение снижения уровня шума газовых трактов облицовкой поворотов с известными способами. Показано, что облицовка поворотов газовых трактов позволяет дополнительно снизить уровень шума при минимальном аэродинамическом сопротивлении по сравнению с использованием других глушителей. Приведено техническое решение для снижения шума облицовкой для ГТУ. Дополнительное снижение уровня шума при облицовке звукопоглощающими панелями поворота газового тракта ГТУ составило до 8 дБА. Для выхлопных трактов ГТУ, где скорость в газоходах равна 30…50 м/с при температурах 300…450 оС, эффективность уменьшается на 12…20%, соответственно для указанных пределов изменения скорости.
Для определения аэродинамического сопротивления поворотов сложной формы, какие имеют место в реальных трактах ГТУ, использовано математическое моделирование. Для поставленной задачи оно проведено в программе Solidworks Flow Simulation. С помощью указанной программы установлены аэродинамические сопротивления.
Проанализированы способы для дополнительного снижения аэродинамического сопротивления на облицованном повороте путем установки там непрофилированных лопаток. Получено, что установка непрофилированных лопаток на прямом повороте позволяет снизить коэффициент сопротивления поворота в 1,63…1,7 раз по сравнению с исходным вариантом и в 2,5…2,6 раз по сравнению с вариантом облицовки без применения лопаток. Исследовано влияние количества лопаток на аэродинамическое сопротивление поворота. Доказано, что при увеличении количества лопаток от 3 до 4 коэффициент местного сопротивления практически не меняется.
Литература
2. Marcinkowski A., Kopania J. Environmental Performance of Noise Reduction System in Cogeneration Plants — a Life Cycle Assessment Study // Energies. 2021. V. 14(5). Pp. 1324—1343.
3. Тупов В.Б. Снижение шума от энергетического оборудования. М.: Изд-во МЭИ, 2005.
4. What quality of life? // Proc. World Health Forum. 1996. V. 17(4). Pp. 354—356.
5. Sarmadi M., Nassiri P., Razavian F., Khoshmanesh B. Simulation of Noise Pollution Reduction in a Power Plant Under Construction Using Ansys Fluent Software // International J. Modern Agriculture. 2021. V. 10(2). Pp. 1574—1583.
6. Xiang Yu, Xiangyu You, Li Cheng. Hybrid Silencers with Micro-perforated Panels and Internal Partitions // J. Acoustical Soc. of America. 2015. V. 137(2). Pp. 951—962.
7. Cazzolato B., Leav O., Howard C. Sound Directivity from a 250 kW Gas Turbine Exhaust System // Proc. Acoustic, Wollongong, 2021.
8. Bogdanovic D. Calculation Methods for Predicting Attenuation of Parallel Baffle Type Silencers. Göteborg: Chalmers University of Technology, 2014.
9. Григорьян Ф.Е., Перцовский Е.А. Расчёт и проектирование глушителей шума энергоустановок. Л.: Энергия, 1980.
10. Иванов Н.И., Шашурин А.Е. Защита от шума и вибрации. СПб.: Печатный цех, 2019.
11. Иванов Н.И. Инженерная акустика. Теория и практика борьбы с шумом. М.: Логос, 2015.
12. Справочник по технической акустике / Под ред. Хекла М., Мюллера Х.А. Л.: Судостроение, 1980.
13. Croker M.J. Handbook of Noise and Vibration Control. Hoboken, New Jersey: John Wiley & Sons, 2007.
14. Борьба с шумом на производстве: Справочник / Под общ. ред. Юдина Е.Я. М.: Машиностроение, 1985.
15.Tupov V.B., Taratorin A.A. Features of Noise Radiation from Gas Turbines // J. Phys.: Conf. Series. 2020. V. 1683. P. 042089.
16.Tupov V.B, Semin S.A. Gas Turbine Noise // Proc. 15th Intern. Congress Sound and Vibration. Daejeon, 2008.
17. Semin S.A., Tupov V.B. Optimal Design of Dissipative Silencer for Gas Turbine Noise Reduction // Proc. 39th Intern. Congress Noise Control Eng. Lisbon, 2010. V. 185. Pp. 6043—6052.
18. Faqihi B., Ghaith F.A. Thermal Performance of Heat Recovery from Gas Turbine Exhaust Stacks Using the Silencer Upstream Sections // Proc. Intern. Mechanical Eng. Congress and Exposition. 2021. V. 11. P. V011T11A014.
19. Идельчик И.Е. Справочник по гидравлическим сопротивлениям. М.: Машиностроение, 1975.
20. Shih T.-H. e. a. A New k-ε Eddy Viscosity Model for High Reynolds Number Turbulent Flows // Computers and Fluids. 1995. V. 24(3). Pp. 227—238.
