【導讀】所以,分析振動的關(guān)鍵是研究流體的彈性激振。流體在換熱器內(nèi)流動存在一個“臨界流速”問題,傳統(tǒng)的方。法是通過基于經(jīng)驗半經(jīng)驗的公式來確定。有學者把換熱器內(nèi)的流體視為非定常不可壓縮流體,通過它建立。一個關(guān)于流場的參數(shù)多項式,無論是二維還是三維流動,該多項式的系數(shù)只是一個坐標的函數(shù)。目前工程實際中主要采用以下方法預防管束振動。流器,既可以避免流體直接沖刷管束、降低流速,又可以降低流體脈動。率也會隨之降低。適當減小折流板間距,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。長度的管子來說,能有效增加管子的剛度。4蒸汽帶水，蒸汽在換熱器內(nèi)產(chǎn)生水擊現(xiàn)象。1將折流板間距放大，或者是使用折流桿，降低壓降。4)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。

　　

【正文】 60a00]管殼式換熱器產(chǎn)生振動的原因 [/color][/size] J I r6y i3e q V:d E2N*m [attach]502944[/attach] .頁眉 . .頁腳 . workinging 發(fā)表于 2020218 16:52 管殼式換熱器產(chǎn)生振動的原因 Camp。m ^ z D,| X7u ,使管束振動頻率與氣流固有頻率接近 :y j/O H。w ，蒸汽在換熱器內(nèi)產(chǎn)生水擊現(xiàn)象。 .w6a(M 3 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。 V W l U }7P n2X 4 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： ：減少殼程流量，以分流殼程代替單殼程，以雙弓形折流板代替單共形折流板，都能降低橫流速度，防止振動。但傳熱效率將有所改變。 ： ① 減小換熱管的跨距， ② 折流板缺口區(qū)不布管； ③ 在不影響橫流速度的情況下，折流板之 間應(yīng)增設(shè)支撐板； ④ U 行管彎管段設(shè)置支撐板或支撐條。 n c0G ，以減小特性長度，可提高聲頻，防止聲振動。 9P。o7K7p N ，代替折流板。 anship1984 發(fā)表于 2020219 13:03 彈性體在受到擾動時都會產(chǎn)生振動。管殼式換熱器的管束、隔板、拉桿、殼體均為彈性體，都有受到擾動而引起振動的傾向。在這些彈性體中，結(jié)構(gòu)上管束的剛性最小，最容易被激起振動。我們所研究的換熱器振動問題就是指管束的振動。 管束的振動是由干擾力或激振力引起的。這些激振力可以歸納為兩大類：機械激振力和流體引起的激振力。 c k H Lamp。R2U8U 1．機械激振力：通過與換熱器相連的支座、管道傳來的振動，以及由往復式流體輸送機械（如空壓機）帶來的脈動激振力。機械激振力的激振頻率一般可以比較準確地預計而采取相應(yīng)的措施來防止。 R。S39。 uI!n h2[ ` L2．流體流動引起的激振力：這種激振力可以分為流體縱向流引起的激振力和流體橫向流引起的激振力。在實際分析中知道，流體縱向流引起的激振力因振幅小，危害不大而予以忽略。所以重 點放在研究由流體橫向流引起的激振力上。橫向流的激振機理比較復雜。 ．流體激振的機理：（ 1）卡曼旋渦： 流體橫向流過圓柱體時，在圓柱體背面的兩側(cè)交替產(chǎn)生旋渦，且在脫離后形成旋渦尾流的現(xiàn)象 。產(chǎn)生旋渦的原因是流體受阻后動能和壓能相互轉(zhuǎn)換，且壓強沿圓柱體周向及邊界層的厚度方向發(fā)生變化，邊界層外部流體的較大壓強作用迫使邊界層內(nèi)部壓強較小的質(zhì)點向相反方向流動，從而使邊界層增厚，形成旋渦，然后從圓柱體表面脫離，旋渦隨著流速增大被拉長后消失。當一側(cè)旋渦長大脫離時，另一側(cè)的旋渦正在形成并 長大，這樣交替形成兩行旋渦尾流，形似 “渦街 ”。 1g1H \ U M _F @ G :J （ 2）紊流抖振 )N X ~ ,c g i 形成機理：流體橫向流過管束，在由折流板作用下的彎曲流道中流動時，會產(chǎn)生各種各樣的隨機的紊流或湍流，從而產(chǎn)生隨機的紊流壓力波動，這種紊流壓力波動是一種寬頻范圍的隨機激振力。管子的動力響應(yīng)具有頻率選擇性，會在紊流壓力波動引起的寬頻隨機激振力中吸收與自身頻率相一致辭的那部分振動能量而產(chǎn)生振動，這種現(xiàn)象就稱為紊流抖振或湍流抖振。 