【文章內(nèi)容簡介】 5 適當(dāng)降低殼程流體流速可以降低流體誘導(dǎo)振動的頻率 ,是防止管束振動的直接方法 ,但是傳熱效率也會隨之降低。 6 適當(dāng)減小折流板間距 ,增加管壁厚度和折流板厚度。折流板上的管孔與換熱管管要緊密配合 ,間隙不要過大 ,這樣可以優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計 ,增加管束固有頻率 ,使流體誘導(dǎo)振動頻 率遠(yuǎn)離換熱管固有頻率。 7 改變管束支撐形式 ,采用新型縱向流管支撐 ,如折流桿式、空心環(huán)式、及整圓形及異形孔折流板等。它們可以有效地消除流體的誘導(dǎo)振動 ,也可以降低殼程流體的壓力降。 8 在管束中預(yù)先設(shè)定的位置上不設(shè)管 ,可以減少振動的可能性。例如 ,在有振動傾向的換熱器中 ,位于折流板切口線上的管子有時會受到過分的損害 ,因此有選擇地清除折流板切口線上的管子 ,對防止振動是有效的。 X C ] ~+T)x 9 由于壓力或溫度的作用形成的對管子的軸向壓縮載荷 ,對振動有潛在的影響 ,對于熱物料走殼程的固定管板式換熱器和所有多管程固定管板換熱器這種影響尤為明顯 ,采用膨脹節(jié)便可減少管子的壓縮應(yīng)力。/@)S%o6n k v,B 10 從實際傳熱和水力經(jīng)濟性考慮 ,盡可能采用最大的管徑。較大的管徑 ,其慣性矩也大 ,因此對一定長度的管子來說 ,能有效增加管子的剛度。 .頁眉 . .頁腳 . 江湖險惡 發(fā)表于 2020218 09:27 管子振動 （一）振動產(chǎn)生的原因 _。`6oq W 在管殼式換熱器中，由于設(shè)置了折流板，故殼程中的流體是以橫向即垂直于管子軸線的方向通過管束的。隨 著設(shè)備的大型化以及為了強化傳熱而盡量增大殼程流速，橫向流中流體誘發(fā)的換熱器振動的事例屢見不鮮。表現(xiàn)為管子與相鄰管子或折流板孔內(nèi)壁撞擊，使管子受到磨損、開裂或切斷；管子疲勞破壞；管子與管板連接處發(fā)生泄漏；殼程內(nèi)發(fā)生強烈的噪聲；殼程的壓差增大。因而只有在設(shè)計制造中注意振動在設(shè)備運行中發(fā)生的可能，并采取必要的措施才能避免發(fā)生。經(jīng)一些機構(gòu)的研究表明，橫向流誘發(fā)的振動原因主要如下。 卡曼旋渦 與流體橫向流過單個圓柱形物體一樣，當(dāng)其流過管束時，管子背后也有卡曼旋渦產(chǎn)生，如圖 1111 所示。當(dāng)卡曼旋渦脫落頻率等于管子的自振頻率時，管子便發(fā)生劇烈的振動。 紊流抖振 在節(jié)徑比 P/d。 的密排管束中，由于沒有足夠的空間，故難以發(fā)生卡曼旋渦脫落的現(xiàn)象。但殼程流體的極度紊流，也會誘發(fā)管子的振動。紊流旋渦使管子受到隨機的波動作用。而且紊流有一個相當(dāng)寬的頻帶。當(dāng)頻帶中的某一頻率與管子任一振型的自振頻率接近或相等時，便會導(dǎo)致大振幅的管子振動。 聲振動 當(dāng)蒸汽或氣體進入殼程后，在與流動方向及管子軸線都成垂直的方向上會形成聲學(xué)駐波。如果聲學(xué)駐波的頻 率與旋渦脫落頻率或紊流抖振頻率一致時，便激發(fā)起聲學(xué)駐波的振動，從而產(chǎn)生強烈的噪聲。 流體彈性激振 首先是因為管子的運動而造成的。假若在管束中有一根管子偏離了原先的或靜止的位置，且產(chǎn)生了位移，就會改變流場并破壞鄰近管子上力的平衡。使這些管子受到波動壓力的作用而在它們的自振頻率下處于振動狀態(tài)，激振頻率不僅與流速有關(guān)，還與周圍管子的共振頻率有關(guān)。即流體誘發(fā)的振動是流體流動與管子運動相互之間動力作用的結(jié)果。每根管子的振動與其周圍管子的運動密切關(guān)聯(lián)，流體彈性振動屬于自激 振動，振動一旦開始，振幅將急劇地增大。 a5vh @(o j4g V 射流轉(zhuǎn)換 當(dāng)流體流過節(jié)徑比小于 的單排管時，在尾流中可觀察到射流對的出現(xiàn)，如果單排管有充分的時間交替地向上游或下游移動時，射流方向也隨之改變。如果射流對的方向變化與管子運動的方向同步 ，在這種情況下，管子從流體吸收的能量比管子因阻尼消耗的能量大得多，管子的振動會加劇?？