21.Yakhot V. e. a. Development of Turbulence Models For Shear Flows By A Double Expansion Technique // Physics of Fluids A: Fluids Dynamics. 1992. V. 4(7). Pp. 1510—1520.
22. СанПиН 1.2.3685—21. Гигиенические нормативы и требования к обеспечению безопасности и (или) безвредности для человека факторов среды обитания.
---
Для цитирования: Тупов В.Б., Тараторин А.А., Скворцов В.С. Снижение шума газовых трактов газотурбинных установок облицовкой поворотов // Вестник МЭИ. 2023. № 1. С. 93—99. DOI: 10.24160/1993-6982-2023-1-93-99.
#
1. SP 51.13330.2011. Zashchita ot Shuma. Aktualizirovannaya Redaktsiya SNiP 23-03—2003. (in Russian).
2. Marcinkowski A., Kopania J. Environmental Performance of Noise Reduction System in Cogeneration Plants — a Life Cycle Assessment Study. Energies. 2021;14(5):1324—1343.
3. Tupov V.B. Snizhenie Shuma ot Energeticheskogo Oborudovaniya. M.: Izd-vo MEI, 2005. (in Russian).
4. What quality of life?. Proc. World Health Forum. 1996;17(4):354—356.
5. Sarmadi M., Nassiri P., Razavian F., Khoshmanesh B. Simulation of Noise Pollution Reduction in a Power Plant Under Construction Using Ansys Fluent Software. International J. Modern Agriculture. 2021;10(2):1574—1583.
6. Xiang Yu, Xiangyu You, Li Cheng. Hybrid Silencers with Micro-perforated Panels and Internal Partitions. J. Acoustical Soc. of America. 2015;137(2):951—962.
7. Cazzolato B., Leav O., Howard C. Sound Directivity from a 250 kW Gas Turbine Exhaust System. Proc. Acoustic, Wollongong, 2021.
8. Bogdanovic D. Calculation Methods for Predicting Attenuation of Parallel Baffle Type Silencers. Göteborg: Chalmers University of Technology, 2014.
9. Grigor'yan F.E., Pertsovskiy E.A. Raschet i proektirovanie Glushiteley Shuma Energoustanovok. L.: Energiya, 1980. (in Russian).
10. Ivanov N.I., SHashurin A.E. Zashchita ot Shuma i Vibratsii. SPb.: Pechatnyy Tsekh, 2019. (in Russian).
11. Ivanov N.I. Inzhenernaya Akustika. Teoriya i Praktika Bor'by s Shumom. M.: Logos, 2015. (in Russian).
12. Spravochnik po Tekhnicheskoy Akustike. Pod red. Khekla M., Myullera Kh.A. L.: Sudostroenie, 1980. (in Russian).
13. Croker M.J. Handbook of Noise and Vibration Control. Hoboken, New Jersey: John Wiley & Sons, 2007.
14. Bor'ba s Shumom na Proizvodstve: Spravochnik. Pod Obshch. Red. Yudina E.Ya. M.: Mashinostroenie, 1985. (in Russian).
15.Tupov V.B., Taratorin A.A. Features of Noise Radiation from Gas Turbines. J. Phys.: Conf. Series. 2020;1683:042089.
16.Tupov V.B, Semin S.A. Gas Turbine Noise. Proc. 15th Intern. Congress Sound and Vibration. Daejeon, 2008.
17. Semin S.A., Tupov V.B. Optimal Design of Dissipative Silencer for Gas Turbine Noise Reduction. Proc. 39th Intern. Congress Noise Control Eng. Lisbon, 2010;185:6043—6052.
18. Faqihi B., Ghaith F.A. Thermal Performance of Heat Recovery from Gas Turbine Exhaust Stacks Using the Silencer Upstream Sections. Proc. Intern. Mechanical Eng. Congress and Exposition. 2021;11:V011T11A014.
19. Idel'chik I.E. Spravochnik po Gidravlicheskim Soprotivleniyam. M.: Mashinostroenie, 1975. (in Russian).
20. Shih T.-H. e. a. A New k-ε Eddy Viscosity Model for High Reynolds Number Turbulent Flows. Computers and Fluids. 1995;24(3):227—238.
21.Yakhot V. e. a. Development of Turbulence Models For Shear Flows By A Double Expansion Technique. Physics of Fluids A: Fluids Dynamics. 1992;4(7):1510—1520.
22. SanPiN 1.2.3685—21. Gigienicheskie Normativy i Trebovaniya k Obespecheniyu Bezopasnosti i (ili) Bezvrednosti dlya Cheloveka Faktorov Sredy Obitaniya. (in Russian).
---
For citation: Tupov V.B., Taratorin A.A., Skvortsov V.S. Noise Reduction of Gas Turbine Unit Gas Paths by Lining Their Turns. Bulletin of MPEI. 2023;1:93—99. (in Russian). DOI: 10.24160/1993-6982-2023-1-93-99.
