论文]换热器的管束振动

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1、修改意见：在这个论文基础上充实一下数据、加上HTRI的算例分析,,理论分析也再充实一点,,算例分析就是 一台换热器 列出几组数据，然后进行分析 得出最优方案 并对方案进行相关分析 得出结论 但是内容要有一些深度。（全文5000字）换热器的管束振动摘要：换热器（英语翻译：heatexchanger）是国民经济和工业生产领域中应用十分广泛的热量交换设备，其管束振动破坏容易导致相邻管间磨损、挡板与管子的锯割、支承形式的改变构成磨损等现象其危害也是明显的，文中首先从理论上分析了实现换热器管束不发生较大振动的计算方法，接着以某固定

2、管板式换热器壳体为例进行了探讨，结果表明(即使流体激振频率与换热管的固有频率接近，对于换热管这种受力构件只要合理控制流体激振力对管子的作用相位，能量就不会聚集在换热管上，激振力也就无法激起大的响应；即使流体激振频率偏离管子的固有频率，如果流体激振力对管子的作用相位不合理，激振力也有可能激起较大的响应，这一研究对于改进换热器的管束振动具有一定的借鉴意义。关键词：管束振动；固定管板式换热器；激振力；响应0引言热量交换设备换热器在工业生产领域及国民经济中具有十分广泛的应用，是化工、石油、动力、食品及其它许多工业部门的通用设备，

3、在生产中占有重要地位。随着社会的不断发展，一方面新材料、新工艺和新技术不断出现和运用，另一方面能源的不科持续发展问题越来越严重，也因此促进了石油化工深度加工的发展和完善，对能源的最大使用和减少浪费越来越为人们所重视。换热器面临更新换代的问题。发达国家的换热器几乎高新完毕，热回收率达96%之高[1-3]。其中，新式的换热器设备更新率占到30%左右，、绝大都是管式的换热器，其热效率高，效果质量都非常好。不过，换热器内的流体诱导产生振动的问题一直以来都是个技术难点，也制约着换热器的技术发展和进步，次问题已经引起国际社会的高度重

4、视并已加强相关的技术研究，振动计算已经成为换热器设计的重要内容之一[4-7]。下面，本文就将对换热器观束振动方面的话题进行一些探讨和研究。1换热器的管束振动破坏现象我国目前对换热管内流体引诱振动问题的研究已经引起了社会各界的一些关注，研究发现，散热器管束振动能导致一些破换现象[8-10]：1）相邻管间磨损：管束振动容易导致边缘管和壳体的撞击，或者邻进管子相互撞击，导致管束的被撞击部位出现磨损，管壁薄落的地方导致开裂现象；2）挡板与管子的锯割：在管子安装的时候，通常出于需要会给挡板与管子之间留有缝隙，管子在发生振动的时候，

5、会产生一种和割据相似的强度较高的应力作用，当挡板较薄弱的时候，折流部位因为剪切割据或磨损导致失效，较短时间就能造成管壁的破损和开裂；3）连接处失效：由于振动的作用，管子连接管子的地方最容易受应力的破坏，造成焊接点的松动和脱落或者涨接问题，引发泄露形象；4）支承形式的改变构成磨损：一些折流杆式的换热器，圆柱结构的折流杆垂直于管子，因而接触的地方是“点“接触的方式，这种，支撑不足造成管子振动时其抑制作用效果较差，理论上是要求零接触的，不过误差无可避免，如制造误差和装配误差等等，就导致管子和折流杆存在间隙，同时造成对这里的磨损

6、，磨损导致空隙越来越大，这样振动的问题会更加严重，磨损程度更大，形成恶性循环；5）磨损腐蚀失效：管子壁周围都有防腐蚀保护膜的，振动的应力作用容易造成这里保护膜的破损或脱落，使管子失去保护，受腐蚀破坏而使寿命减短；6）材料缺陷扩展：一些换热器的振动幅度是比较大的，这样管子受到的扭弯应力就很高，时间一长，管材里的微观缺陷就会加大扩展，出现应力疲劳裂纹，引起相应的疲劳损坏。2管束振动理论分析其实振动技术及控制技术我们并不缺乏，水工结构、土木工程、航空、航海、机械工程等等很多方面都有成熟的使用，不过换热器的情况和运行环境比较特殊

7、，使得一些如智能驱动材料、主动变阻尼以及主动变刚度等常规的振动控制方法很难在换热器中很好的控制振动。管壳式换热器在运行过程中,流体在壳程横向冲刷管束,由于工况的变化以及流动状态的复杂性,换热管总会发生或大或小的振动。产生振动的振源为流体稳定流动产生的振动、流体速度的波动、通过管道或其它连接件传播的动力机械振动等,横向流是流体诱导管束振动的主要根源。目前，还是主要通过对流体引发振动的机理研究判断为重要依据来处理和控制换热管中的振动问题的，流体弹性激振当流体横向流过管束时,由于流动状态的复杂性,可能使管束中某一根管子偏离其原

8、来的静止位置,发生瞬时位移,这会改变其周围的流场,从而破坏相邻管子上的力平衡,使之产生位移而处于振动状态。当流体速度大到某一程度时,流体弹性力对管束所做的功大于管子阻尼作用所消耗的功,管子的响应振动振幅将迅速增大,直到管子间相互碰撞而造成破坏。发生流体弹性激振时,横流速度的临界值用式vo=βfnmeδoρd2o1/2