Detta projekt hade som syfte att undersöka möjligheten att konstruera en reaktiv ljuddämpare till Atlas Copco:s pneumatiska mutterdragare EP15-PTX250. Projektet bestod av ljudmätningar, databehandling, simuleringar och prototypkonstruktion. Syftet var att framställa en 3D-utskriven reaktiv prototyp. Många pneumatiska verktyg alstrar höga ljudnivåer i ett brett frekvensspektrum. Höga ljudnivåer under lång tid kan ge upphov till permanenta hörselskador. Det är därför önskvärt att använda ljuddämpare för att sänka alstrade ljudnivåer från pneumatiska verktyg.Projektet inleddes med ett besök på Atlas Copco. Därefter gjordes en litteraturstudie, efterföljt av ljudmätningar på mutterdragaren EP15-PTX250 enligt ISO standard. Mätningarna signalbehandlades i MATLAB, vilket åskådliggjorde vilka frekvenser som bör dämpas. Det blev tydligt att övertoner till varvtalets grundfrekvens dominerade ljudbilden och därav lades fokus på att dämpa den 1:a och den 4:e övertonen från verktygets grundfrekvens. Därefter simulerades olika typer av ljuddämpande element genom flödes och akustikprogrammet SIDLAB för att iterativt ta fram lämpliga ljuddämpare och deras dimensioner. Dessa dimensioner användes för att genom CAD-program konstruera prototyperna. Dessa prototyper skrevs sedan ut med hjälp av 3D-skrivare i PLA-plast och verktyget utvärderades med dessa på. Det visade sig att verktyget alstrar en ljudnivå på 86 dB(A) med standardljuddämpare av resistiv typ. Vid anslutning av reaktiv prototyp mellan verktyg och standardljuddämpare uppgick ljudnivån till 89 dB(A). I det lågfrekventa området kring 1:a och 4:e övertonen alstrade verktyget en lägre ljudnivå med prototyp, men presterade på en högre ljudnivå i det högfrekventa området. Detta betyder att en 3D-utskriven reaktiv ljuddämpare kan användas i samband med verktyget, men att ytterligare arbete bör utföras på prototypen för att i allmänhet erbjuda en totalt lägre ljudnivå.

<p>Rapporten handlar om ett examensarbete omfattande 20 p som är utfört för Thermia AB i Arvika. Uppdragsgivaren ville få fram förslag på möjliga åtgärder som kan minska ljudnivån från en luftvärmeväxlare. För bra helhetsbild av projektet, läs även kapitel: 6.</p><p>Värmeväxlaren ingår som en komponent i ett värmepumpssystem, Thermia Aer 5, som använder uteluften som värmekälla. Huvudmålet med projektet blev alltså att undersöka och utvärdera ljudbildningen från värmeväxlaren samt att komma fram till olika förslag på möjliga åtgärder som har potential att sänka ljudnivån. Värmeväxlarens förmåga att uppta energi fick ej heller försämras.</p><p>I projektets slutskede tillverkades det också en enkel prototyp på ett av designförslagen där den störande ljudnivån blev lägre. Läs mer om detta längre ner.</p><p>Ett delmål som vi själva formulerade, var också att undersöka olika möjligheter att öka värmepumpssystemets totala kapacitet för energiupptagning genom att kombinera systemet med någon form av solfångare. Kombinationen solfångare och luftvärmeväxlare innebär också en lägre ljudnivå eftersom fläkten i värmeväxlaren mer sällan behöver gå på full effekt. I viss mån har även estetiska aspekter på formgivningen beaktats.</p><p>Nedan presenteras fyra olika förslag på idéer för att öka luftvärmeväxlarens prestanda:</p><p>Av det första förslaget tillverkades en prototyp där luftvärmeväxlarens utblås är riktat uppåt, istället för som nu åt sidan, vilket minskar risken att omgivningen nås av högfrekvent ljud. Högfrekvent ljud sprids nämligen inte så mycket i sidled.</p><p>Batteridelen på värmeväxlaren har fått en större area, vilket möjliggör ett minskat volymflöde av luft, utan att den tappar i effekt, jämfört med nuvarande värmeväxlare.</p><p>Dessa två åtgärder reducerar det avgivna ljudet med ca10 dB.</p><p>En större batteriarea är även positivt ur energisynpunkt då värmefaktorn (COP) ökar på grund av ett minskat antal nödvändiga avfrostningar.</p><p>Förslag nummer två inbegriper en solfångarlösning som, tack vare avsaknaden av direktförångning, även går att direktkoppla till köldbäraren (brinen) eller direkt mot värmepumpens ackumulatortank.</p><p>Solfångaren täcker hela effektbehovet på sommaren och ger ett tillskott resten av året.</p><p>Det tredje förslaget är en s.k. väggplacerad luftsolfångare som förvärmer insugsluften till värmeväxlaren. Den uppenbara fördelen med detta alternativ är den synnerligen enkla konstruktionen vilket gör att kostnaden kan hållas nere, se bild 4.4.4-2.</p><p>Det fjärde förslaget, är att låta hela husets tak fungera som en solfångare som bilderna 6-1 visar. Inströmmande luft till värmeväxlaren förvärms av de soluppvärmda takpannorna som kan vara av tegel, betong eller ännu hellre av glas. Dessutom tillvaratas förlustvärme från hustak och ventilation. Detta förslag ger ett mycket gott energiutbyte.