燃?xì)鉄崴髌胍粞芯?/h1>
2019-08-07 09:47:42張上兵
日用電器 2019年7期
張上兵
（廣東萬和新電氣股份有限公司 佛山 528305）
引言
隨著人民生活品質(zhì)的提高，人們對(duì)于生活的舒適性追求也越來越高。燃?xì)鉄崴髯鳛橐豢罴矣秒娖?，其運(yùn)行時(shí)的噪音對(duì)用戶使用的舒適性影響較大。燃?xì)鉄崴鬟\(yùn)行噪音來自多方面：燃燒噪音、汽化噪音、水流噪音、氣流噪音和風(fēng)機(jī)噪音等，要降低運(yùn)行噪音，必須對(duì)各項(xiàng)噪音分離解決。
汽化噪音是指水流在通過熱交換器時(shí)受熱產(chǎn)生的類似水流“滋滋”的聲音，嚴(yán)重時(shí)會(huì)像燒開水“咕嚕咕?！钡穆曇?。水流大的時(shí)候汽化噪音不明顯，水流量小的時(shí)候比較明顯。燃?xì)鉄崴髟诠ぷ鲿r(shí)，特別是在大負(fù)荷、小水流量，或在從大水量切換到小水量的情況下，所產(chǎn)生的汽化噪音尤為嚴(yán)重。
1 汽化噪音原理分析
水在管內(nèi)受熱過程中，底部管壁溫度較高，附近會(huì)產(chǎn)生一些氣泡，這些氣泡主要是由溶解在水中的空氣和水汽化產(chǎn)生的水蒸氣組成。氣泡持續(xù)吸收壁面的熱量，氣泡內(nèi)蒸發(fā)的水蒸氣逐漸增多，泡內(nèi)壓強(qiáng)隨之增大，氣泡逐漸長大。氣泡體積變大的過程中，所受的浮力也增大，當(dāng)浮力增大到某一值時(shí)，氣泡會(huì)脫離底部壁面向上運(yùn)動(dòng)。當(dāng)氣泡上升到管內(nèi)水溫較低處時(shí)，氣泡內(nèi)的部分水蒸氣重新液化，氣泡內(nèi)壓強(qiáng)降低，體積縮小。在這個(gè)過程中，氣泡體積的變化和氣泡的運(yùn)動(dòng)會(huì)產(chǎn)生振動(dòng)并發(fā)出聲音，這種振動(dòng)的頻率如果與管壁的固有頻率相同，則會(huì)產(chǎn)生共振發(fā)出更大的聲音。因此，氣泡的產(chǎn)生和運(yùn)動(dòng)是汽化噪音產(chǎn)生的根源。
根據(jù)泡態(tài)沸騰機(jī)理氣泡形成的理論，壁面上產(chǎn)生氣泡的點(diǎn)稱為活化點(diǎn)或汽化核心，氣泡在汽化核心生成時(shí)的最小半徑[1]：
式中：σ為表面張力，r為汽化潛熱，Ts液體的飽和溫度，ρv為氣泡內(nèi)壓強(qiáng)，△t為沸騰溫差，即壁面溫度與流體飽和溫度之差。在一定的沸騰壓強(qiáng)下，σ，r，ρv，Ts均為定值。
當(dāng)壓強(qiáng)ρv和溫差△t一定時(shí)，初生的氣泡核半徑只有大于上述值才能繼續(xù)長大。由此可知：緊貼加熱面的液體溫度等于壁溫，△t最大，在這里生成氣泡核所需的半徑最小，故壁面上凹縫、空隙處最容易生成氣泡核；當(dāng)△t增加時(shí)，Rmin也隨之減小，這意味著初生的氣泡中將有更多的氣泡符合長大的條件。故隨著△t的增大，氣泡量也不斷增加。
2 理論解決方案
根據(jù)上述理論，要解決汽化噪音，就要減少氣泡核的生成、抑制氣泡的長大或擾亂氣泡的運(yùn)動(dòng)。
據(jù)此，解決汽化噪音有如下幾種方案：
1）提高壁面的光潔度以減少壁面的凹縫和空隙，從而減少氣泡核的生成；
2）提升管內(nèi)流速以減小壁溫并使管內(nèi)水溫分布均勻，從而抑制氣泡的長大并擾亂氣泡運(yùn)動(dòng)；
