资源描述：
《管壳式换热器振动问题探讨》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、2007,17(1)李汉管壳式换热器振动问题探讨17管壳式换热器振动问题探讨李汉X华陆工程科技有限责任公司西安710054摘要分析管壳式换热器产生振动的原因,通过实例,利用HTRI软件讨论管壳式换热器防止振动的措施。关键词振动换热器设计在设计换热器时,通常会较多考虑传热的优2振动的区域化,即采用什么结构和尺寸能满足高效传热,而往往会忽视产生振动。目前的换热器计算软件如在管壳式换热器的以下区域容易发生振动。HTRI、BJAC等都有振动分析的结果。下面将211U型管分别讨论管子振动会造成的损害、容易发生振动由于U型管子的固有振动频
2、率低,因此容的部位以及为避免振动可以调整的结构参数。易产生振动。1振动的损害212进出口区换热器进出口区域中通常局部会产生高流首先讨论管子振动会对换热器造成的损害。速,这种高流速会导致振动。111碰撞损坏213管板区由于发生振动管子的振幅大,使得管子与管换热器中靠近管板的无支撑管跨距常大于折子,管子与壳体之间的碰撞会导致管壁损坏破流板区域的跨距,从而导致管子较低的固有频裂。率。进口及出口与该区域相连,可能存在的局部112折流板对管子损坏高流速连同低的固有频率,使得该处成为防止振由于管子振动,折流板对穿过折流板的管子动首要考虑的
3、区域。会有切割磨损,严重的会使管壁破裂。214折流板区113影响管板的连接位于折流板切口处的管子的无支撑管跨距是由于管子振动,会使管子在管板上连接松折流板间距的一倍,大的无支撑跨距会使管子的动,从而可能产生泄漏。固有频率降低,从而容易产生振动。114材料缺陷扩大215障碍物区管子振动产生的应力,会使材料不均匀或有任何有碍流动之物,例如拉杆、防冲挡板等裂纹等缺陷的管子的裂纹等缺陷扩大。都可以产生局部高流速,因此会在障碍物边上引115声共振发振动。壳侧气相流体声振是由于气体漩涡分离引起3预防振动的措施振动而发声,一般这种声振动通常
4、对管束无影响,但是如果振动的频率接近管子的固有频率就在设计中控制以下结构参数,可以减少产生会产生共振。振动的可能性。X李汉:高级工程师。1991年毕业于西北大学化工系,获工程硕士。一直从事化工设计工作。发表论文多篇。联系电话(029)82238189-3230,lh1720@chinahualueng1com。18CHEMICALENGINEERINGDESIGN化工设计2007,17(1)311管径起管跨不可接受的大振幅振动的最小横流速度。临界流速的计算式如下:按照实际传热和水力经济性考虑,尽可能采Dfndo用最大的管径。较
5、大的管径,其惯性矩也大,因Vc=12此对一定长度的管子来说,能有效地增加管子刚式中,D为临界流速系数;fn为管子的固有频性。率,1/s;do为管子外径,in;Vc为临界流速,312无支撑跨距ft/s。减小跨距是减小振动最有效的措施。壳侧区域每段的叉流(CrossVelocity)流速313管间距必须小于对应的临界流速才能确保不产生振动。表1为某化工厂一台碳钢管壳式热交换器工增大管间距和管径的比值,即增大了一定跨艺参数,首先满足工艺要求对换热器进行传热优距的管束韧性,也减少了管子碰撞的可能性。[2]化设计,确定换热器直径为<18
6、00mm,管长为314进出口区6000mm,其次再适当调整结构参数来避免振动。应尽量减小该区的流速,并增加支撑。315U形管区表1换热器的工艺参数对U形管区应考虑支撑。壳侧管侧进/出温度,℃150/11030/60316管子材料和厚度2(A)85操作压力,kgf/cm选择管子的材料和厚度,以使管子具有较好允许压降,kgf/cm20150112的刚性。污垢系数,h·m·℃/kcal010004010002热负荷,MMkcal/h5050317折流板的厚度和管孔尺寸适当增加折流板的厚度,减小管孔与管壁的411管径间隙都可以抑制振动
7、。增大管径可以提高管子的惯性矩,增加管子318删除管子的刚性,相应也增加临界流速。对于上面的例在管束中预先确定的关键位置上不设管,可子,换热器尺寸为<1800mm×6000mm,用减少振动的可能性。例如在有振动倾向的换热器HTRI计算结果见表2。中,位于折流板切口线上的管子有时会受到过分的损害,因此,有选择地删除折流板切口线上的表2管径对振动的影响管子,对防止振动是有利的。管子<25×2mm管子<19×2mm入口管束出口入口管束出口319管子轴向载荷振动倾向有有有有有有由于压力或温度作用形成的对管子的轴向压管子非支撑跨距,mm
8、248218002482248218002482叉流流速V,m/s2148113621331080182178缩载荷对于振动有潜在的影响。对于热物料走管临界流速Vc,m/s019411070192015601630155程的单程固定管板换热器和所有的多管程固定管叉流流速/临界
