【正文】 計(jì)算：式子中：——質(zhì)量阻尼參數(shù)，無因次，可按公式進(jìn)行計(jì)算；do——換熱器的外徑，m：fn——換熱管的固有頻率，Hz；Kc——比例系數(shù)研究表明,流體速度較低時(shí),振動可能由漩渦脫落或紊流抖振引起,而在速度較高區(qū)域,誘發(fā)振動機(jī)理主要是流體激振。通過以上管束振動的分析可知，管子的振動與管子的系統(tǒng)的固有頻率、系統(tǒng)的阻尼和流體流動特性等因素有關(guān)。在換熱器中，換熱管兩端與管板連接，中間由等間距布置的多個(gè)折流板支撐，但靠近兩端管板的折流板與管板之間的跨距比中間跨距要大。換熱管與管板之間不論采用焊接、脹接或脹接焊接并用，都不能發(fā)生振動和位移，因而在固有頻率分析時(shí)可看作剛性固定支撐；管束中間用弓形折流板支撐，管子與折流板管孔之間有很小的的間隙，管子可以轉(zhuǎn)動，但不能發(fā)生縱向位移，因而可以看作是簡支。換熱管的簡化模型為多跨度梁，因此，求解換熱管的固有頻率歸結(jié)為求解多跨度梁的固有頻率，其理論基礎(chǔ)是梁的橫向振動微分方程。換熱器管束的管子具有多個(gè)固有頻率，每一種固有頻率對應(yīng)一種不同振型。當(dāng)受其中一種特定頻率的激發(fā)載荷作用時(shí)，就可以發(fā)生某種振型的共振。利用管子兩端的固定條件與管子在中間管子簡支處的連續(xù)條件，求解方程組可得到換熱管的各階固有頻率。影響管子振動關(guān)鍵是第一二階的固有頻率。對于多跨直管的固有頻率求解方程相當(dāng)復(fù)雜，為方便計(jì)算，美國的管殼式換熱器制造者協(xié)會設(shè)計(jì)了相應(yīng)的計(jì)算公式和振型常數(shù)，將等跨距直管的固有頻率簡化為跨度數(shù)和兩端支撐條件決定的參數(shù)，由下面的式子計(jì)算： 換熱管發(fā)生振動的基本條件是各種激振力的頻率等于或接近換熱管的固有頻率。因此，要想有效防振，必須分別算出漩渦脫流頻率f紊流抖振頻率f2和管子的固有頻率fn，用下式判斷：a） 當(dāng)殼程流體是氣體或液體時(shí)，f1/fn。f2/fn。b） 當(dāng)管程流體是氣體或蒸汽時(shí)，f1/fn。f2/fn。c） 當(dāng)殼程流體是氣體或液體時(shí)，應(yīng)有橫向流速vvc。換熱器內(nèi)流體誘導(dǎo)振動的機(jī)理相當(dāng)復(fù)雜,能夠有效地防止振動的完整的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則尚未建立起來。這就需要在運(yùn)行過程中根據(jù)不同的操作情況,采用不同的措施來防止換熱器的振動。振動是不可避免的但是輕微的振動不但不會帶來損壞,而且還有強(qiáng)化傳熱和減少結(jié)垢的作用。但是強(qiáng)烈的振動應(yīng)該采取必要的防振措施以減緩振動,避免換熱器振動破壞。抗振的根本途經(jīng)是激振力頻率盡量避開管子的固有頻率。工程實(shí)踐中常采用以下的抗振措施:(1)制定合理的開停工程序,加強(qiáng)在線監(jiān)測,嚴(yán)格控制運(yùn)行條件,在流體入口前設(shè)置緩沖板或?qū)Я魍?既可以避免流體直接沖擊管束,降低流速,又可以減小流體脈動。(2)降低換熱器殼側(cè)流體速度是防止管束振動的最直接的方法。因?yàn)楫?dāng)傳熱元件的固有頻率不變時(shí),降低流速,可使流體脈動的頻率降低,從而避免共振的產(chǎn)生,但同時(shí)傳熱效率也會隨之降低。(3)提高傳熱元件的固有頻率是防止振動的另一個(gè)關(guān)鍵因素,減少跨距與有效質(zhì)量,增加材料的彈性模量與慣性矩,都可以提高傳熱元件的固有頻率。