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换热器管子的防振措施
发布时间:2019-04-28        浏览次数:80        返回列表

换热器是两种或多种流体存在温差时进行热量传递的传热设备,广泛应用在石油、化工、能源、冶金、制冷、医药、电力、食品等行业中的液相加热、冷却、蒸发、浓缩等。而换热器管子产生振动的原因主要有两种:一是外界激振源引起的。一种是流体流动激振,又分为管侧和壳侧激发的振动。一般情况下管侧流动激发的振动振幅小,危害性不大,可以忽略不计。但流速远远高于正常流速的情况下,管侧激振才需考虑。换热器内的振动主要是壳侧介质所激发的,在正常流速下壳侧流动就可能引发很大的振动,对换热器的危害最大。而且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,流体横向流诱发的换热器振动的事例屡见不鲜,那么防止振动的方法有:


1、在换热器中添加纵向隔板来防止声振动,以减少非轴向传递的弹性波和机械波的形成,改变气柱的声振动频率和紊流抖振频率的不同。通过这样的附加设置,可以减少振动现象的发生。具体操作方法是加若干块纵向隔板于沿流向的壳体内,置于声振动波型的波腹位置,用以改变设备中横向尺寸的特性长度。

2、在满足换热器传热效果的前提下,为了防止管束产生振动,尽可能降低流体的流动速度,使雷诺数控制在一定的范围之内,降低壳程流体诱导振动的频率,防止出现共振。这是防止管束振动的一种比较有效、直接的方法,但需兼顾传热效率,二者应权衡考虑。

3、提高管子的自振频率可大大减少共振的机会,最有效的办法是减少跨距。管子的固有频率与跨距成反比,跨距缩短一倍,自振频率约增大三陪。
4、防止管束发生流体弹性激振现象最有效的方法是增加管束的刚性强度,提高其固有频率。如适当增加管子的支撑点,以缩短管子的无支撑跨长,进行结构优化,增加相关构件的弹性模量,增大材料的惯性矩,增加管壁和折流板的厚度。在决定管束固有特性的各种设计参数中,管子截面半径的影响要大于壁厚,故可以增加管子的有效直径。经实践证明,折流板管孔直径略大于换热管的外径0.25~0.35 mm,能比较有效地避免管束振动。同时,对折流板上所有管孔倒一定半径的圆角,能有效减小管束振动时产生的磨损。

5、在实际的生产过程中,常常由于操作不当使温度和压力频繁波动,引起的循环载荷导致换热管束的疲劳失效。为了提高设备的疲劳极限,可以通过有效的控制设备运行的开机和停机周期,并运用相应的检测仪器进行在线即时监测,一旦发现异常,可及时改变运行状况;为了避免管束中流体的脉动变化过大、流体的流速变化过高和防止液流介质直接冲刷换热器的管束,可以采取在换热器管束流体入口处设置防冲板或导流筒或分流器等措施。

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