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摘要：“水阀一开，热水即来”这是燃气热水器的特点，燃气热水器在中国的二十多年发展历史中，在改善人们生活条件，提高生活品质中扮演了重要的角色。随着经济的飞速发展，人们生活水平的不断提高，居住环境的改善，消费者对燃气热水器的需求也在不断变化，从最初的小容量单点式供水室内机到现在的大容量的中央式供水户外机的需求越来越大，对燃气热水器的安全、舒适、节能的要求也越来越高。近年来，我国从引进仿造到自主创新，技术水平不断地提高，大容量浓淡燃烧方式的户外机以及全预混燃烧技术的出现都是代表着燃气热水器行业的高端技术。然而，现阶段的燃气热水器还是存在很多瑕疵，与用户100％满意的目标还是有一定的距离。其中系统噪音问题就是一个顽疾，噪音会给用户造成很大的心理压力，甚至产品本身会有发生危险事故隐患。GB6932-2001明确规定：燃气热水器的噪音要求在65dB以下。在研发实验室优越的环境下研发出来的产品即使经批量检测合格后进入用户家庭，在气源、使用环境以及产品老化等客观因素的影响下，仍有可能出现噪音问题。研发人员须开发出适应性更强的低噪音产品，以满足用户需求。
关键词：燃气热水；系统噪音；户外机；集烟罩
引言：随着时代的进步发展，电子技术在燃气热水器上的应用越来越广泛，使得燃气热水器步入了智能化时代。但燃气热水器还是存在一些问题，例如系统噪音问题。本文分析了噪音产生的因素，集合实践经验，提出了一种降低户外式燃气热水器的噪音的排风结构方式。
1.燃气热水器系统噪音来源
噪音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。家用燃气热水器的噪音源主要包括：1）机械振动噪音：风机旋转时转动轴、叶片壳体发生机械碰撞、摩擦所发生的噪音。零部件机械振动产生的噪音。2）水流噪音：热交换器内水流速度变化和压力变化引起的冲击会产生噪音；水在加热过程中若局部汽化出现相变，使流动状态发生的振动性变化也会引发热交换器噪声。3）燃烧噪音：燃烧噪音的机理十分复杂，不仅与燃料有关，与燃烧过程有关，更与燃烧器及燃烧室的设计密切相关。在家用强排燃气热水器中，正常燃烧过程的燃烧噪音即具有紊流宽频连续音频谱特征。而当不稳定燃烧发生的时候，其燃烧频谱特征多为具有多个明显的谱峰，其实质是火焰频繁的离焰抖动，造成水箱内燃烧压力波的震荡和放大，形成共振噪音。4）空气动力性噪音：包括燃气、空气及烟气中产生涡流等不稳定流动，如卡门涡街，导致气体流动的速度和压力发生周期性的交变，从而产生空气动力学噪音。以集烟罩排烟不畅引起的共振噪音为代表。
2.噪音问题的解决方法
2.1机械振动噪音解决方法
1）提高零部件的加工及装配精度，零部件间连接牢固，可减少机械振动噪音。2）提高风机总成叶轮刚度减少变形，增加支架固定风机减少振动，提高风机装配精度，消除不平衡性运转。
2.2水流噪音解决方法
1）进水接头内部结构设计为缓冲结构或环流结构，消除水流冲击噪声。2）在热交换器直管理加不锈钢扰流弹簧或不锈钢扰流片可以消除汽化噪音。
2.3燃烧噪音解决方法
1）火排设计：①降低单个火排的热负荷，可以减少噪声。试验表明，在保证总热负荷不变的情况下，增加燃烧器的数量，降低单个燃烧器的热负荷，使其稳定工作，可有效减少噪声。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆②通过改变火排单支气流反射曲线或者在火排单支内增加反射挡板均可使得火口气流均匀，可以解决火焰跳动噪音。③增加火口深度，减少火口面积，都可以解决回火问题。④加大火排单支间距可以降低火焰扰动噪音。