Ursachen für Vibrationen und Rauschen in Hülle und Rohrwärmungsausschüttern sowie vorbeugende Maßnahmen

Wärmetauschervibration

Mit zunehmendem Produktionsmaßstab, der Größe des Wärmetauschers, der Durchflussrate der Flüssigkeit und der Spannweite der Stütze erhöht sich sogar über die zulässigen Grenzen hinaus, wodurch die Steifigkeit des Röhrchenbündels verringert und das Schwingungspotential erhöht wird.

Vibration kann zu Leckagen, Verschleiß, Müdigkeit, Bruch und sogar zugeschnittenem Ohrspaltlärm führen, was nicht nur die Lebensdauer der Ausrüstung verringert, sondern auch die Gesundheit der Menschen nachteilig ist. Sobald ein Vorfall aufgetreten ist, dauert die Analyse und Reparatur der Schwingung häufig lange. Aufgrund der Komplexität der Faktoren, die die Vibration beeinflussen, die Schwierigkeit bei der Schätzung der Größe des Dämpfungseffekts und der Schwierigkeit bei der Bestimmung der Röhrenverschleiß und -schaden, die noch nicht durch einfache mathematische Gleichungen beschrieben werden können, kann gesagt werden, dass die Theoretik die theoretischen Bisher verwendete Berechnungsmethoden können nicht verwendet werden, um die Schwingung in der technischen Praxis genau zu analysieren. In den vorhandenen Codes für Wärmetauscher fehlen auch eindeutige Vorschriften für Schwingungsanalysemethoden und Entwurfsrichtlinien für die Verhinderung der Vibration. Es wurde jedoch nachgewiesen, dass, wenn die vorhandenen Forschungsergebnisse verwendet werden können, um die erforderlichen Schätzungen und Vibrationsanalysen während des Designs zu erstellen, und einige Messungen der Vibrationsprävention ergriffen werden können, dann können einige destruktive Schwingungen größtenteils vermieden werden.
Ursachen für flüssiginduzierte Vibrationen

Das Rohrbündel des Wärmetauschers gehört zum Elastomer und wird durch die durch ihn fließende Flüssigkeit gestört, wobei seine Gleichgewichtsposition eine Vibration erzeugt. Diese Schwingung wird als fließinduzierte Schwingung bezeichnet. Tatsächlich kann jeder Wärmetauscher in der Arbeit von mehr oder weniger Vibrationen die Schwingungsquelle der Schalenseite oder der Rohrseite des durch Vibration verursachten Flüssigkeitsströmung sein; Fluidgeschwindigkeitsschwankungen oder durch Vibration verursachte Pulsation; durch das Rohr oder die Unterstützung der mechanischen Schwingung der Leistung usw.. Manchmal können die Schwingungsquellen mehr sein, und eine oder mehrere von ihnen können die Hauptquelle für Schwingung sein. Es gibt Schwingungsquellen, die relativ leicht vorherzusagen sind, während die durch Flüssigkeit induzierte Vibration schwieriger zu antizipieren ist.

Einige experimentelle und operative Erfahrung haben gezeigt, dass Schwingungen in Wärmetauschern hauptsächlich durch den Flüssigkeitsfluss auf der Schalenseite verursacht werden, wobei Vibrationen, die durch Flüssigkeitsfluss auf der Rohrseite verursacht werden, häufig vernachlässigbar sind. Im Allgemeinen wird in der Schalenflüssigkeit die Längsströmung parallel zur Richtung der Rohrachse durch die geringe Amplitude der Schwingung angeregt, wobei die durch die Wahrscheinlichkeit strukturelle Schädigung verursachte Schwingung, aber auch viel kleiner als der Querstrom verursacht wird. Daher ist es die Vibration, die durch den Querfluss verursacht wird, der größer ist.

Es wurden drei verschiedene Ursachen für flüssiger induzierte Schwingung erkannt: Wirbelablagerung, turbulentes Jittering und flüssige elastische Rotation (oder flüssige elastische Instabilität).



(1) Wirbelschuppen

Wenn die Flüssigkeit durch einen einzelnen Zylinder in einer großen Reynolds -Zahl nach dem Schwanzfluss in der Bildung des Carmen (Karman) Wirbels (oder Carmen Vortex Street) quer durch einen einzelnen Zylinder fließt, so regelmäßig, was zu einer bestimmten Abgabehäufigkeit führt. Wenn die Flüssigkeit seitlich durch das Bündel fließt, wird das gleiche Karman -Wirbel hinter dem Bündel erzeugt und für kleine Tonhöhen bündelt dieses Phänomen nur in den ersten Reihen an der Peripherie des Bündels auf, für große Steckbündel kann es im gesamten Bündel auftreten. Beim Wirbelschuppen übt die Flüssigkeit eine abwechselnde positive und negative Kraft auf das kreisförmige Röhrchen aus. Häufigkeitsfrequenz. Wenn die Schwingungsfrequenz des kreisförmigen Rohrs gleich oder ungefähr der Wirbelablöser -Frequenz entspricht, wird der Wirbel gleichzeitig gleichzeitig entlang der vollen Spannweite des Zylinders (kreisförmiger Rohr) bei gleicher Frequenz mit der Abgabefrequenz abgegeben und Vibrationsfrequenz synchronisiert, die als Resonanz bezeichnet wird.