適當(dāng)增大管壁厚度、增大圓管直徑和折流板厚度,折流板上的管孔與管子采用緊密配合,間隙不要過大,可以優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等。(4)改變管束支撐形式,采用新型的縱向流管束支撐,例如折流桿式、空心環(huán)式、整圓形異形孔折流板,還可以用折流帶或折流棒來代替折流板等。這些方法都可以有效地防止管束振動。（5）在換熱管外表面沿周向纏繞金屬絲或沿軸向安裝金屬條，可抑制周期性漩渦的形成。當(dāng)然。振動問題最好是在事前預(yù)防,而不是待振動出現(xiàn)后再去修正。這就要求我們能在設(shè)計(jì)過程中充分考慮各種因素,只有這樣才能使設(shè)計(jì)的產(chǎn)品更加完善,操作使用更加安全可靠。167。換熱器主要結(jié)構(gòu)尺寸和計(jì)算結(jié)果表參數(shù)管程殼程進(jìn)、出口溫度，℃30/40140/40壓力，MPa33142317流量，kg/h6705612626物性物性溫度，℃3590密度，kg/m3994825定壓比熱容，kJ/（kg?℃）粘度，Pa?s熱導(dǎo)率，W/m?℃結(jié)構(gòu)參數(shù)形式管板式換熱器殼程數(shù)1殼體內(nèi)徑，mm600臺數(shù)1管徑，mm管心距，mm32管長，mm6000管子排列△管數(shù)，根232折流板數(shù)，個(gè)29傳熱面積，m2100折流板間距，mm200管程數(shù)2材質(zhì)碳鋼主要計(jì)算結(jié)果管程殼程流速，m/s污垢熱阻，m2℃/W熱流量，KW傳熱溫差，℃32傳熱系數(shù)，W/(m2K)390裕度/%167。[1] 夏清，姚玉英,陳常貴,等. 化工原理[M]. 天津：天津大學(xué)出版社，2001[2] 華南理工大學(xué)化工原理教研組. 化工過程及設(shè)備設(shè)計(jì)[M]. 廣州：華南理工大學(xué)出版社，1996[3] 刁玉瑋,王立業(yè). 化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)（第五版）[M]. 大連：大連理工大學(xué)出版社, 2000[4] 大連理工大學(xué)化工原理教研室．化工原理課程設(shè)計(jì)[M]. 大連：大連理工大學(xué)出版社，1996[5] 魏崇光，鄭曉梅. 化工工程制圖[M]. 北京：化學(xué)工業(yè)出版社,1998[6] 婁愛娟,吳志泉. 化工設(shè)計(jì)[M].上海：華東理工大學(xué)出版社，2002[7] 華東理工大學(xué)機(jī)械制圖教研組. 化工制圖[M]. 北京：高等教育出版社，1993[8] 王靜康. 化工設(shè)計(jì)[M]. 北京：化學(xué)工業(yè)出版，1998[9] 傅啟民. 化工設(shè)計(jì)[M]. 合肥：中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)出版社，2000[10] 董大勤. 化工設(shè)備機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)[M]. 北京：化學(xué)工業(yè)出版社,1999[11] GB 1511999管殼式換熱器[12] JB/T 471592 固定管板式換熱器與基本參數(shù)[13] 靳明聰. 換熱器[M]. 重慶：重慶大學(xué)出版社，1990[14] 蘭州石油機(jī)械研究所. 換熱器[M]. 北京：烴加工出版社，1986[15]GB15098鋼制壓力容器[16]化工單元過程及設(shè)備課程設(shè)計(jì)，化學(xué)工業(yè)出版社，2003167。附：化工原理課程設(shè)計(jì)之心得體會經(jīng)過連續(xù)三周緊鑼密鼓的奮戰(zhàn)，化工原理課程設(shè)計(jì)終于告一段落。