3）降低熱流密度以減小壁溫，從而抑制氣泡長大。
3 實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證
實(shí)驗(yàn)過程中所用的燃?xì)鉄崴鳈C(jī)型產(chǎn)熱水能力為13 L/min，額定熱負(fù)荷為25 kW，最高出水溫度設(shè)定65 ℃，換熱器4條直管段（與翅片換熱的管段）每段管長163.5 mm，管內(nèi)徑12.6 mm，管壁厚0.6 mm，每段直管內(nèi)均放有緊貼管壁的彈簧，彈簧一方面可以起到肋片的作用，強(qiáng)化傳熱，另一方面可以破壞管壁處的邊界層，從而降低管壁處的溫度，有利于減少氣泡的生成。
在測(cè)試過程中，設(shè)定出水溫度為65 ℃，并調(diào)節(jié)水流量保證燃?xì)鉄崴髟谧畲鬅嶝?fù)荷下工作，從而保證燃燒噪音、氣流噪音和風(fēng)機(jī)噪音不變。經(jīng)測(cè)試，在產(chǎn)生汽化噪音時(shí)，其對(duì)應(yīng)的水流量較小，水流噪音與整機(jī)其它噪音聲壓級(jí)總和的差值超過15 dB(A)，可以忽略小的聲壓級(jí)影響[2]。因此，在整個(gè)實(shí)驗(yàn)的測(cè)試過程中，影響整機(jī)噪音的只有汽化噪音，我們通過整機(jī)噪音的大小變化來衡量汽化噪音的大小。
首先，我們按照GB 6932-2015 《家用燃?xì)饪焖贌崴鳌贰?】的測(cè)試點(diǎn)要求，對(duì)于采用原裝換熱器的燃?xì)鉄崴髟谧畲筘?fù)荷下的噪音在噪音室進(jìn)行了測(cè)試，結(jié)果如下表1所示。
結(jié)果表明原方案的燃?xì)鉄崴髟诋a(chǎn)生最大化噪音時(shí)的噪音值在60 dB(A)左右。
接下來，我們對(duì)不同方案的效果進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。
1）提高壁面光潔度
目前燃?xì)鉄崴鞯耐ㄋ艽蠖疾捎勉~管，銅管生產(chǎn)加工工藝相對(duì)成熟，管內(nèi)壁的表面處理水平相對(duì)較高，要通過提高表面處理的手段來提升光潔度難度較大，因此考慮在管內(nèi)壁上鋪設(shè)納米級(jí)涂層的方式來提升壁面光潔度。
我們選取了市場(chǎng)上一款納米級(jí)疏水性涂層，通過工藝方法將涂層覆蓋在管內(nèi)壁上，并對(duì)該方案進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。該方案第一次測(cè)試結(jié)果見圖1。
從圖1中可以看出，剛開始燃?xì)鉄崴鞯脑胍糨^低，隨著運(yùn)行時(shí)間的變長，噪音逐漸增大，而后趨于穩(wěn)定。為了探究這種變化產(chǎn)生的原因，我們進(jìn)行了第二次測(cè)試，結(jié)果如圖2。
測(cè)試結(jié)果表明，該涂層對(duì)于汽化噪音只在從最初的一段時(shí)間內(nèi)有效，然后便基本失效了。
經(jīng)分析，該涂層不能耐高溫，當(dāng)燃?xì)鉄崴鬟\(yùn)行一段時(shí)間后，涂層內(nèi)的結(jié)構(gòu)被破壞，管內(nèi)壁的光潔度也下降了。
該實(shí)驗(yàn)說明提高管內(nèi)壁的光潔度的確能降低汽化噪音。
表1 原方案燃?xì)鉄崴鞯钠胍?/p>
圖1 提高壁面光潔度方案第一次測(cè)試結(jié)果
