列管式换热器管束振动与控制(2)

　　2.3 冲击角

　　冲击角影响临界横流速度。列管式换热器中，换热管冲击角有四种：30 °、60 °、90 °和45 °。其他条件不变的情况下，临界横流速度的大小次序依冲击角的次序为：

　　45°>30°>60°>90°

　　从避免产生流体弹性旋转角度考虑，换热管应尽量避免采用正方形排列形式。

　　2.4 旁路流和漏流

　　列管式换热器中，管束外层和壳体之间存在间隙，流体流过此间隙形成旁路流；另外，在折流板和壳体内径之间、换热管和折流板管孔之间、分程隔板与管束之间也存在间隙，流体流过这些间隙形成漏流。旁路流和漏流使壳程流体扰动加剧，使管束湍振加剧。同时，旁路流和漏流流速比较高，可能在局部产生共振。

　　3 管束振动对列管式换热器的影响

　　（1）相邻管子碰撞损坏。

　　（2）折流板管孔与管子产生摩擦，导致管子被切割破坏或折流板管孔磨损扩大甚至相邻管孔被磨损洞穿。

　　（3）管子与管板之间的连接产生疲劳破坏。

　　（4）壳程流体为气体时，产生过量声学扰动，造成噪声污染。

　　（5）壳侧压力降增大，增加能耗。

　　（6）管子发生疲劳破坏。

　　4 控制管束振动的措施

　　在设计、制造和使用列管式换热器时，可采取以下措施控制管束振动。

　　（1）换热器在额定工作条件下避免管子发生任何形式的共振。具体要求是：

　　a涡流脱落频率fV不大于换热管最低固有频率的50%。

　　b紊流抖振主频率不大于换热管最低固有频率的50%。

　　c壳程横向流速不大于临界横流速度Vc。

　　d壳程流体为气体时，任何振型的驻波频率不处于以下范围中：

　　0.8 fV << 1.2 fV

　　0.8 ft << 1.2 ft

　　（2）采取以下措施，降低壳程流速：

　　a减小壳程流体流量或者加大壳体尺寸。

　　b加大换热管中心距。

　　c采用双弓形折流板。

　　（3）在折流板之间及折流板窗口处安装纵向解谐隔板，减小气柱尺寸，增大驻波频率，防止发生声学共振。

　　（4）减小管子跨距长度，增大管子固有频率，避免发生共振。

　　（5）用钢丝捆紧管束、或者在外侧管子之间插入木楔、将折流板和管子焊成一体，提高管束固有频率，防止产生共振。

　　（6）增加折流板厚度、减小管子与折流板孔间隙、增大管子壁厚以增大阻尼。

　　（7）增大进口管直径、安装防冲板，降低壳程流体流速，减小流体干扰频率和扰动强度。

　　（8）减少旁路流，降低流体扰动，防止管束产生局部共振：

　　a采用整体开窗折流板，消除旁路流，如图2所示。

　　b采用密封带结构，阻挡旁路流，如图3所示。

　　（9）在换热器内使用橡胶、木质材料、塑料等吸振材料，增加阻尼。