氟塑料泵流体动力学噪声

氟塑料泵流体动力学噪声
　　流体动力学噪声是由流体通过氟塑料泵的减压口之后的紊流及涡流所产生的，其产生的过程可以分为两个阶段： ① 紊流噪声，即由紊流流体和氟塑料泵或管路内表面相互作用而产生的噪声，其频率和噪声级都比较低，一般并不构成噪声问题。 ② 汽蚀噪声，即氟塑料泵在减压过程中，当流体流速达到一定值时，流体(液体)就开始汽化，当液体中的气泡所受到的压力达到一定值时，就会爆炸。气泡在爆炸时，要在局部产生很高的压力和冲击波，这个冲击压力可达196 MPa，但是稍离爆炸中心的地方，压力急剧衰减。这个冲击波是造成氟塑料泵汽蚀和噪声的一个主要因素，氟塑料泵其噪声级可以达到100 dB以上。产生汽蚀的压力差可由式(1)表示［2］。 塑料泵
Δp初始=kc(p1-pv)　　　　　　　　　　　　　　(1)
　　安全汽蚀所需压力差值由式(2)表示：
Δp临界=c2r(p1-pv)　　　　　　　　　　　　　　(2)
式中,p1为阀入口的压力；pv为液体在工作温度下的饱和蒸汽压力；kc为初始汽蚀系数；cr为临界流量系数。
　　由式(1)和式(2)可以看出，氟塑料泵的实际减压值达到Δp初始值时，液体就开始产生汽蚀，而且噪声将急剧增大。所以，在设计氟塑料泵时，必须把氟塑料泵的减压值控制在Δp临界值以下，而且，最好是在Δp初始以下。此外，还要注意相对于阀瓣的流体介质的流动方向。
2.3　氟塑料泵空气动力学噪声
　　当蒸汽等可压缩性流体通过氟塑料泵内的减压部位时，流体的机械能转换为声能而产生的噪声称为空气动力学噪声。这种噪声是一种在氟塑料泵噪声中占大多数而且处理起来最为麻烦的噪声。该噪声的频率约为1 000～8 000 Hz，但它一般没有特别陡尖的峰值频率。这种噪声产生的原因分为两种情况，一是由于流体紊流所产生，二是由于流体达到临界流速引起的激波而产生的。空气动力学噪声不能完全被消除，因为氟塑料泵在减压时引起流体紊流是不可避免的［3］。
3　降低氟塑料泵噪声的方法
　　氟塑料泵在运行时要消耗大量的介质内能，这些能量一部分通过摩擦、涡流等转换为热能，其余的则引起机械振动和碰撞等，从而产生噪声。也就是说，这些被损失的内能应尽可能多地转换为热能，这样才能达到降低噪声的目的。
　　图1是某种气动氟塑料泵的结构原理图，减压孔是一细长的光孔，其阻力按式(3)计算［4］，即
R=k1×Q　　　　　　　　　　　　　　　(3)
式中，R为阻力值；Q为通过氟塑料泵的流体流量；k1为阻力系数，k1与孔的长度、孔口形式和粗糙度等因素有关，孔越长、粗糙度越大，阻力系数也越大。

图1　气动氟塑料泵原理结构图
1—ZMB-5气动薄膜执行机构　　2—ZPS型傍式手轮机构
　　氟塑料泵从以上分析可以看出，要想降低噪声，就必须尽量增大R值，从而使减压时消耗的内能尽可能多地转化为热能而不是机械能和声能。然而，对大口径大流量提升式氟塑料泵来说，其减压孔的长度和粗糙度不可能太大。经过多年探索，笔者运用螺纹孔具有更大阻力并能产生涡流的原理，把减压孔设计成螺纹孔的形式。一方面，通过改变流体的流动方向并减小介质的喷射速度，让介质从阀体内四周经过螺纹孔后在套筒内混合，形成涡流而产生热能；另一方面，螺纹孔的孔径大小和两个螺纹孔间的距离也是影响降噪效果的两个重要因素，螺纹孔的孔径太大，不仅减压效果不理想，而且降噪效果差；螺纹孔太小又易被堵塞。螺纹孔间的距离太大，将在氟塑料泵射流束之间产生干扰作用之前产生激波；而螺纹孔间距太小，两个相邻的射流将成为一个大射流，并在相互干扰作用之后产生激波。所以，必须恰当设计螺纹孔的孔径和间距。螺纹孔的孔径在M4～M8之间，两螺纹孔的间距在0.77～0.80倍的螺纹孔孔径时所产生的降噪效果比较理想。现在，这种结构的氟塑料泵在国内几个大型化工企业使用的效果非常好。
4　结束语
　　关于氟塑料泵噪声问题，目前已经能够进行预测计算，而且能采取有效的防止和降低噪声的措施。在确定了允许噪声级之后，可以从各种措施中选择最有效而且最经济的方法。实践表明，对大口径大流量提升套筒式氟塑料泵这种特殊减压的减压孔，采取用螺纹孔代替光孔的办法，工艺可行，可以使氟塑料泵的噪声控制在允许噪声之内，降噪效果较为理想，是行之有效的降噪措施。 0
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