2）增大管內(nèi)流速
對(duì)于管內(nèi)受迫對(duì)流換熱，在加熱流體的情況下：
式中，Ref為流體的雷諾數(shù)，u為管內(nèi)流體流速，d為管內(nèi)徑，v為流體運(yùn)動(dòng)粘度，Nuf為流體的努謝爾數(shù)，Prf為流體的普朗特?cái)?shù)，λf為流體導(dǎo)熱系數(shù)，h為對(duì)流傳熱系數(shù)。
根據(jù)上述公式可推導(dǎo)，在管溫和管徑不變的情況下，對(duì)流傳熱系數(shù)h∝u0.8，進(jìn)出水溫度和管徑一定時(shí)，流速增大時(shí)，一方面，雷諾數(shù)增大，流動(dòng)越紊亂，管內(nèi)徑向溫度分布越均勻；另一方面，對(duì)流傳熱系數(shù)增大，吸熱量不變，壁溫減小。
改變管內(nèi)流速的方式有兩種：一種是改變水流量的大小，一種是改變管內(nèi)過流面積。
1）保證燃?xì)鉄崴魈幱谧畲鬅嶝?fù)荷工作的狀態(tài)下，保持管徑不變，通過改變水壓來改變水流量，因管內(nèi)存在彈簧，過流面積按直管段的水流橫截面來計(jì)算，噪音測(cè)試結(jié)果如表2所示。
測(cè)試結(jié)果表明，通過增大流量來增大流速確實(shí)可以降低汽化噪音，當(dāng)管內(nèi)流速增大到0.93～0.95 m/s左右時(shí)，汽化噪音有較為明顯的降低。
2）保證燃?xì)鉄崴魈幱谧畲鬅嶝?fù)荷工作的狀態(tài)下，保持水流量6.3 L/min不變，通過在直管段內(nèi)增加不同直徑的擾流柱來改變過流面積，噪音測(cè)試結(jié)果如表3所示。
測(cè)試結(jié)果表明，通過在管內(nèi)加擾流柱來減小過流面積，從而增大流速的方案也可以降低汽化噪音，管內(nèi)擾流柱的直徑越大，流速越大，降低汽化噪音效果越明顯，不過成本也會(huì)增加。值得注意的是，該方案需要保證管內(nèi)擾流柱的居中，否則管內(nèi)流體的溫度分布會(huì)不均勻。
對(duì)于加入擾流柱之后管內(nèi)流動(dòng)的流體，計(jì)算雷諾數(shù)時(shí)應(yīng)采用當(dāng)量直徑，當(dāng)量直徑即4倍流體的橫截面積與“濕周”之比，經(jīng)計(jì)算為管內(nèi)徑與擾流柱直徑之差，故其雷諾數(shù)：
式中，u為管內(nèi)流體流速，d1為管內(nèi)徑，d2為擾流柱直徑，v為流體運(yùn)動(dòng)粘度。
根據(jù)計(jì)算結(jié)果，擾流柱直徑越大，管速越大，但是雷諾數(shù)會(huì)變小，此時(shí)流體流動(dòng)的紊亂程度會(huì)降低，但在中心擾流柱的作用下，管內(nèi)水溫分布仍會(huì)更均勻。
3）降低熱流密度
對(duì)于管內(nèi)流體，其吸收的熱量：
式中，q為熱流密度，A為換熱面積。
圖2 提高壁面光潔度方案第一次測(cè)試結(jié)果
表2 燃?xì)鉄崴髟诓煌髁肯碌钠胍?/p>
表3 燃?xì)鉄崴髟诓煌瑪_流柱直徑下的汽化噪音
表4 燃?xì)鉄崴鞴軆?nèi)水流在不同熱流密度下的汽化情況
在管徑和流速一定的情況下，熱負(fù)荷越小，熱流密度q越小，壁面溫度越小。在實(shí)驗(yàn)過程中，保持水流量5.8 L/min不變，通過降低燃?xì)鉄崴鞯亩螇簛斫档蜔嶝?fù)荷，從而降低壁面溫度。鑒于降低熱負(fù)荷的同時(shí)，燃燒噪音也會(huì)降低，因此該實(shí)驗(yàn)我們只關(guān)注負(fù)荷降低過程中汽化噪音的產(chǎn)生情況，不記錄具體的噪聲值，測(cè)試結(jié)果如表4。
