不等频率比转置三角形管束流体弹性失稳试验研究

管壳式换热器是最为常用的热交换设备,管束的流致振动问题是设计和制造关注的重点,虽然换热器的设计过程对管束流致振动问题有所要求,但是由于管束的支撑存在不对称性,造成实际工作中的管束振动问题难以准确预测。采用水洞试验,研究了节径比为1.41的不同频率比转置三角形管束的流体弹性失稳特征,对比分析了振幅、频率响应和相图特性。结果表明,当R_f<0.8时,单弹性管模型很难准确预测管束横流向失稳临界流速。随着频率比R_f的减小,横流向失稳前振动形式由混沌形式向双周期振动转化,而顺流向振动形式在失稳后,则由准周期振动向双周期振动形式转化。同时,管束顺流向可能出现超过标准的振幅,在换热器设计和运行过程中应予以关注。     

离心空气压缩机级间冷却器管束振动分析

级间冷却器采用管翅式换热器,是离心式压缩机主要配套设备。在运行过程中,管翅式换热器可能因振动导致管束损害,影响压缩机系统的性能。针对这一问题,建立了对完整管翅式换热器管束的谐响应分析方法。基于ANSYS有限元法,建立管翅式换热器的模型,对翅片进行简化,发现在每个换热区间的翅片简化到40层时,换热器固有频率趋于稳定。结合理论计算和Fluent仿真,求取了冷却器振动的激励载荷;获得了结构在指定频率时的响应量,找出了频率范围内的共振点,为管翅式换热器的设计与优化提供了理论依据。     

平面弹性管束管内流固耦合振动特性有限元分析

弹性管束换热器利用流体诱导振动实现强化传热,识别流固耦合作用下弹性传热元件的振动特性对于研究其强化传热机理、优化管束结构等具有重要意义.基于此,采用有限元法研究平面弹性管束在管内流体流动作用下的振动特性.通过多点约束方程约束四根管束自由端位移,对管束自由端的连接体采用集中质量法进行简化,利用坐标变换统一弹性管束四根弯管的单元矩阵,在此基础上建立管束振动状态方程,分析不同流速下平面弹性管束的频率变化及振型特点,求解管束振动失稳的临界流速.结果表明:平面弹性管束的阵型分为面内和面外振动,随着管内流速的增大,管束基频明显降低,管束失稳临界流速在3.356 5～3.356 9 m/s之间,远大于弹性管束换热器实际工作条件下的管程流速.     

U型管换热器振动的分析计算及处理对策

通过对实际运行中发生振动的U型管换热器进行振动检测、并对管束振动进行计算及分析 ,判断管束因壳侧气体流经管束及折流板时 ,气流及声波所产生的振动诱发管束产生了共振 ,通过在折流板间加装纵向支撑板 ,有效地消除了换热器的振动     

核级管壳式换热器管束流致振动的TEMA标准分析方法

换热器广泛应用于核电厂传热过程,其中折流板管壳式换热器是最常见的一种。但是,这类换热器的传热管束易发生流体诱导振动,造成设备破坏。针对核级管壳式换热器的实际运行工况,依据TEMA标准,探讨了卡门旋涡、紊流抖动、流体弹性不稳定、声振动流致振动的分析方法,对防止管束流致振动破坏提出了解决办法。     

管壳式换热器管束振动失效研究

某管壳式换热器在使用过程中出现管束泄漏和断裂。通过对管材样品采用化学成分分析、金相组织分析、室温拉伸实验、形貌观察等方式研究了该型号换热器失效的原因。另外,根据该换热器的设计工况,针对其换热管振动时的机理,对换热管振动做了详细的分析。同时对振动机理的研究发现:该换热器的工况处在流体弹性不稳定区域,流体弹性不稳定性使管束发生振动,在交变应力的作用下使管束发生疲劳破坏。     

横流冲刷下换热器管束流体弹性失稳的研究进展

管壳式换热器管束受到流体的横向冲刷,进而引发管束与流体的耦合振动,即为流致振动。管束流致振动是引发换热器失效的重要原因,其中最为危险的便是流体弹性失稳。针对国内外管束流体弹性失稳相关研究进行了详细分析,并指出管束流致振动研究的主要研究热点。该相关分析和结论,可为换热器设计和相关研究提供理论依据。     

弹性管束动态特性子结构模态综合法

弹性管束换热器利用流体诱导振动强化传热,识别换热元件的模态特性对于了解其运行机理、优化结构设计有重要意义。基于此,运用子结构模态综合法,先推导出弹性管束每个部件的运动方程,然后根据相容性条件进行装配,从而得出弹性管束在模态坐标下的自由振动微分方程。用数值方法求解该方程,得出结构的固有频率和振型,并对模态频率和振型变化进行详细分析。结果表明：弹性管束既有面内振动又有面外振动。在管束内外复杂流场的宽频激励下,弹性管束的振动是各阶振型合成的复杂运动,从而初步解释了其强化传热的机理。     

换热器振动研究

为了防止列管式换热器的振动,必须正确选择壳程流体的速度与确定管子的自振频率。本文阐述了流体横向流过管束时引起管子振动的机理并着重讨论了不等跨管自振频率的计算方法。所推荐的计算公式便于在工程设计时应用且可为设计者预测换热器的振动提供依据。     