g e*s _$r Q {7p W }*U （ 3）彈性激振 (u!c1| t5R @8T 形成機理：流體彈性激振是由于管子的擾動引起。當管束中的某根管子偏離其原有位置而發(fā)生瞬時位移時，將會改變流場的狀況，并通過流體彈性力作用而破壞鄰近管子上的力平衡狀態(tài)，使這些管子處于與其固有頻率相應(yīng)的振動狀態(tài)。當流體的橫向流動速度達到某一臨界值以后，流全彈性力對管束所做的功將大于管束阻尼作用所消耗的功，從而使管子開始大振幅的振動。這種振動即為流體彈性激振。使管子開始大振幅振動的流體橫流速度稱為臨界橫流速度。 （ 4）聲共振 B B c*{amp。I!B F j 產(chǎn)生機理：當氣流穩(wěn)定地橫向流過管束形成旋渦分離時，會產(chǎn)生與氣流流動方向及管子軸線方向相垂直的、壓力周期性變化的縱波，這種縱波在換熱器殼壁中反射傳播，從而可能在殼壁間形成某階聲學駐波。這種聲學駐波在殼壁來回反射，并不斷吸收卡曼渦街和紊流抖振的能量，當其頻率與卡曼渦街頻率、管子或殼體的固有頻率相耦合時，就產(chǎn)生強烈的聲學共振和噪音，這種現(xiàn)象我們稱為聲共振。 管束振動引起的破壞 O (\,R a 管束的振動是個普遍的問題，幾乎所有的換熱器管束都會產(chǎn)生或大或小的振動，但 危害大的一般發(fā)生在一些大型換熱器上，尤其是殼程為氣體或蒸氣的大型換熱器上。因為這樣的換熱器折流板間距較大、殼程流速較高，而氣體或蒸氣的阻尼較小。 )q+ U+ B*w V g c @ 換熱器管束振動引起的破壞主要表現(xiàn)為： .頁眉 . .頁腳 . 管子與相鄰管子或折流板孔內(nèi)壁撞擊，使管子受到磨損、開裂或切斷。 T B7J \4^ 管束在振動時產(chǎn)生的磨損主要有兩種情況： o~ Y 一是換熱管因無支承跨距過大或振幅過大，振動時管子與管子之間在跨中處產(chǎn)生撞擊磨損，形成菱形的磨損區(qū)，最終導致泄漏； 二是管子與折流板（或支撐板）接觸處由于振動時互相產(chǎn)生相對運動而使得管子磨損，導致管壁減薄直至泄漏，嚴重時，可以將管子剪斷。 )l i N(C a.|~ 管子產(chǎn)生疲勞破壞 9y h H ^%t h J由于管束在振動時會產(chǎn)生周期性的交變應(yīng)力，管子在此交變應(yīng)力的長期作用下，會在高應(yīng)力部位或管子的表面缺陷部位出現(xiàn)疲勞裂紋，引起破裂。這種疲勞裂紋主要發(fā)生在：管子的表面缺陷部位、管板與管子連接處附近的高應(yīng)力區(qū)、管子的跨中處。 *_ }$Q } y b 管子與管板的連接處發(fā)生泄漏 .P8w amp。z Baamp。I u U+ C E c R? 在 “換熱器的結(jié)構(gòu)設(shè)計 ”這一章中，我們學過管子與管板的連接有三種方式，即：脹接、焊接、脹焊結(jié)合。其中脹接連接時，管子在端部產(chǎn)生塑性變形并存在殘余應(yīng)力。而振動具有消除殘余應(yīng)力的作用，因此，對于這三種連接方式來說，振動對它們的影響是不一樣的。 對于管子與管板間采用脹接連接的換熱器，由于管子與管板間的連接是靠脹接產(chǎn)生的殘余壓緊力來保證的，管子振動引起的殘余應(yīng)力松馳現(xiàn)象會使其連接強度和密封性能下降甚至消失； u ? v3}*~*i$z。W,] 對于管子與管板 之間采用焊接連接的換熱器，換熱器的振動作用會在管子與管板的連接焊縫處產(chǎn)生很大的交彎曲應(yīng)力，并在較短時間內(nèi)引起泄漏； 對于管子與管板采用脹焊結(jié)合連接的換熱器，管子的振動作用會使脹合效果稍微有點下降，但對管子與管板的焊縫作用較少，故振動對其損害較小。 殼程空間發(fā)生強烈的噪聲 z S K R)?:A39。 Q b3b 振動產(chǎn)生的聲學擾動會產(chǎn)生很大的噪聲，嚴重時還會導致整個換熱器的振動。 增加殼程的壓力降 振動需要的能量從流體中獲得，因此殼程壓降在發(fā)生振動時會增加。 防振措施 s C Ta l H7Y$d l調(diào)整激振源 G 5B c9B M9v }3?(Ramp。{ B 提高換熱管固有頻率 增加阻尼 7_5o c+ X A9y6i!S 消除聲振動：可以采用以下方法和設(shè)計（ 1）防振擋板 ADV，可采用實心擋板或多空擋板；（ 2）共鳴器；（ 3）翅條器；（ 4）螺旋形的管間距插入件；（ 5）諧調(diào)或改變管束結(jié)構(gòu)；（ 6）拆去一些換熱管 ；（ 7）改變管子表面結(jié)構(gòu)狀態(tài)；（ 8）設(shè)計成不規(guī)則的橫向間管距；（ 9）改變質(zhì)量流率。