燃气热水器燃烧噪声影响要素分析及措施

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                                             燃气热水器燃烧噪声影响要素分析及措施

       随着我国燃气事业的发展，各地的供气规模、气源类型、各种燃气热水器类型都在不断增加。具有多种燃气源的城市越来越多且气源成分及比例不断变化，造成燃气热水器工作时产生噪声。为了不影响用户的心理健康，国标热水器标准《GB6932-2001》规定了其工作时燃烧噪声应小于65Db，熄火噪声应小于85dB，点火噪声小于80dB。但在某些特殊条件下，对大容量密闭燃烧室结构的强排与强制给排气燃气热水器会产生较大的燃烧噪声甚至出现燃烧振荡，给用户造成很大的心理负担和精神压力。因此，在燃气热水器设计上对噪声与振荡问题应予以注意，保证燃气比例控制阀的输出流量特性与整机系统相匹配，从根本上消除噪声。下面作者结合多年配套经验，通过对燃气热水器燃烧时噪声影响要素的分析，采取措施来消除和控制噪声的引发，燃气热水器设计时正确使用燃气比例控制阀等重要部件。
      一、燃烧噪声影响要素分析   
       噪声是由声源做无规则的非周期性振动产生的，或者是由不同频率，不同强度的声音无规律的组合在一起而形成的。燃气热水器在工作时可能引发的噪声主要包括以下几种：   
      1. 机械噪声：它是由于固体振动产生的。在强排、强制给排热水器上，风机转动时叶轮、壳体都会产生振动并引发机械噪声。   
      2. 空气动力性噪声：当流动气体(燃气、空气、烟气)中出现涡流，压力产生突变，流动切面或方向产生突变而引起气流扰动(产生压力波)，均会产生空气动力性噪声。   
      3. 热交换噪声：水在加热过程中若局部汽化出现相变，使流动状态发生振动性变化会引发热交换噪声。   
      4.燃烧噪声：包括层流、紊流火焰噪声与振荡燃烧噪声。   
      4.1 层流火焰噪声：层流火焰产生的噪声一般较小，只有在一次空气系数较大，热负荷较高时，会使火焰位置和形状发生不规则的迅速变化，焰面趋于交替的离焰、回火状态，于是产生扰动，形成火焰噪声。   
      4.2 紊流火焰噪声：紊流火焰中由于气流处于紊流状态必然引起扰动，产生噪声。   
      4.3 振荡燃烧噪声: 在各种燃烧噪声中振荡燃烧所引起的噪声影响最大，所引起的尖叫噪声最为强烈，是流动系统的音响固有振动由于燃烧放热引起激振而产生。振荡燃烧最常见的是气柱振荡与体积振荡两种情况。   
      5.点火噪声：是由点火爆燃引起的。   
      6.回火噪声：是火焰缩回火孔把燃烧器腔体内的可燃混气点燃引发的爆燃声。   
      7.熄火噪声：这种现象出现在突然关闭燃气阀，伴随火焰熄灭而产生的噪声，熄火噪声可以当作燃气量为零时的回火噪声，是回火的特殊形式。
       二、燃烧噪声的消除和控制   
      1.提高风机装配的精确度，消除不平衡性运转。选用低噪声的传动装置，采用合适的叶轮形状和降低叶轮转速均可减少运转时噪声。特别是鼓风式大容量燃气热水器，运行时产生的机械噪声及由于风机装配精度不高、机组运转时不平衡的产生的冲击噪声与磨擦噪声高强度地从进气口、排气口、管道、调节阀、机壳以及传动机械等各部位辐射出来，引发高频尖叫声。试验证明，设计电控器时要根据燃气比例控制阀的IQ特性(电流与流量特性)来确定电流的大小来确定调节风机的转速，以实现燃气与空气的比例调节，防止风机把燃烧空气从切向高速送入燃烧器，在燃烧器内形成强烈旋转的气流运动，旋流在中心形成回流区。燃气从中心供气管上的多个小孔喷嘴喷出，进入中心回流区与高速旋转的气流混合，由于气流高速旋转、扰动，造成火焰面极不稳定，在不断跳动，发出强烈高频尖叫燃烧噪声。这是强排、强制给排大容量燃气热水器出现噪声的重要原因。   