</p><p>Ytterligare ett intressant sätt att sänka ljudbildningen är att driva fram luften genom värmeväxlaren, helt eller delvis, med hjälp av en hög elektrisk spänning, se kapitel: 6.6.</p> / <p>This report is a candidate degree and the assignment is done in the interest of Thermia AB in Arvika, Sweden. The company wanted proposals of preventive measures aiming to reduce sound emission from a heat exchanger. For a good general impression of the project, see chapter 6. The heat exchanger forms a part of a component in a heat pump system, called Thermia Aer 5, which uses air from outside as a heat source.</p><p>The main target of the project was to examine and evaluate sound emission from the heat exchanger and to get different proposals on possible preventive measures in order to lower sound emission. It was not allowed to reduce the heat exchangers ability to collect energy.</p><p>In the end of the project a simple prototype was built which took advantage of some of the design proposals. The sound emission from the prototype was reduced.</p><p>Another target, formulated by ourselves, was to examine different possibilities to increase the capacity of the heat pump system by combining it with solar collectors. The heat pump system combined with solar collectors also produces reduced sound emission.</p><p>Even some aesthetic aspects have been taken into consideration.</p><p>Below, four different proposals of ideas are introduced that can increase the performance of the heat exchanger:</p><p>The first solution was to direct the air exhaust upwards instead of the tangential exhaust on the present heat exchanger. This makes it more improbable that a high frequency sound wave should reach the surrounding area. Sound with high frequency doesn’t spread so much in a sideways direction. An increase of the battery area makes it possible to lower the air volume flow, because of the increased potential for energy output. These two measures reduced the sound level with a proximal amount of about 10 dB. In addition, an increased exchange battery area increases the heat factor (COP) due to the frost distribution on the battery.</p><p>Solution number two include a solar panel that, due to the lack of direct vaporization in the heat pump system, is possible to serial connect direct on the brine or indirectly to the water accumulation tank. The solar panel gives hot water in the summer and an additional energy output the rest of the year.</p><p>The third solution is a wall mounted air solar panel which gives the air a higher input temperature to the air heat exchanger. This is a very simple and cost effective solution.</p><p>The fourth solution is to let the whole roof of the house act as a solar collector as the pictures 6-1 describes. The sun heats the roofing tile which, in turn, heats streaming air that reaches the heat exchanger. The tile can been made of tiling, concrete - or preferably - transparent glass. Furthermore heat loss from the roof and ventilation is prevented.</p><p>Another interesting solution that reduces sound emission is to force air through the exchanger with a high electric voltage field. Further information chapter: 6.6.</p>

Rapporten handlar om ett examensarbete omfattande 20 p som är utfört för Thermia AB i Arvika. Uppdragsgivaren ville få fram förslag på möjliga åtgärder som kan minska ljudnivån från en luftvärmeväxlare. För bra helhetsbild av projektet, läs även kapitel: 6. Värmeväxlaren ingår som en komponent i ett värmepumpssystem, Thermia Aer 5, som använder uteluften som värmekälla. Huvudmålet med projektet blev alltså att undersöka och utvärdera ljudbildningen från värmeväxlaren samt att komma fram till olika förslag på möjliga åtgärder som har potential att sänka ljudnivån. Värmeväxlarens förmåga att uppta energi fick ej heller försämras. I projektets slutskede tillverkades det också en enkel prototyp på ett av designförslagen där den störande ljudnivån blev lägre. Läs mer om detta längre ner. Ett delmål som vi själva formulerade, var också att undersöka olika möjligheter att öka värmepumpssystemets totala kapacitet för energiupptagning genom att kombinera systemet med någon form av solfångare. Kombinationen solfångare och luftvärmeväxlare innebär också en lägre ljudnivå eftersom fläkten i värmeväxlaren mer sällan behöver gå på full effekt. I viss mån har även estetiska aspekter på formgivningen beaktats. Nedan presenteras fyra olika förslag på idéer för att öka