Испытательная станция турбовинтовых двигателей ТВ3–117 ВМА–СБМ1 серийного производства (стр. 9 из 23)
Существуют и другие схемы боксов и глушителей. Некоторые боксы для испытания газотурбинных двигателей с винтом (турбовинтовых) имеют Г-образную форму или представляют собой горизонтальный канал. В шахте на стороне выхлопа подвешивают щитовые или цилиндрические звукопоглотители. Различие между звукопоглотителями стороны всасывания и выхлопа боксов турбовинтовых двигателей заключается в материале, которым заполнена конструкция. На стороне всасывания используют материалы, не запыляющие бокс, в то время как на стороне выхлопа могут, применены более грубые и дешевые материалы. Боксы, в которых испытывают турбовинтовые двигатели, имеют большие габариты, так как воздушный винт двигателя, например, самолета ИЛ-18, прокачивает через бокс около 1000 м3 воздуха за 1 с. Габариты бокса и тип глушителей выбирают на основании гидравлического и акустического расчетов. Аналогично подбирают глушители для других газодинамических установок, работающих с открытой газовой струей.
8.1 Расчет требуемой эффективности устройств шумоглушения и выбор глушителей
От шума испытательных станций, лабораторных и экспериментальных стендов, где проводятся испытания реактивных двигателей, защищают жилые районы или отдельные здания, находящиеся за пределами территории
предприятий, а также здания и объекты с нормируемым уровнем шума, расположенные па заводских территориях (производственные корпуса, конструкторские бюро, вычислительные центры, административные здания и т.п.).
Устройства шумоглушения должны снижать шум до допустимых уровней при наиболее неблагоприятном сочетании источника шума и защищаемого района или объекта, которыми могут оказаться не только жилые дома, но и производственные корпуса, в которых размещены рабочие места с нормируемым уровнем шума.
Допустимый уровень звуковой мощности источника шума определяют по формуле:
где
— затухание шума в атмосфере, дБ/км; определяется по табл. 2Таблица 8.1 - Значение затухания шума в атмосфере
| Среднегеометрические частоты, Гц | 63 | 125 | 250 | 500 | 1000 | 2000 | 4000 | 8000 |
| Затухание шума , дБ\км…….. | 0 | 0,7 | 1,5 | 3 | 6 | 12 | 24 | 48 |
Расчет требуемой эффективности устройств шумоглушения начинают с установления звуковой мощности источника шума. В соответствии с техническим заданием определяют условия работы установок; число одновременно работающих боксов, максимальную продолжительность испытания в течение смены, месторасположение защищаемого от шума объекта (радиус защитной зоны). Имея эти данные, определяют поправки к допустимым уровням звукового давления
. Требуемое заглушение определяют по формуле: 
где
— исходный уровень звуковой мощности бокса с учетом числа излучающих шум источника.Подставляя в эту формулу значение
находят: 
При заглушении шума испытательных боксов, имеющих два или три источника внешнего шума (глушитель выхлопа, шахта всасывания и шахта подсоса), целесообразно заглушить шахту всасывания и подсоса так, чтобы излучаемая ими звуковая мощность на всех частотах была на 8—10 дБ меньше излучаемой глушителем выхлопа. Это условие объясняется тем, что заглушение шахт подсоса и всасывания достигается более простыми средствами. В таком случае в расчет шума излучаемого боксом в атмосферу, принимают только один источник — глушитель выхлопа.
Для определения уровня звуковой мощности в дБ, идущей в шахты всасывания и подсоса, экспериментально установлена зависимость:
где
- звуковая мощность, излучаемая в бокс; 
— звуковая мощность источника шума, дБ.Звуковую мощность, излучаемую в шахту всасывания, в дБ определяют по формуле:
где S - площадь, сечения шахты всасывания, м2.
При наличии в боксе шахты подсоса звуковую мощность, идущую в нее, в дБ определяют по формуле:
где гс — расстояние от средней точки открытой части струи до входного сечения шахты, м.
По полученному значению требуемой эффективности
подбирают соответствующую конструкцию глушителя.Расчет эффективности глушителей особенно для
стороны выхлопа представляет трудную задачу. Применявшиеся ранее эмпирические формулы, основанные на модельных исследованиях без учета влияния температуры и скорости потока, часто давали неудовлетворительные совпадения расчетов и результатов натурных измерений.
Снижение эффективности, которое наблюдается (не только в глушителях выхлопа газодинамических установок, но в глушителях вентиляционных систем, объясняется вторичной генерацией шума, возникающей при протекании газовоздушного потока через глушитель. В глушителях с газовоздушным потоком уровни шума на выходе и, следовательно, фактическое заглушение обусловлено, помимо звукопоглощающих свойств конструкции, акустической мощностью шума, генерируемого потоком, которая возрастает с увеличением его скорости.
Исследования работы глушителя выхлопа показали изменение эффективности глушителя при постоянной активной длине звукопоглотителей, но при измененных сечениях и скоростях газовоздушного потока. Было установлено, что генерация шума сказывается тем раньше, чем меньше исходная звуковая мощность, чем больше величина удельной генерации (генерация на единицу длины глушителя) и затухания звука в глушителе. В результате вторичной генерации шума в глушителе эффективность в ряде случаев не может быть полностью реализована, и она почти перестает возрастать при увеличении длины активной части звукопоглотителя.
Эти вопросы теоретически еще недостаточно изучены и на практике приходится принимать эффективность глушителей выхлопа, основываясь на результатах экспериментальных исследовании.
В практической работе для перечисленных глушителей скорость газовоздушного потока принимают до 40 м/с с последующей проверкой влияния скорости газа на шумообразование в глушителе.
Следующим этапом расчета является определение геометрических размеров глушителя. Для этого определяют количество воздуха, которое необходимо подмешать к струе, чтобы охладить ее до допустимых значений. Сначала рассчитывают коэффициент эжекции:
Где
— температура газовой струи, °К; 
- допустимая температура газовоздушной смеси, °К;Общее количество газовоздушной смеси в м3/с oпределяют по формуле:
где
— расход воздуха через двигатель, кг; 
- плотность газа при , кг/м3Необходимое проходное сечение глушителя определяют из соотношения
Далее, в результате гидравлического расчета, определяют скорость газовоздушного потока в глушителе, при которой обеспечивается принятый коэффициент эжекции n. По ней выбирают в первом приближении тот или иной тип глушителя.
Если эта скорость не превышает 20—25 м/с, то на этом расчет можно закончить.
Глушители со стороны всасывания
Эффективность глушителей со стороны всасывания, где скорость потока обычно не бывает больше 25 м/с, определяют без учета влияния скорости воздушного потока. Для газодинамических установок, каналы всасывания
которых имеют сечения от нескольких до многих десятков квадратных метров, применяют пластинчатые глушители, по форме подобные глушителям вентиляционных систем. Их эффективность обычно определяют
экспериментально.