2）喷嘴设计：①设计时应采用多空喷嘴，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。喷嘴的径长比一般取1~2、喷嘴收缩角取60℃为宜。②合理设计喷射口距离，防止射流相互干扰使射流起始段的热性发生变化，可以有效减少噪声。3）喷气管设计：①喷气管内气流道截面积应该大于燃气比例阀的流道截面积，保证气流在通过燃气比例阀后到喷嘴前的行程不会出现节流。②喷气管内气流道应有圆角过渡，这样可以保证气流通畅，不会引起燃气比例阀内的平衡组件振动，引发气流扰动从而产生噪音。4）燃烧器设计：①强排式强抽结构型的燃气热水器可在燃烧器室的前、后壁开孔或是在燃烧室底部加网板，改变一次空气和二次空气的配比，使燃烧稳定，消除噪音。②强排式强鼓结构型的燃气热水器可调整燃烧器固定前板上一次空气进风口孔径的大小，也可调整燃烧室固定底板上的二次空气进风口小孔的孔径大小及分布，从而改变一次空气和二次空气的配比关系，改善燃烧状况，消除噪音。5）电控程序设计：①燃气热水器在冷态的时候开机启动容易出现爆燃现象。开机点火时需选择适当的热负荷和风量配比以防止爆燃的产生，采用小负荷（一般取全负荷的45％-65％）点火，点燃成功后再切换到所需要的热负荷状态。②点火成功后切换负荷状态需要有缓冲过渡过程，不能立即切换。通过实验得知，火排在冷态燃烧时稳焰效果差，容易出现离焰，只有在火排处于热状态时才能达到良好稳焰状态。理论设计确定了每个热负荷（即二次压力）对应一个风量，热负荷转变风量也应同步转变。然而从实践得知，风量的转变较负荷转变具有滞后性，同时风量具有惯性。基于以上几点，若点火成功后瞬间进行跨度大的热负荷转换，会导致离焰现象并伴随共振、啸叫声现象的产生。
2.4空气动力性噪音解决方法
空气动力性噪音是一个很复杂的难题，尤其是整机共振、啸叫噪音，会给用户造成巨大的心理恐惧感，甚至会造成安全事故。实践得知，热负荷越大的燃气热水器越容易出现共振现象，以大容量户外机为典型代表。因空气动力性噪音的产生复杂性，至今尚未能彻底解决，但可以通过结构设计的改变来改变机体内部气流的走势，消除共振、啸叫噪音。户外机可通过集烟罩的结构设计，改变气流的走势，消除噪音。第一种试验装置结构原理：集烟罩将燃烧废气收集后直接从排烟口排出。第二种：为防止雨水从排烟口倒灌入水箱内，集烟罩内部加了一块与集烟罩形成倾斜角度的防水板，防水板后端开有排烟口，防水板将集烟罩隔开成了两个腔体，燃烧废气从集烟罩下腔体经防水板排烟口流入集烟罩上腔体，再经排烟口排出。第三种，集烟罩内装置了U型的导烟板，导烟板与集烟罩形成倾斜角度；导流板下层开有若干消音孔，一部分燃烧废气从消音孔分流出去；导流板将另一部分燃烧废气倒流至导流板的上层；最后，从消音孔分流出来的燃烧废气和导流板上层的燃烧废气汇集一起从排烟口排出。导流板的倾斜安装可以有效防止雨水倒灌进入热交换器内，并且U型结构具有整流作用，可以消除紊流，降低啸叫声；消音孔的分流作用，可降低排出气流的流速，降低噪音。集烟罩顶部有序的凹点，同样能起到整流作用，进一步消除紊流，大幅降低噪音。
结论：
简而言之，还早呢对文章内容中农提出的方法，可以将长期困扰生产商和用户的户外机噪声有效地控制在远低于国家标准规定要求的≤65dB，符合了现在消费者追求安全、舒适、节能、环保产品的要求，大大提高了产品竞争力。
参考文献：
[1]夏昭知编著.燃气热水器[M].重庆:重庆大学出版社,2018．
[2]GB6932-2001,家用燃气快速热水器国家标准[S].
论文作者:陈阳坚
论文发表刊物:《防护工程》2019年11期
论文发表时间:2019/9/3
标签：噪音论文; 燃气热水器论文; 负荷论文; 气流论文; 热交换器论文; 噪声论文; 空气论文; 《防护工程》2019年11期论文;