管壳式换热器振动原因

管壳式换热器振动原因内容摘要：

5 适当降低壳程流体流速可以降低流体诱导振动的频率 ,是防止管束振动的直接方法 ,但是传热效率也会随之降低。 6 适当减小折流板间距 ,增加管壁厚度和折流板厚度。 折流板上的管孔与换热管管要紧密配合 ,间隙不要过大 ,这样可以优化结构设计 ,增加管束固有频率 ,使流体诱导振动频 率远离换热管固有频率。 7 改变管束支撑形式 ,采用新型纵向流管支撑 ,如折流杆式、空心环式、及整圆形及异形孔折流板等。 它们可以有效地消除流体的诱导振动 ,也可以降低壳程流体的压力降。 8 在管束中预先设定的位置上不设管 ,可以减少振动的可能性。 例如 ,在有振动倾向的换热器中 ,位于折流板切口线上的管子有时会受到过分的损害 ,因此有选择地清除折流板切口线上的管子 ,对防止振动是有效的。 X C ] ~+T)x 9 由于压力或温度的作用形成的对管子的轴向压缩载荷 ,对振动有潜在的影响 ,对于热物料走壳程的固定管板式换热器和所有多管程固定管板换热器这种影响尤为明显 ,采用膨胀节便可减少管子的压缩应力。 /@)S%o6n k v,B 10 从实际传热和水力经济性考虑 ,尽可能采用最大的管径。 较大的管径 ,其惯性矩也大 ,因此对一定长度的管子来说 ,能有效增加管子的刚度。 .页眉 . .页脚 . 江湖险恶 发表于 2020218 09:27 管子振动 （一）振动产生的原因 _。 `6oq W 在管壳式换热器中，由于设置了折流板，故壳程中的流体是以横向即垂直于管子轴线的方向通过管束的。 随 着设备的大型化以及为了强化传热而尽量增大壳程流速，横向流中流体诱发的换热器振动的事例屡见不鲜。 表现为管子与相邻管子或折流板孔内壁撞击，使管子受到磨损、开裂或切断；管子疲劳破坏；管子与管板连接处发生泄漏；壳程内发生强烈的噪声；壳程的压差增大。 因而只有在设计制造中注意振动在设备运行中发生的可能，并采取必要的措施才能避免发生。 经一些机构的研究表明，横向流诱发的振动原因主要如下。 卡曼旋涡 与流体横向流过单个圆柱形物体一样，当其流过管束时，管子背后也有卡曼旋涡产生，如图 1111 所示。 当卡曼旋涡脱落频率等于管子的自振频率时，管子便发生剧烈的振动。 紊流抖振 在节径比 P/d。 的密排管束中，由于没有足够的空间，故难以发生卡曼旋涡脱落的现象。 但壳程流体的极度紊流，也会诱发管子的振动。 紊流旋涡使管子受到随机的波动作用。 而且紊流有一个相当宽的频带。 当频带中的某一频率与管子任一振型的自振频率接近或相等时，便会导致大振幅的管子振动。 声振动 当蒸汽或气体进入壳程后，在与流动方向及管子轴线都成垂直的方向上会形成声学驻波。 如果声学驻波的频 率与旋涡脱落频率或紊流抖振频率一致时，便激发起声学驻波的振动，从而产生强烈的噪声。 流体弹性激振 首先是因为管子的运动而造成的。 假若在管束中有一根管子偏离了原先的或静止的位置，且产生了位移，就会改变流场并破坏邻近管子上力的平衡。 使这些管子受到波动压力的作用而在它们的自振频率下处于振动状态，激振频率不仅与流速有关，还与周围管子的共振频率有关。 即流体诱发的振动是流体流动与管子运动相互之间动力作用的结果。 每根管子的振动与其周围管子的运动密切关联，流体弹性振动属于自激 振动，振动一旦开始，振幅将急剧地增大。 a5vh @(o j4g V 射流转换 当流体流过节径比小于 的单排管时，在尾流中可观察到射流对的出现，如果单排管有充分的时间交替地向上游或下游移动时，射流方向也随之改变。 如果射流对的方向变化与管子运动的方向同步 ，在这种情况下，管子从流体吸收的能量比管子因阻尼消耗的能量大得多，管子的振动会加剧。 