實(shí)際的換熱過程中管內(nèi)水流的受熱是不均勻的，這里采用管內(nèi)壁面積作為換熱面積來計(jì)算熱流密度，以便直觀地分析熱流密度對(duì)汽化噪音的影響。
測(cè)試結(jié)果表明：降低熱流密度對(duì)于汽化噪音的解決具有明顯的效果，當(dāng)管壁與水流的對(duì)流傳熱熱流密度降至6.65×105W/m2時(shí)，沒有汽化的聲音的產(chǎn)生。
在燃?xì)鉄崴鞯膶?shí)際使用過程中，為了保證出水溫度，不可能通過降低二次壓來降低熱流密度，但是根據(jù)式（7），可以通過增大換熱面積的方式來降低熱流密度，比如使用內(nèi)螺紋管等。
4 結(jié)論
提升管內(nèi)壁光潔度可以有效降低汽化噪音，同樣，增加管內(nèi)水流速或者降低對(duì)流傳熱的熱流密度也可以有效降低汽化噪音，同時(shí)應(yīng)用以上方法甚至可實(shí)現(xiàn)完全消除汽化噪音。
由于條件所限，本文的噪音測(cè)試是以整機(jī)噪音代替汽化噪音，沒有將燃?xì)鉄崴黠L(fēng)各項(xiàng)噪音區(qū)分開，更進(jìn)一步的研究可以利用頻譜圖分析，根據(jù)不同噪聲信號(hào)頻率的區(qū)別，對(duì)燃?xì)鉄崴鬟\(yùn)行的各項(xiàng)噪音進(jìn)行獨(dú)立分析，從而準(zhǔn)確地判斷各項(xiàng)方案對(duì)汽化噪音的解決效果。
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張上兵
（廣東萬和新電氣股份有限公司 佛山 528305）
引言
隨著人民生活品質(zhì)的提高，人們對(duì)于生活的舒適性追求也越來越高。燃?xì)鉄崴髯鳛橐豢罴矣秒娖?，其運(yùn)行時(shí)的噪音對(duì)用戶使用的舒適性影響較大。燃?xì)鉄崴鬟\(yùn)行噪音來自多方面：燃燒噪音、汽化噪音、水流噪音、氣流噪音和風(fēng)機(jī)噪音等，要降低運(yùn)行噪音，必須對(duì)各項(xiàng)噪音分離解決。
汽化噪音是指水流在通過熱交換器時(shí)受熱產(chǎn)生的類似水流“滋滋”的聲音，嚴(yán)重時(shí)會(huì)像燒開水“咕嚕咕?！钡穆曇?。水流大的時(shí)候汽化噪音不明顯，水流量小的時(shí)候比較明顯。燃?xì)鉄崴髟诠ぷ鲿r(shí)，特別是在大負(fù)荷、小水流量，或在從大水量切換到小水量的情況下，所產(chǎn)生的汽化噪音尤為嚴(yán)重。
1 汽化噪音原理分析
水在管內(nèi)受熱過程中，底部管壁溫度較高，附近會(huì)產(chǎn)生一些氣泡，這些氣泡主要是由溶解在水中的空氣和水汽化產(chǎn)生的水蒸氣組成。氣泡持續(xù)吸收壁面的熱量，氣泡內(nèi)蒸發(fā)的水蒸氣逐漸增多，泡內(nèi)壓強(qiáng)隨之增大，氣泡逐漸長大。氣泡體積變大的過程中，所受的浮力也增大，當(dāng)浮力增大到某一值時(shí)，氣泡會(huì)脫離底部壁面向上運(yùn)動(dòng)。當(dāng)氣泡上升到管內(nèi)水溫較低處時(shí)，氣泡內(nèi)的部分水蒸氣重新液化，氣泡內(nèi)壓強(qiáng)降低，體積縮小。在這個(gè)過程中，氣泡體積的變化和氣泡的運(yùn)動(dòng)會(huì)產(chǎn)生振動(dòng)并發(fā)出聲音，這種振動(dòng)的頻率如果與管壁的固有頻率相同，則會(huì)產(chǎn)生共振發(fā)出更大的聲音。因此，氣泡的產(chǎn)生和運(yùn)動(dòng)是汽化噪音產(chǎn)生的根源。