經(jīng)過這次化工原理課程設(shè)計(jì)，我充分認(rèn)識到以下幾點(diǎn)：（1）.實(shí)踐來自理論，又高于理論這次專業(yè)性較強(qiáng)的課程設(shè)計(jì)，讓我認(rèn)識到：課堂上理論知識掌握的再好，沒有落實(shí)到實(shí)處，是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。換熱器的設(shè)計(jì)，從課本上簡單的理論計(jì)算，到根據(jù)需求滿足一定條件的切實(shí)地進(jìn)行設(shè)計(jì)，不再僅僅包括呆板單調(diào)的計(jì)算，還要根據(jù)具體要求選擇、區(qū)分和確定所設(shè)計(jì)的換熱器的每一個(gè)細(xì)節(jié)，我覺得這是最大的一個(gè)挑戰(zhàn)。（2）.化工制圖，要一絲不茍 初次見到往屆學(xué)生的課程設(shè)計(jì)所繪的圖紙，我感到很震驚！那么大的一個(gè)圖，還要仔細(xì)標(biāo)注每一個(gè)細(xì)枝末節(jié)，還要有很多的剖開或放大的局部零件，這得需要多大的工作量??！當(dāng)我落實(shí)到圖紙上的時(shí)候，我再一次遇到挫折感，零件尺寸的確定、繪制的簡潔美觀、局部細(xì)節(jié)的準(zhǔn)確性，還有眼力、筆力、精力的多重考驗(yàn)，真的，既是體力活，又是腦力活啊。當(dāng)我看到參考書上的準(zhǔn)確、美觀的設(shè)計(jì)圖的時(shí)候，我總會告訴自己：化工制圖，一絲不茍。（3）.圖書館的作用大，在資料的海洋里不再害怕 課程設(shè)計(jì)動員會一結(jié)束，我就跑到本部圖書館，借了三本超厚的換熱器的設(shè)計(jì)相關(guān)的圖書，當(dāng)我把它們?nèi)M(jìn)書包的時(shí)候，我很擔(dān)心：我啥時(shí)候能把這么厚的書給翻完呢？ 沒想到啊沒想到，最后不僅看完了這三本里和設(shè)計(jì)相關(guān)的部分，而且還搶著看了其他同學(xué)借的好幾本書。當(dāng)我完成報(bào)告，再回頭看我看過的書的時(shí)候，一種成就感油然而生。圖書館的作用大，在資料的海洋中不再害怕。（4）. 實(shí)踐報(bào)告，計(jì)算、打字都很辛苦 這次實(shí)踐報(bào)告，統(tǒng)一要求用電子稿打印裝訂。這對沒有電腦的我來說，實(shí)在又是一個(gè)挑戰(zhàn)，不僅僅是硬件條件的缺乏，更是打字熟練程度的限制讓我痛苦不堪。我連續(xù)一周跑到電子閱覽室，將做好的草稿，輸入word文檔。還記得第一天回寢室的時(shí)候，我的手指好累，腦子也很乏很困，這考驗(yàn)忒大了點(diǎn)。（5）. 老師指導(dǎo)，團(tuán)隊(duì)合作，是勝利的催化劑 課程設(shè)計(jì)的前、中、后，指導(dǎo)老師多次給我們釋疑答惑，多次到科教北樓的六樓給我們的畫圖和設(shè)計(jì)做出指導(dǎo)。特別是教師節(jié)的那一天，邱運(yùn)仁老師還花了一個(gè)上午的時(shí)間給我們解決問題，同學(xué)們雖然口頭上沒說什么，但是心里挺感動的，感謝老師。 還有一點(diǎn)我覺得非常重要，那便是團(tuán)隊(duì)合作。起初，老師布置班級的同學(xué)分為若干個(gè)組，然后攜手完成，我們起先不理解老師為何這樣安排，于是就各自為戰(zhàn)。但是，設(shè)計(jì)過程中，遇到的一些來不及問老師的小疑問，經(jīng)同學(xué)間的相互點(diǎn)醒和幫助，真的是“山重水復(fù)疑無路，柳暗花明又一村”。于是，我覺得，那句老生常談還是有道理的：團(tuán)結(jié)就是力量。 …… 這次課程設(shè)計(jì)真的收獲良多。******2010/9/16