luftvärmeväxlarens prestanda: Av det första förslaget tillverkades en prototyp där luftvärmeväxlarens utblås är riktat uppåt, istället för som nu åt sidan, vilket minskar risken att omgivningen nås av högfrekvent ljud. Högfrekvent ljud sprids nämligen inte så mycket i sidled. Batteridelen på värmeväxlaren har fått en större area, vilket möjliggör ett minskat volymflöde av luft, utan att den tappar i effekt, jämfört med nuvarande värmeväxlare. Dessa två åtgärder reducerar det avgivna ljudet med ca10 dB. En större batteriarea är även positivt ur energisynpunkt då värmefaktorn (COP) ökar på grund av ett minskat antal nödvändiga avfrostningar. Förslag nummer två inbegriper en solfångarlösning som, tack vare avsaknaden av direktförångning, även går att direktkoppla till köldbäraren (brinen) eller direkt mot värmepumpens ackumulatortank. Solfångaren täcker hela effektbehovet på sommaren och ger ett tillskott resten av året. Det tredje förslaget är en s.k. väggplacerad luftsolfångare som förvärmer insugsluften till värmeväxlaren. Den uppenbara fördelen med detta alternativ är den synnerligen enkla konstruktionen vilket gör att kostnaden kan hållas nere, se bild 4.4.4-2. Det fjärde förslaget, är att låta hela husets tak fungera som en solfångare som bilderna 6-1 visar. Inströmmande luft till värmeväxlaren förvärms av de soluppvärmda takpannorna som kan vara av tegel, betong eller ännu hellre av glas. Dessutom tillvaratas förlustvärme från hustak och ventilation. Detta förslag ger ett mycket gott energiutbyte. Ytterligare ett intressant sätt att sänka ljudbildningen är att driva fram luften genom värmeväxlaren, helt eller delvis, med hjälp av en hög elektrisk spänning, se kapitel: 6.6. / This report is a candidate degree and the assignment is done in the interest of Thermia AB in Arvika, Sweden. The company wanted proposals of preventive measures aiming to reduce sound emission from a heat exchanger. For a good general impression of the project, see chapter 6. The heat exchanger forms a part of a component in a heat pump system, called Thermia Aer 5, which uses air from outside as a heat source. The main target of the project was to examine and evaluate sound emission from the heat exchanger and to get different proposals on possible preventive measures in order to lower sound emission. It was not allowed to reduce the heat exchangers ability to collect energy. In the end of the project a simple prototype was built which took advantage of some of the design proposals. The sound emission from the prototype was reduced. Another target, formulated by ourselves, was to examine different possibilities to increase the capacity of the heat pump system by combining it with solar collectors. The heat pump system combined with solar collectors also produces reduced sound emission. Even some aesthetic aspects have been taken into consideration. Below, four different proposals of ideas are introduced that can increase the performance of the heat exchanger: The first solution was to direct the air exhaust upwards instead of the tangential exhaust on the present heat exchanger. This makes it more improbable that a high frequency sound wave should reach the surrounding area. Sound with high frequency doesn’t spread so much in a sideways direction. An increase of the battery area makes it possible to lower the air volume flow, because of the increased potential for energy output. These two measures reduced the sound level with a proximal amount of about 10 dB. In addition, an increased exchange battery area increases the heat factor (COP) due to the frost distribution on the battery. Solution number two include a solar panel that, due to the lack of direct vaporization in the heat pump system, is possible to serial connect direct on the brine or indirectly to the water accumulation tank. The solar panel gives hot water in the summer and an additional energy output the rest of the year. The third solution is a wall mounted air solar panel which gives the air a higher input temperature to the air heat exchanger. This is a very simple and cost effective solution. The fourth solution is to let the whole roof of the house act as a solar collector as the pictures 6-1 describes. The sun heats the roofing tile which, in turn, heats streaming air that reaches the heat exchanger. The tile can been made of tiling, concrete - or preferably - transparent glass. Furthermore heat loss from the roof and ventilation is prevented. Another interesting solution that reduces sound emission is to force air through the exchanger with a high electric voltage field. Further information chapter: 6.6.

