再沸器振动的计算分析及改进

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摘要 通过对实际运行中发生振动的再沸器进行计算和分析，判断壳程中的饱和水蒸汽流经管束及折流板时，饱和水蒸汽所产生的振动诱发管束产生了共振，通过减小壳程中的饱和水蒸汽的横流速度和增加换热管的固有频率，可以有效地消除再沸器的振动。

关键词 再沸器；振动；计算；振动的判据；改进

中图分类号TK172 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2013）88-0123-02

1 概述

由于安装的需要，一般折流板上的管孔与管子间存有间隙，当折流板较薄时，管子振动会在管壁与折流板管孔之间产生较高的接触应力，对管子有一种类似“锯割”的作用，换热管在折流板部位磨损或剪切而失效，短时间内即可使管壁开裂。

3 再沸器的改进

根据上述分析情况，要消除再沸器的振动，就必须消除卡门旋涡和紊流抖振引起的振动。由公式（2）和公式（3）可见，卡门旋涡频率和紊流抖振主频率与流体的横流速度成正比，降低壳程流体的横流速度是防止换热管振动的最直接的方法，因为当换热管的固有频率不变时，降低流速，可使流体脉动的频率降低，从而避免共振的产生。防止振动的另一个关键因素是提高换热管的固有频率，使换热管的固有频率远离卡门旋涡频率和紊流抖振主频率，避免共振的产生，减小换热管的无支撑跨距能有效地提高换热管的固有频率。这两种方法都可以使fv/ f1

根据以上方案，在再沸器壳程进口处的筒节上，设置外导流筒，以双弓形折流板代替单弓形折流板，这样都能降低壳程气流的横流速度，防止共振，并且避开带有少量饱和水滴的蒸汽直接冲刷换热管束。在壳程的上半段（蒸汽入口端），将管板与折流板的间距由0.658m改为0.3m，折流板的间距由0.6m改为0.3m；折流板的厚度由0.016 m改为0.02m，这样来提高换热管的固有频率，使换热管的固有频率远离卡门旋涡频率和紊流抖振主频率。

按照本文的改进，完全可以消除再沸器换热管束的振动。

4 结论

振动问题最好是在事前预防，而不是待振动出现后再改进。这就要求我们能在设计过程中充分考虑流体诱导振动对换热器的影响，并对其进行校核，避免投入使用后对生产造成重大损失。

参考文献

[1]GB151-1999管壳式换热器.北京：中国标准出版社，1999.

[2]IBM型微机（以及兼容机）适用的塔器、换热器管束固有频率与振型的计算程序，天津大学，化工设备振动研究室，1988.