根據(jù)泡態(tài)沸騰機(jī)理氣泡形成的理論，壁面上產(chǎn)生氣泡的點(diǎn)稱為活化點(diǎn)或汽化核心，氣泡在汽化核心生成時(shí)的最小半徑[1]：
式中：σ為表面張力，r為汽化潛熱，Ts液體的飽和溫度，ρv為氣泡內(nèi)壓強(qiáng)，△t為沸騰溫差，即壁面溫度與流體飽和溫度之差。在一定的沸騰壓強(qiáng)下，σ，r，ρv，Ts均為定值。
當(dāng)壓強(qiáng)ρv和溫差△t一定時(shí)，初生的氣泡核半徑只有大于上述值才能繼續(xù)長大。由此可知：緊貼加熱面的液體溫度等于壁溫，△t最大，在這里生成氣泡核所需的半徑最小，故壁面上凹縫、空隙處最容易生成氣泡核；當(dāng)△t增加時(shí)，Rmin也隨之減小，這意味著初生的氣泡中將有更多的氣泡符合長大的條件。故隨著△t的增大，氣泡量也不斷增加。
2 理論解決方案
根據(jù)上述理論，要解決汽化噪音，就要減少氣泡核的生成、抑制氣泡的長大或擾亂氣泡的運(yùn)動(dòng)。
據(jù)此，解決汽化噪音有如下幾種方案：
1）提高壁面的光潔度以減少壁面的凹縫和空隙，從而減少氣泡核的生成；
2）提升管內(nèi)流速以減小壁溫并使管內(nèi)水溫分布均勻，從而抑制氣泡的長大并擾亂氣泡運(yùn)動(dòng)；
3）降低熱流密度以減小壁溫，從而抑制氣泡長大。
3 實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證
實(shí)驗(yàn)過程中所用的燃?xì)鉄崴鳈C(jī)型產(chǎn)熱水能力為13 L/min，額定熱負(fù)荷為25 kW，最高出水溫度設(shè)定65 ℃，換熱器4條直管段（與翅片換熱的管段）每段管長163.5 mm，管內(nèi)徑12.6 mm，管壁厚0.6 mm，每段直管內(nèi)均放有緊貼管壁的彈簧，彈簧一方面可以起到肋片的作用，強(qiáng)化傳熱，另一方面可以破壞管壁處的邊界層，從而降低管壁處的溫度，有利于減少氣泡的生成。
在測(cè)試過程中，設(shè)定出水溫度為65 ℃，并調(diào)節(jié)水流量保證燃?xì)鉄崴髟谧畲鬅嶝?fù)荷下工作，從而保證燃燒噪音、氣流噪音和風(fēng)機(jī)噪音不變。經(jīng)測(cè)試，在產(chǎn)生汽化噪音時(shí)，其對(duì)應(yīng)的水流量較小，水流噪音與整機(jī)其它噪音聲壓級(jí)總和的差值超過15 dB(A)，可以忽略小的聲壓級(jí)影響[2]。因此，在整個(gè)實(shí)驗(yàn)的測(cè)試過程中，影響整機(jī)噪音的只有汽化噪音，我們通過整機(jī)噪音的大小變化來衡量汽化噪音的大小。
首先，我們按照GB 6932-2015 《家用燃?xì)饪焖贌崴鳌贰?】的測(cè)試點(diǎn)要求，對(duì)于采用原裝換熱器的燃?xì)鉄崴髟谧畲筘?fù)荷下的噪音在噪音室進(jìn)行了測(cè)試，結(jié)果如下表1所示。
結(jié)果表明原方案的燃?xì)鉄崴髟诋a(chǎn)生最大化噪音時(shí)的噪音值在60 dB(A)左右。