The noise propagating through the truck exhaust system is often attenuated by after treatment systems including truck silencers. The acoustic simulation of the truck silencers is usually based on pressure acoustics which does not include the influence of background flow. However, background flow can affect the acoustic attenuation ability of the truck silencers a lot. This thesis presents a simulation method for investigating the influence of the background mean flow on the silencers. In this method, the fluid information is first simulated with CFD software STAR-CCM+. The fluid data is then imported into COMSOL to conduct acoustic simulation using Linearized Navier-Stokes modulus. Flow noise is not simulated in this method in order to well capture the background mean flow's effect on the performance of silencer in a relatively short calculation time. Two simple silencer model groups are studied to validate this method. The first is a Helmholtz resonator. Another model group is expansion chambers with different setups. The sensitivity of the model towards different model setup is also studied. In the last part of the work, the method is applied to a common truck silencer model CAS1 F1gen, when this method counters challenge of high calculation load. A hybrid method is then developed, combining pressure acoustics and Linearized Navier-Stokes study, to simplify the method, reduce calculation time and at the same time capture the background mean flow's influence on silencers. / Bullret som fortplantar sig genom lastbilens avgassystem dämpas ofta av efterbehandlingssystem inklusive lastbilsljuddämpare. Den akustiska simuleringen av lastbilens ljuddämpare baseras vanligtvis på tryckakustik som inte inkluderar påverkan av bakgrundsflödet. Bakgrundsflödet kan dock påverka lastbilsljuddämparnas akustiska dämpningsförmåga mycket. Denna avhandling presenterar en simuleringsmetod för att undersöka påverkan av bakgrundsmedelflödet på ljuddämparna. I den här metoden simuleras vätskeinformationen först med CFD-programvaran STAR-CCM+. Vätskedata importeras sedan till COMSOL för att genomföra akustisk simulering med linjär Navier-Stokes modul. Flödesbrus simuleras inte i denna metod för att väl fånga bakgrundsmedelflödets effekt på ljuddämparens prestanda på en relativt kort beräkningstid. Två enkla ljuddämparmodellgrupper studeras för att validera denna metod. Den första är en Helmholtz-resonator. En annan modellgrupp är expansionskammare med olika inställningar. Modellens känslighet mot olika modellupplägg studeras också. I den sista delen av arbetet tillämpas metoden på en vanlig lastbilsljuddämpare modell CAS1 F1gen, då denna metod motverkar utmaning med hög beräkningsbelastning. En hybridmetod utvecklas sedan, som kombinerar tryckakustik och linjäriserad Navier-Stokes-studie, för att förenkla metoden, minska beräkningstiden och samtidigt fånga bakgrundsmedelflödets påverkan på ljuddämpare.

Ett ljudfenomen som uppstår i samband med luftkomprimeringen i den nya D7 motorn har uppmärksammats som ett problem av kunderna. Ljudfenomenet som resonerar i hytten bidrar till en obehaglig arbetsmiljö. Uppdraget har i sin tur varit att utveckla en luftkompressormonterad ljuddämpare mot en kravspecifikation som eliminerar detta fenomen. Med hjälp av diverse verktyg och en spiral produktutvecklingsprocess utfördes ett flertal iterationer av dem koncept som kan tänkas lösa problemet. Dessa iterationer konstruerades i mjukvaran CATIA V5 för att sedan beställas in som fysiska prototyper i materialet Pa12. För att bekräfta prototypernas funktionalitet utfördes simuleringar samt fysiska tester. Det resulterande arbetet blev ett konceptförslag till Scania CV AB som uppfyller kravspecifikationerna. Lösningens ljuddämpningsförmågan reducerade ljudfenomenet med 73% i genomsnitt. Med hjälp av observationer och analyser under de fysiska testgenomförandet uppmärksammades komplikationer som bör åtgärdas. Det mest kritiska med det nuvarande konceptet är dem vibrationer som uppstår. För att åtgärda detta problem kommer det krävas ytterligare infästningspunkter på motsvarande sida till de nuvarande. All mätdata i denna rapport är modifierat. Detta för att skydda känslig information. / A noise phenomenon that arises in connection with air compression in the new D7 engine has been noted as a problem by the customers. The sound phenomenon resonates in the cabin contributes to an unpleasant work environment. The mission, in turn, has been to develop an air compressor-mounted silencer against a requirement specification to eliminate this phenomenon. Using various tools and a spiral product development process, a number of iterations were made of those concepts that could solve the problem. These iterations were engineered in the CATIA V5 software, then ordered as physical prototypes in the material Pa12. To confirm the prototypes' functionality, simulations and physical tests were performed. The resulting work became a concept proposal for Scania CV AB that meets the requirements specifications. The solution managed to reduce the sound phenomenon by 73% on average. With the help of observations and analyzes during the physical test implementation, complications were noted that should be addressed. The most critical on the current concept is the vibration that occurs. To fix this problem additional attachment points will be required on the corresponding side to the current ones. All data in this report have been modified. This is to protect sensitive information.