偟恼f來，在橫流速度較低時，容易產(chǎn)生周期性的卡曼旋渦或紊流旋渦，這時，在換熱器中既可能產(chǎn)生管子的振動，也可能產(chǎn)生聲振動。當(dāng)橫流速度較高時，一般情況下管子的振動是由于流體彈性激振，但不會產(chǎn)生聲振動。當(dāng)橫流速度很高時，才會出現(xiàn)射流轉(zhuǎn)換而引起管子振動。 B:{!I ~1B ]%M 盡量管子在換熱器中任何地方都可產(chǎn)生破壞，管子破壞最可能的區(qū)段是流動高速區(qū)，諸如：管束中兩塊折流支承板間最大的末支承的中間跨；管束周邊區(qū)的在弓形折流板缺口 區(qū)的那些管子； U 型管束 U 型彎頭區(qū)；位于進口接管之下的管子；位于管束旁流面積和管程分程隔板流道內(nèi)的管子；在管子與換熱器結(jié)構(gòu)部件有相對運動的區(qū)段界面，諸如包括管子與折流板界面和管子與管板界面。 6A:l Iamp。b F+@ 一般外部原因如輸送流體的管道彈簧支吊架失效，換熱器本身地腳螺栓松脫、設(shè)備的支承基礎(chǔ)不穩(wěn)固等都會造成設(shè)備振動發(fā)生。最危險的是工藝開車過程中，提壓或加負(fù)荷較快，很容易引起加熱管振動，特別是在隔板處，管子的振動頻率較高，容易把管子切斷，造成斷管泄漏，遇到這種情況必須停機解體檢查、檢修。 平時要對設(shè)備存 在的振動要進行密切監(jiān)測。嚴(yán)格控制振動值不超過 250μm。超過此值時，則需要立即檢查處理。 （二）防振措施 改變流速 可以用降低殼程流量或流速的辦法來消除振動。但這往往是生產(chǎn)操作所不允許的。常用的辦法是用增大管間隙的辦法來降低流速，特別是當(dāng)設(shè)計時遇到需要限制壓力降的場合，但要增大殼體直徑。 2? f*T L f ^1` J1O 改變管束的排列角也可降低管內(nèi)流體的速度。而設(shè)置導(dǎo)流筒則是防止流體沖刷管束，降低殼程流體進入.頁眉 . .頁腳 . 管束的有效措施。 1o ?2B,c5u V i x9Y 改變管子的自振頻率 最有效的辦法是減小管子的跨距，從管子自振頻率的計算公式可以看出，跨距縮短一倍，自振頻率約增大三倍。也可以選擇適當(dāng)?shù)牟牧弦栽龃蠊茏拥膹椥阅Ａ俊Ｓ迷龃蠊茏又睆揭栽龃蠼孛娴膽T性矩，能提高一些管子的自振頻率，但現(xiàn)實意義不大。 c$o P)M ]0Z K0y Z | 管子間隙處插入板條或桿狀物來限制管子的運動可以增加管子的自振頻率。這個方法對于換熱器的 U 形變管區(qū)可以有效地防止振動，在折流板缺口處不布管，可以使每塊折流板都支承著所有的管子。與通常有折流板的換熱器中的管子相比，中央部分管 子的跨距都縮短了一倍，使自振頻率大為增加。而且各折流板之間還可設(shè)置支持板，進一步加大管子的剛性而對傳熱與壓力降并無實質(zhì)性的影響。減少管子和折流板孔之間的間隙，與加厚折流板雖不能使管子的自振頻率有實質(zhì)性的改變，但卻能減輕管子受折流板的鋸割作用并增加系統(tǒng)的阻尼。如果折流板的材料比管子軟，有時也能使損壞減輕。 7y y0e e z zd S 設(shè)置消聲隔板 在殼程設(shè)置平行于管子軸線的縱向隔板，可以有效地降低噪聲：隔板的位置應(yīng)離開駐波節(jié)而接近波腹。 抑制周期性旋渦的影響 在管子的外表面周向纏繞金屬絲或沿軸設(shè)置金屬條都可抑制或削弱周期性旋渦的影響，減小作用在管上的交變力。如采用折流桿代替?zhèn)鹘y(tǒng)的折流板不僅可以起到防振的效果，還可以強化轉(zhuǎn)換，減少污垢與殼程壓力降 (見圖 1112)。 denty11111111 發(fā)表于 2020218 10:18 管殼式換熱器產(chǎn)生振動的原因 o 39。G x6h4k4e { 3 操作環(huán)境不當(dāng) ,調(diào)整運行參數(shù) ,不行換成過熱水 jamp。F6U+x o(C 4 蒸汽帶水，蒸汽在換熱器內(nèi)產(chǎn)生水擊現(xiàn)象。 (u6F2e ~*h9Y n x 5 蒸汽管線缺少支撐，加之管線設(shè)計不合理，管線振動引發(fā)的換熱器振動。 n T t s t39。Iamp。A 6 蒸汽溫度和量過大，使管程部分汽化，產(chǎn)生的水擊。 防振措施： ：