接下來，我們對(duì)不同方案的效果進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。
1）提高壁面光潔度
目前燃?xì)鉄崴鞯耐ㄋ艽蠖疾捎勉~管，銅管生產(chǎn)加工工藝相對(duì)成熟，管內(nèi)壁的表面處理水平相對(duì)較高，要通過提高表面處理的手段來提升光潔度難度較大，因此考慮在管內(nèi)壁上鋪設(shè)納米級(jí)涂層的方式來提升壁面光潔度。
我們選取了市場(chǎng)上一款納米級(jí)疏水性涂層，通過工藝方法將涂層覆蓋在管內(nèi)壁上，并對(duì)該方案進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。該方案第一次測(cè)試結(jié)果見圖1。
從圖1中可以看出，剛開始燃?xì)鉄崴鞯脑胍糨^低，隨著運(yùn)行時(shí)間的變長，噪音逐漸增大，而后趨于穩(wěn)定。為了探究這種變化產(chǎn)生的原因，我們進(jìn)行了第二次測(cè)試，結(jié)果如圖2。
測(cè)試結(jié)果表明，該涂層對(duì)于汽化噪音只在從最初的一段時(shí)間內(nèi)有效，然后便基本失效了。
經(jīng)分析，該涂層不能耐高溫，當(dāng)燃?xì)鉄崴鬟\(yùn)行一段時(shí)間后，涂層內(nèi)的結(jié)構(gòu)被破壞，管內(nèi)壁的光潔度也下降了。
該實(shí)驗(yàn)說明提高管內(nèi)壁的光潔度的確能降低汽化噪音。
表1 原方案燃?xì)鉄崴鞯钠胍?/p>
圖1 提高壁面光潔度方案第一次測(cè)試結(jié)果
2）增大管內(nèi)流速
對(duì)于管內(nèi)受迫對(duì)流換熱，在加熱流體的情況下：
式中，Ref為流體的雷諾數(shù)，u為管內(nèi)流體流速，d為管內(nèi)徑，v為流體運(yùn)動(dòng)粘度，Nuf為流體的努謝爾數(shù)，Prf為流體的普朗特?cái)?shù)，λf為流體導(dǎo)熱系數(shù)，h為對(duì)流傳熱系數(shù)。
根據(jù)上述公式可推導(dǎo)，在管溫和管徑不變的情況下，對(duì)流傳熱系數(shù)h∝u0.8，進(jìn)出水溫度和管徑一定時(shí)，流速增大時(shí)，一方面，雷諾數(shù)增大，流動(dòng)越紊亂，管內(nèi)徑向溫度分布越均勻；另一方面，對(duì)流傳熱系數(shù)增大，吸熱量不變，壁溫減小。
改變管內(nèi)流速的方式有兩種：一種是改變水流量的大小，一種是改變管內(nèi)過流面積。
1）保證燃?xì)鉄崴魈幱谧畲鬅嶝?fù)荷工作的狀態(tài)下，保持管徑不變，通過改變水壓來改變水流量，因管內(nèi)存在彈簧，過流面積按直管段的水流橫截面來計(jì)算，噪音測(cè)試結(jié)果如表2所示。
測(cè)試結(jié)果表明，通過增大流量來增大流速確實(shí)可以降低汽化噪音，當(dāng)管內(nèi)流速增大到0.93～0.95 m/s左右時(shí)，汽化噪音有較為明顯的降低。
2）保證燃?xì)鉄崴魈幱谧畲鬅嶝?fù)荷工作的狀態(tài)下，保持水流量6.3 L/min不變，通過在直管段內(nèi)增加不同直徑的擾流柱來改變過流面積，噪音測(cè)試結(jié)果如表3所示。
