【正文】 位移會(huì)對(duì)相鄰的管子施加流體力而使其也產(chǎn)生位移。這種流體力與彈性位移的相互作用就叫做流體彈性激振。它一般是在已有其它機(jī)理誘發(fā)起管子運(yùn)動(dòng)的情況下產(chǎn)生的。其特點(diǎn)是流體速度一旦超過(guò)某一臨界速度值并稍有增加時(shí),振幅即有大幅度增加,若阻尼不太大時(shí),形成的振幅將一直增大到管子互相碰撞。這種振動(dòng)在流體速度減小到遠(yuǎn)低于初始速度時(shí)仍會(huì)持續(xù)。管束發(fā)生流體彈性不穩(wěn)定時(shí)候的臨界橫流速度Vc可以按下面的公式進(jìn)行計(jì)算：式中 ——質(zhì)量阻尼參數(shù)，無(wú)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(dòng)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(dòng)機(jī)理主要是流體激振。通過(guò)以上管束振動(dòng)的分析可知，管子的振動(dòng)與管子的系統(tǒng)的固有頻率、系統(tǒng)的阻尼和流體流動(dòng)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(dòng)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(dòng)，但不能發(fā)生縱向位移，因而可以看作是簡(jiǎn)支。換熱管的簡(jiǎn)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(dòng)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(duì)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(jiǎn)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(dòng)關(guān)鍵是第一二階的固有頻率。對(duì)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(guó)的管殼式換熱器制造者協(xié)會(huì)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(jiǎn)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(dòng)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：(1)當(dāng)殼程流體是氣體或液體時(shí)，＜f1/fn＜。 ＜f2/fn＜。(2)當(dāng)管程流體是氣體或蒸汽時(shí)，＜f1/fn＜。 ＜f2/fn＜。(3)當(dāng)殼程流體是氣體或液體時(shí)，應(yīng)有橫向流速v＞vc。換熱器內(nèi)流體誘導(dǎo)振動(dòng)的機(jī)理相當(dāng)復(fù)雜,能夠有效地防止振動(dòng)的完整的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則尚未建立起來(lái)。這就需要在運(yùn)行過(guò)程中根據(jù)不同的操作情況,采用不同的措施來(lái)防止換熱器的振動(dòng)。振動(dòng)是不可避免的但是輕微的振動(dòng)不但不會(huì)帶來(lái)?yè)p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(dòng)應(yīng)該采取必要的防振措施以減緩振動(dòng),避免換熱器振動(dòng)破壞?？拐竦母就窘?jīng)是激振力頻率盡量避開(kāi)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(kāi)停工程序,加強(qiáng)在線監(jiān)測(cè),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(dòng)。(2)降低換熱器殼側(cè)流體速度是防止管束振動(dòng)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(dòng)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(huì)隨之降低。(3)提高傳熱元件的固有頻率是防止振動(dòng)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(guò)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(lái)代替折流板等。這些方法都可以有效地防止管束振動(dòng)。(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(dòng)問(wèn)題最好是在事前預(yù)防,而不是待振動(dòng)出現(xiàn)后再去修正。這就要求我們能在設(shè)計(jì)過(guò)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。設(shè)計(jì)結(jié)果表匯換熱器主要結(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(tái)數(shù)1管徑，mm管心距，mm32管長(zhǎng)，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/%謝 詞論文得以完成，要感謝的人實(shí)在太多了，首先要感謝我的楊老師，他淵博的專(zhuān)業(yè)知識(shí)，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度，精益求精的工作作風(fēng)，誨人不倦的高尚師德，平易近人的人格魅力對(duì)我影響深，也離不開(kāi)其它各位老師、同學(xué)和朋友的關(guān)心和幫助。在整個(gè)的論文寫(xiě)作中，各位老師、同學(xué)和朋友積極的幫助我查資料和提供有利于論文寫(xiě)作的建議和意見(jiàn)，在他們的幫助下，論文得以不斷的完善，最終幫助我完整的寫(xiě)完了整個(gè)論文。 另外，要感謝在大學(xué)期間所有傳授我知識(shí)的老師，是你們的悉心教導(dǎo)使我有了良好的專(zhuān)業(yè)課知識(shí)，這也是論文得以完成的基礎(chǔ)。在論文的寫(xiě)作過(guò)程中也學(xué)到了做任何事情所要有的態(tài)度和心態(tài)，首先我明白了做學(xué)問(wèn)要一絲不茍，對(duì)于出現(xiàn)的任何問(wèn)題和偏差都不要輕視，要通過(guò)正確的途徑去解決，在做事情的過(guò)程中要有耐心和毅力，不要一遇到困難就打退堂鼓，只要堅(jiān)持下去就可以找到思路去解決問(wèn)題的。在工作中要學(xué)會(huì)與人合作的態(tài)度，認(rèn)真聽(tīng)取別人的意見(jiàn)，這樣做起事情來(lái)就可以事倍功半?？傊?，此次論文的寫(xiě)作過(guò)程，我收獲了很多。此次論文的完成既為大學(xué)三年劃上了一個(gè)完美的句號(hào)，也為將來(lái)的人生之路做好了一個(gè)很好的鋪墊。 再次感謝在大學(xué)傳授給我知識(shí)以及給我?guī)椭凸膭?lì)的老師，同學(xué)和朋友，謝謝你們!參考文獻(xiàn)[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(guò)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]. 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