管壳式换热器管束的约束条件对振动固有频率的影响

本文采用有限元方法,分析了管壳式换热器的换热管及管束的约束对其振动固有频率的影响。通过对比分析不同管板厚度下,单个换热管前三阶固有频率的变化特性,发现换热管的固有频率随着管板厚度的增加逐渐增加。分析了GB151-1999中给出的管束的振动特性,发现管束的固有频率在解析解频率附近范围内存在较多频率。因此,在计算换热管束振动特性时,为了获得较为精确的结果,采用有限元方法计算是有必要的。     

大型折流杆式换热器管束磨损的研究

折流杆式换热器在国内的应用已近20年,多数折流杆式换热器管束支撑结构的设计参考小尺寸换热器试验模型,但小尺寸模型的试验数据存在一定局限性,不完全适用于大型折流杆换热器管束支撑结构的设计。本文以国内某电厂大流量折流杆式换热器管束振动磨损为例,研究分析大型折流杆换热器支撑结构设计中存在的问题,并提出了优化和改进措施。     

钛管换热器中流体诱发的振动

管壳式换热器,管束由409根钛管组成(图1)。由于振动,位于壳程流体进口附近的约占总数10%的管子在与管板联接处发生泄漏(图2)。检修时将这部分管子抽出,可以观察到在靠近折流板直边部位的管子表面上还有明显的因撞击而造成的     

大型U形管折流杆换热器管束的制造

对大型U形管折流杆换热器管束的制造进行了介绍，分析了制造中出现的问题。并借鉴国内有关折流换热器的资料，提出了防止振动的方法。     

管壳式换热器管束与管板连接问题的探讨

就管壳式换热器在使用过程中，管束经常出现的几个问题进行了分析，提出了在设计、制造管束的过程中，易出现的问题并采取应对措施加以防范，避免换热器在使用中出现泄漏，以满足生产装置安、稳、长、满、优运行的需要。     

汽水换热器的设计及振动的消除措施

管壳式换热器用于大流量高流速的气相介质换热时,易发生管束甚至设备本体的振动,防止设备发生振动是该类设备在选型设计时必须要考虑的内容。文中介绍了用HTRI软件设计的某厂大流量蒸汽加热器出现管束振动隐患时,通过灵活安排接管位置加以消除的方法,以及对设备的操作方面的进一步要求。最终通过实际运行,证明换热器设备的振动消除措施是有效的。     

流致振动差压式测振装置的研究

为解决管束流致振动试验中,现有接触式振动测量方法的应用局限性,提出一种基于测量受激对象换热管两侧压差脉动频率原理的测振装置,即差压式测振装置。差压式测振装置解决了传统接触式传感器对换热管外部流场的干扰问题以及安装空间受限的问题。为了验证差压式测振装置的有效性,分别进行了单管和换热管束两类流致振动测试试验。试验结果表明,差压式测振装置能在复杂的流动环境中准确捕捉到换热管受到的各类激振形式的频率,而且单管流致振动试验结果表明差压式测振装置所测得的周期性涡激振动频率与理论值偏差在5%以内。因此,差压式测振装置的研制与应用对于流致振动试验的测试以及换热管振动的长期监测均有很重要的意义。     

发夹式换热器管束流致振动数值模拟研究

运用计算流体力学方法,采用ANSYS CFX软件对发夹式换热器的壳侧流场进行了三维数值模拟。流场计算中采用多孔介质模型对管束区域进行简化,分析了壳侧流场的速度分布,结果表明:直管段部分的流体湍流强度大于弯管段,且外层管束所在区域为高流速区,受流体冲刷严重。结合流场信息,通过功率谱生成随机激振力,采用ABAQUS软件模拟计算了湍流激振下管束的振动响应,结果显示管束的面外均方根位移远大于面内位移,且弯管部分的振动位移最大。该研究结果可为发夹式换热器的性能分析和优化设计提供参考和依据。     

低频振动攻丝丝锥动态角位移的研究

介绍了自主开发的具有在线监测和故障诊断功能的振动攻丝加工工艺系统。基于振动理论建立了振动攻丝丝锥作扭转振动的微分方程，首次从动力学角度分析了振动攻丝中净切削时间与振动周期比值(Tc／T)以及固有频率和丝锥振动频率比值(wn／w)对丝锥动态角位移的影响，揭示出其变化的基本规律，对合理选择切削参数、提高攻丝效率和加工质量具有理论意义和一定的实际应用价值。     

管壳式换热器振动的诊断及预测

根据 Lever 与 Weaver 的“流管”模型,本文利用非稳态流理论及复数解法,求解换热管的振动方程,可以确定换热器管束发生流体弹性振动时的临界流速。以质量阻尼与对比流速为参数作出的稳定区图,可用来诊断并预测管壳式换热器的振动。     

同心圆排布管束流体弹性不稳定性模拟研究

流体弹性不稳定性是换热器管束振动中最重要的激振机理,对同心圆排布管束的流体弹性不稳定性研究可以为该类型换热器的设计制造及维护提供参考。基于同心圆排布的几何特点,建立了类正方形排布、过渡排布和类三角形排布3个具有代表性的物理模型,采用ANSYS CFX软件进行了流固耦合模拟计算,获得流场信息和振动特性。通过对同心圆排布不同位置处的临界流速、主振方向进行分析,发现主振方向会随间隙流速增大,由顺流方向变为横流方向;在3种排列中,类正方形排布区域临界流速最大,过渡排布区域临界流速最小,结果表明,同心圆排布管束中过渡排布最易失稳,在设计及工程应用中应重点关注该区域。