总的说来，在横流速度较低时，容易产生周期性的卡曼旋涡或紊流旋涡，这时，在换热器中既可能产生管子的振动，也可能产生声振动。 当横流速度较高时，一般情况下管子的振动是由于流体弹性激振，但不会产生声振动。 当横流速度很高时，才会出现射流转换而引起管子振动。 B:{!I ~1B ]%M 尽量管子在换热器中任何地方都可产生破坏，管子破坏最可能的区段是流动高速区，诸如：管束中两块折流支承板间最大的末支承的中间跨；管束周边区的在弓形折流板缺口 区的那些管子； U 型管束 U 型弯头区；位于进口接管之下的管子；位于管束旁流面积和管程分程隔板流道内的管子；在管子与换热器结构部件有相对运动的区段界面，诸如包括管子与折流板界面和管子与管板界面。 6A:l Iamp。 b F+@ 一般外部原因如输送流体的管道弹簧支吊架失效，换热器本身地脚螺栓松脱、设备的支承基础不稳固等都会造成设备振动发生。 最危险的是工艺开车过程中，提压或加负荷较快，很容易引起加热管振动，特别是在隔板处，管子的振动频率较高，容易把管子切断，造成断管泄漏，遇到这种情况必须停机解体检查、检修。 平时要对设备存 在的振动要进行密切监测。 严格控制振动值不超过 250μm。 超过此值时，则需要立即检查处理。 （二）防振措施 改变流速 可以用降低壳程流量或流速的办法来消除振动。 但这往往是生产操作所不允许的。 常用的办法是用增大管间隙的办法来降低流速，特别是当设计时遇到需要限制压力降的场合，但要增大壳体直径。 2? f*T L f ^1` J1O 改变管束的排列角也可降低管内流体的速度。 而设置导流筒则是防止流体冲刷管束，降低壳程流体进入.页眉 . .页脚 . 管束的有效措施。 1o ?2B,c5u V i x9Y 改变管子的自振频率 最有效的办法是减小管子的跨距，从管子自振频率的计算公式可以看出，跨距缩短一倍，自振频率约增大三倍。 也可以选择适当的材料以增大管子的弹性模量。 用增大管子直径以增大截面的惯性矩，能提高一些管子的自振频率，但现实意义不大。 c$o P)M ]0Z K0y Z | 管子间隙处插入板条或杆状物来限制管子的运动可以增加管子的自振频率。 这个方法对于换热器的 U 形变管区可以有效地防止振动，在折流板缺口处不布管，可以使每块折流板都支承着所有的管子。 与通常有折流板的换热器中的管子相比，中央部分管 子的跨距都缩短了一倍，使自振频率大为增加。 而且各折流板之间还可设置支持板，进一步加大管子的刚性而对传热与压力降并无实质性的影响。 减少管子和折流板孔之间的间隙，与加厚折流板虽不能使管子的自振频率有实质性的改变，但却能减轻管子受折流板的锯割作用并增加系统的阻尼。 如果折流板的材料比管子软，有时也能使损坏减轻。 7y y0e e z zd S 设置消声隔板 在壳程设置平行于管子轴线的纵向隔板，可以有效地降低噪声：隔板的位置应离开驻波节而接近波腹。 抑制周期性旋涡的影响 在管子的外表面周向缠绕金属丝或沿轴设置金属条都可抑制或削弱周期性旋涡的影响，减小作用在管上的交变力。 如采用折流杆代替传统的折流板不仅可以起到防振的效果，还可以强化转换，减少污垢与壳程压力降 (见图 1112)。 denty11111111 发表于 2020218 10:18 管壳式换热器产生振动的原因 o 39。 G x6h4k4e { 3 操作环境不当 ,调整运行参数 ,不行换成过热水 jamp。 F6U+x o(C 4 蒸汽带水，蒸汽在换热器内产生水击现象。 (u6F2e ~*h9Y n x 5 蒸汽管线缺少支撑，加之管线设计不合理，管线振动引发的换热器振动。 n T t s t39。 Iamp。 A 6 蒸汽温度和量过大，使管程部分汽化，产生的水击。 防振措施： ：。