      2.改变喷嘴形状减少噪声的产生。燃气从喷嘴高速射流出来，与四周静止的空气之间产生强烈的扰动与动量、质量交换而形成噪声。试验得知，合理设计喷射口距离，防止射流相互干扰使射流起始段的特性发生变化，可以有效减少燃烧噪声。设计时应采用多孔喷嘴，降低燃气的压力和喷嘴的出口流速，不仅可减少射流噪声，而且还可降低燃烧噪声。   
      3.减少燃烧器热负荷，可以减少噪声。试验表明，增加燃烧器的数目，可以降低噪声功率。另外，设计时合理选择燃烧器数目、设计参数和注意运行工况的调整，使燃烧器稳定工作，可有效减少噪声。   
      4．喷嘴设计加工合理: 喷嘴流出的燃气向相对静止的气体中扩散时，气流方向和流束截面突然变化，会引起很大的噪声。喷嘴有毛刺或孔口粗糙不圆时，气流经喷嘴收缩便产生偏位噪声。燃气压力越高，偏位噪声越大。所以，设计时喷嘴的径长比一般取1：2、喷嘴收缩角取60度方为合适，加工时保证加工精度及光洁度，将可大大减少产生噪声。   
      5．合理设计配气管。从燃气比例控制阀出口到喷嘴前的气路应园角过渡，保证气流通畅，不会引起燃气比例控制阀内的平衡组件振动，引发气流扰动从而产生噪声。另外，燃气比例控制阀上盖的阻尼孔是用来空气量，除了保证阀门起到降压和稳压作用外，还起到降低和控制噪声传播的作用，因此在使用过程中不能受堵塞。   
      6.射器设计装配合理。引射器工作时，如果混合管粗糙或有毛刺，气流通过时将产生噪声。另外，装配喷嘴时，其出口截面到引射器的喉部应有一定的距离且喷嘴中心线与混合管中心线应一致，否则将导致偏移或交角过大，这样不利于一次空气的吸入也会产生噪声。   
      7.正确使用燃气比例控制阀。试验发现，最大热负荷下、冷态启动燃气热水器，常出现点火爆燃。对于大容量、密闭燃烧室结构的热水器点火爆燃噪声更为强烈，给用户造成很大的心理负担、精神压力。试验表明，若将启动热负荷减小到全负荷的50%左右，点火爆燃便不再出现。为此，使用燃气比例控制阀的大容量热水器，要求明确点火电流及流量、最小热负荷电流及流量、最大热负荷电流及流量等。控制器设定工况点火方式(即点火时不管热水器运行的热负荷是多少，启动点火时总是先将热负荷调到全负荷的50～60%时点火，待点火成功后，立即将负荷调到所需的大小)，即能保证点火可靠，又能防止点火爆燃。目前很多大容量热水器宜选用双通道燃气比例控制阀实现三段燃烧，采用了分段点火方式可有效降低点火噪声。   
      8．正确选用安装点火器。需要说明的是强排与强制给排气热水器在启动点火期间，风机在运转，燃烧室内有空气流动，而流动过程中的点火需要更大的点火能量。所以，选择点火器的输出能量时需给予注意。另外，点火针的位置要安装合适，保证大能量点火、传火性能良好。这样，阀门开启后能立刻将燃气点燃，防止火孔周围积聚大量燃气-空气混合物。如这些气体着火时，由于气体体积膨胀会引起一种振荡，产生噪声。
       三、总结   
       通过以上噪声影响因素的分析及控制措施我们可以了解到噪声的产生是整机系统配套问题，从燃烧系统设计到燃气比例控制阀等重要部件选型到装配调试各个环节都要注意，充分考虑周全。环保与节能标准的出台，是近年从国民经济可持续发展出发，对燃气热水器提出的新的更高要求。研究开发低污染、高效节能、低噪声的燃气热水器将越来越多得到用户的青睐。

六桂堂

是你的研究还是摘录？应该申请专利。