弯管段有支承时多跨U形管的固有频率.pdf

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1、第41卷第2期石油化工设备Vo1．4lNO．22012年3月PETROCHEMICALEQUIPMENTMmr．2O12文章编号：1000—7466(2012)02—0027—05弯管段有支承时多跨U形管的固有频率谭蔚，聂清德，吴皓(天津大学化工学院，天津300072)摘要：介绍了以最低子系统的固有频率作为u形换热管系统固有频率的2种计算方法和1种直接计算U形管全系统固有频率的方法，分析了跨数和端跨长度对u形换热管系统频率常数的影响。结果表明，对称支承条件下一定参数范围内跨数对频率常数的影响较大。提出了采用直接计算U形管全系统固有频

2、率、利用跨数为3和7的U形管最低固有频率为基准作出的频率常数图以及u形管的支承方式、跨数、端跨长度等参数确定u形管最低固有频率的方法。采用此法的计算结果与实验值的误差为1．74～4．29，与有限元软件的计算结果相比误差为1．27～6．26。关键词：u形换热管；固有频率；频率常数中图分类号：TQ051．501；TH113．1文献标志码：ANaturalFrequenciesforMultiplySupportedU—TubewithMid-bendSupportTANWei，NIEQing-De，WUHao(ChemicalEngin

3、eeringSchoolofTianjinUniversity，Tianjin300072，China)Abstract：TwocalculationmethodsusingthelowestsubsystemfrequencyareintroducedasthenaturalfrequencyofU—tubesystem，andadirectmethodforcalculatingthefrequencyoftotalU—tubesystemisgiven．Theinfluenceofspannumberandendspanlen

4、gthtotheU—tubesystemfrequencywereanalyzed．TheresultshowedthatthespannumberhasaconsiderableinfluenceonfrequencyforsymmetricalU—tubeofcertainparameter．Thereforeadirectcalculationmethodwasgiven，usingthefrequencyconstantmapbasedonthree—spanU—tubeandseven—spanU—tube．Thefreq

5、uencyconstantwasdeterminedaccordingtosupportstyle，spannumber，endspanlength．Theerrorforexperimentdataadoptingthismethodwas1．74～4．29andwas1．27～6．26forthedatafromfiniteelementmethod．Keywords：U—tube；naturalfrequency；frequencyconstant在U形管热交换器中，由于U形换热管弯管段此，快捷并准确地计算支承条件改变后换热管

6、的固的存在，热交换器管束的固有频率较低，极易在横向有频率有着重要的现实意义。流中发生振动。如果在弯管段加一支承，可提高换1U形换热管固有频率的工程计算方法热管的固有频率，有利于防止换热管的振动。但支承条件的改变使得此类换热管的振动更为复杂，因u形换热管固有频率的理论计算方法过于繁收稿日期：2011-09—3o基金项目：长江学者和创新团队发展计划(IRT0936)作者简介：谭蔚(1965一)，女，辽宁沈阳人，教授，博士，主要从事化工过程设备的强度分析与振动技术研究。石油化工设备BOl2年第41卷复，因此，为满足工程设计的需要，一些学者

7、提出了法相似，它推荐的弯管段最低固有频率_厂的计算公半经验公式。这些公式大多是在直管固有频率理论式为：计算公式的基础上获得_1]，并通过数值计算确定其r1丽fu==：221RtJu／I2,1’(2)z中的频率常数。例如MorettiPM等提出的子系统计算方法雎]、TEMA标准推荐的分跨段计算方法式中，R为弯管中心线的半径，m；C为频率常数，以及聂清德等人提出的全系统计算方法均属于此类c的值可以从文献[4]的图V一5．3．2和图V一5．3．3范畴～。中获得。1．1Moretti—Nguyen方法1．3本文计算方法Moretti—Ngu

8、yen计算方法认为可以将一个完子系统法和TEMA标准方法都是以U形管子整的U形管系统分割成如图1所示的多个子系统，系统或跨段的最低固有频率作为全系统的固有频以最低的子系统的固有频率作为U形管系统的固率，这是一种相对保守的求频率下限的计