固定管板式换热器管束振动的模拟分析.pdf

第44卷第10期
代化
Vo1.44,No.10
2015年10月
Contemporary Chemical Industry
October. 2015
固定管板式换热器管東振动的模拟分析
陈拓,王茂廷,涂闯
(辽守石油化工大学,辽宁抚顺113001)
摘要:换热器管束振动存在于每个换热器中,通过分析引发管束振动的各种透因,发现只要使激励频率
远离换热器管朿的固有频率则可有效避免管束的振动。应用ProE和 Ansys等软件实现了等效模拟分析。通过对
比,发现为了获得较准确的结果进行有限元分析是很有必要的
关键词:换热器;管束振动;固有频率;共振
中图分类号:TQ052
文献标识码:A
文章编号:1671-0460(2015)10-2438-03
Analysis of Tube Vibration in the Fixed Tube Plate Heat Exchanger
CHEN Tio, WANG Mao-ting, I'U Chuan
(Liaoning Shihua University, Liaoning Fushun 113001, China)
Abstract: The tube bundle vibration exists in every heat exchanger. By analyzing the inducements of the tube bundle
ibration, it's found that as long as the excitation frequency is away from the natural frequency of heat exchanger tube
bundle, the vibration of tube bundle can be effectively avoided. The Proe and Ansys softwares were applied to
implement the equivalent simulation analysis. By comparing, it's found that, in order to obtain more accurate results,
the finite element analysis is necessary
Key words: The heat exchanger; Bundle vibration; Natural frequency; Resonance
随着石油化工工业、核动力工业的发展,行业标
换热器内流体诱发管束振动是一门新兴的边缘
准越来越规范,在设计换热器时,直径都已达到学科,它涉及到流体力学、振动原理、材料力学、
2~2.5m,一方面使质量和体积増大了,另一方面为了弹塑性力学及有限元和压力容器设计等多学科内
提高换热性能,应尽可能地提高流速,而壳程横向容。流体诱发管東振动的主要原因有以下四种:流
流速过高就会诱发换热器管朿振动。据统计,在破体弹性激振、湍流抖振、旋涡脱落以及声共鸣。由
损失效的换热器中,由于管東振动引起的占比达到此可见,流体诱发管束振动的特性主要取决于管子
了30%左右,可见管束振动已成为換热器损坏的系统的固有频率、系统阻尼及其流动特性“。为了
重要诱因。因此如何避免和减小管東振动在石油化避免出现共振的情况,换热器都需要进行共振分析,
工领域有着重要的意义。
必须使得激励频率远离固有频率。
国内外换热器流体诱发管朿振动的
换热器的固有频率
研究现状
换热器的最小固有频率我们可以通过经验公式
的计算和模态分析得到,通过对比得到更符合防振
在1970年,由美国的菲利普公司研发设计了一种名
为折流杆式的换热器,折流杄起到了固定的作用,
设计的有效参数。
同时貝有防振、不易结垢、売程压降、传热系数高2.1换热器固有频率公式
固有频率是换热器的一个很重要的参数,结构
等优点。其中它的壳程流动以纵向流为主,可以有不同频率不同,其计算式如下
效地消除换热器内流体诱发管朿振动的根源24
国内的兰州石油机械也研究了自己的折流杆换热
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器、板式换热器等一系列高效换热器。山东大学程
林也硏究岀了螺旋槽管换热器等新型换热器。这
式中:A轴向应力系数;
C一管跨几何形状系数;
些成果为促进中国炼油、化工工业的安全快速发展
E换热管材料弹性模量
发挥了巨大作用,使中国的在换热技术领域跨入了
管子惯性矩;
无支撑管跨距
国际先进行列。
一单位长管子的质量;
收稿日期:2015-03-26
作者简介:东拓(1988-),男,河北石家庄人,在读研究生,研究方向:换热器管東振动。E-mai1:470570872e@q.con