測(cè)試結(jié)果表明，通過在管內(nèi)加擾流柱來減小過流面積，從而增大流速的方案也可以降低汽化噪音，管內(nèi)擾流柱的直徑越大，流速越大，降低汽化噪音效果越明顯，不過成本也會(huì)增加。值得注意的是，該方案需要保證管內(nèi)擾流柱的居中，否則管內(nèi)流體的溫度分布會(huì)不均勻。
對(duì)于加入擾流柱之后管內(nèi)流動(dòng)的流體，計(jì)算雷諾數(shù)時(shí)應(yīng)采用當(dāng)量直徑，當(dāng)量直徑即4倍流體的橫截面積與“濕周”之比，經(jīng)計(jì)算為管內(nèi)徑與擾流柱直徑之差，故其雷諾數(shù)：
式中，u為管內(nèi)流體流速，d1為管內(nèi)徑，d2為擾流柱直徑，v為流體運(yùn)動(dòng)粘度。
根據(jù)計(jì)算結(jié)果，擾流柱直徑越大，管速越大，但是雷諾數(shù)會(huì)變小，此時(shí)流體流動(dòng)的紊亂程度會(huì)降低，但在中心擾流柱的作用下，管內(nèi)水溫分布仍會(huì)更均勻。
3）降低熱流密度
對(duì)于管內(nèi)流體，其吸收的熱量：
式中，q為熱流密度，A為換熱面積。
圖2 提高壁面光潔度方案第一次測(cè)試結(jié)果
表2 燃?xì)鉄崴髟诓煌髁肯碌钠胍?/p>
表3 燃?xì)鉄崴髟诓煌瑪_流柱直徑下的汽化噪音
表4 燃?xì)鉄崴鞴軆?nèi)水流在不同熱流密度下的汽化情況
在管徑和流速一定的情況下，熱負(fù)荷越小，熱流密度q越小，壁面溫度越小。在實(shí)驗(yàn)過程中，保持水流量5.8 L/min不變，通過降低燃?xì)鉄崴鞯亩螇簛斫档蜔嶝?fù)荷，從而降低壁面溫度。鑒于降低熱負(fù)荷的同時(shí)，燃燒噪音也會(huì)降低，因此該實(shí)驗(yàn)我們只關(guān)注負(fù)荷降低過程中汽化噪音的產(chǎn)生情況，不記錄具體的噪聲值，測(cè)試結(jié)果如表4。
實(shí)際的換熱過程中管內(nèi)水流的受熱是不均勻的，這里采用管內(nèi)壁面積作為換熱面積來計(jì)算熱流密度，以便直觀地分析熱流密度對(duì)汽化噪音的影響。
測(cè)試結(jié)果表明：降低熱流密度對(duì)于汽化噪音的解決具有明顯的效果，當(dāng)管壁與水流的對(duì)流傳熱熱流密度降至6.65×105W/m2時(shí)，沒有汽化的聲音的產(chǎn)生。
在燃?xì)鉄崴鞯膶?shí)際使用過程中，為了保證出水溫度，不可能通過降低二次壓來降低熱流密度，但是根據(jù)式（7），可以通過增大換熱面積的方式來降低熱流密度，比如使用內(nèi)螺紋管等。
4 結(jié)論
提升管內(nèi)壁光潔度可以有效降低汽化噪音，同樣，增加管內(nèi)水流速或者降低對(duì)流傳熱的熱流密度也可以有效降低汽化噪音，同時(shí)應(yīng)用以上方法甚至可實(shí)現(xiàn)完全消除汽化噪音。
由于條件所限，本文的噪音測(cè)試是以整機(jī)噪音代替汽化噪音，沒有將燃?xì)鉄崴黠L(fēng)各項(xiàng)噪音區(qū)分開，更進(jìn)一步的研究可以利用頻譜圖分析，根據(jù)不同噪聲信號(hào)頻率的區(qū)別，對(duì)燃?xì)鉄崴鬟\(yùn)行的各項(xiàng)噪音進(jìn)行獨(dú)立分析，從而準(zhǔn)確地判斷各項(xiàng)方案對(duì)汽化噪音的解決效果。
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