Der Wirbelschuppen selbst kann auch einen bestimmten Klang erzeugen. Dies ist auf die Tatsache zurückzuführen, dass unter bestimmten Bedingungen eine stehende Welle von einer gewissen Ordnung zwischen den beiden Wänden der Gaskammer senkrecht zum Rohr und der Flussrichtung, wie in der folgenden Diagramm gezeigt, senkrecht zum Röhrchen und der Flussrichtung erregt. Diese stehende Welle wird zwischen den Wänden, in denen sich das Röhrchenbündel befindet, nach außen reflektiert und spricht nicht nach außen aus, während das Wirbelschuppen ständig Energie eingibt. Wenn die stehende Wellenfrequenz und die Wirbelabschudungsfrequenz gekoppelt sind, wird eine starke akustische stehende Wellenvibration der Gaskammer induziert - die Gasvibration -, die viel Rauschen erzeugt.
(2) Fluid -Elastizitätsrotation

Wenn ein Gas seitlich durch ein Rohrbündel fließt, können die durch die Asymmetrie der Flüssigkeit erzeugten Flüssigkeitskräfte dazu führen, dass ein Röhrchen im Bündel sofort aus seiner ursprünglichen Position verschoben wird, wodurch das Flussfeld abwechselte und das Gleichgewicht zu den angrenzenden Röhrchen zerstört wird, die zu den angrenzenden Röhrchen zerstört werden, die, die an den angrenzenden Röhrchen zerstört wird,,, Sie werden auch verdrängt und in einem Schwingungszustand verdrängt. Wenn nicht genügend Dämpfung vorliegt, um die Energie abzuleiten, nimmt die Amplitude zu, bis sich die Röhrchen gegenseitig treffen und Schäden verursachen, eine solche Vibration als flüssige elastische Schwingung bezeichnet. Im Gegensatz zu ersteren ist das Wirbelabschub ein instabiles Phänomen, das hinter dem Rohr auftritt und das Röhrchen vibriert. Es handelt sich um ein hydrodynamisches Phänomen, das überhaupt nicht von der Rohrbewegung abhängt, während die flüssige elastische Rotation nicht durch ein instabiles Phänomen bestimmt wird, sondern durch die Wechselwirkung der Durchflussfelder benachbarter Röhrchen erzeugt wird.

(3) turbulentes Jitter

Der turbulente Flüssigkeitsfluss in alle Richtungen in einem weiten Frequenzbereich aufweist zufällige Schwankungskomponenten, wenn der Flüssigkeit stromabwärts oder seitliche Strömung um die Außenseite des Röhrchens, diese turbulenten Komponenten zur Röhrentransferenergie, was zu einer zufälligen Schwingung des Röhrchens führt, dies führt zu Die Art der Turbulenz, die durch die Schalenseite des Fluidflusses durch das durch die Vibration des Röhrchen verursachte Röhrchenbündels erzeugt wird Resonanz tritt auf. Wenn die Flüssigkeit auf der Schalenseite ein Gas ist, kann die Hauptfrequenz der turbulenten Jitter -Schwingung auch bei einer bestimmten Geschwindigkeit akustische Resonanz erzeugen.

Die obigen drei Studien zeigen, dass die Schwingung des Rohrbündels sowohl mit der intrinsischen Frequenz des Röhrchens als auch mit der akustischen Schwingungsfrequenz der Gaskammer eng zusammenhängt.

Vibrationsvorhersage und Prävention

Die durch Vibrationen verursachten Gefahren sind so groß, dass zur Entwurfszeit berücksichtigt werden sollte, um das Potenzial für flüssiginduzierte Vibrationen zu minimieren. Die Beseitigung aller Anregungsmöglichkeiten des Wärmetauschers -Röhrchenbündels ist die grundlegendste Möglichkeit zur Verhinderung von Vibrationen. Die Vorhersage oder Kalibrierung der Vibration von Hülle und Rohrwärmetauschern sollte daher als wichtiger Bestandteil der sicheren Bedienung des Wärmetauschers durchgeführt werden.

Vibration verursacht jedoch nicht unbedingt mechanische Schäden, und viele Wärmetauscher vibrieren jedoch keine Unfälle. Dies bedeutet natürlich nicht, dass Vibration ignoriert werden kann. Wenn die vorhergesagten Ergebnisse wahrscheinlich eine Vibration auftreten, können einige der folgenden Vibrationspräventions- und Dämpfungsmaßnahmen ergriffen werden.

(1) Reduzieren Sie die Durchflussrate auf der Shell -Seite. Wenn die Durchflussrate auf der Schalenseite konstant ist, kann der Rohrabstand erhöht werden. Diese Methode ist praktikabler, wenn das Design eine Druckabfallgrenze vorliegt, aber den Schalendurchmesser oder die Länge des Rohrs erhöht.

Wenn sich das ursprüngliche Einlass und die Ausgabe an beiden Enden der Schale (Flüssigkeitsstrom durch die Schale gleichzeitig um die Klappplatte) in den Einlass in der Mitte In zwei Hälften von beiden Enden des Schalenabflusses unterteilt werden, wie in der folgenden Abbildung gezeigt, kann die Querstromgeschwindigkeit erheblich reduzieren.
(2) Erhöhen Sie die inhärente Frequenz des Rohrs. Die inhärente Frequenz des Rohrs ist umgekehrt proportional zum Quadrat der Stützspanne. Die Reduzierung der Stützdauer des Rohrs ist daher die effektivste Möglichkeit, die inhärente Frequenz des Rohrs zu erhöhen.

Wenn das Röhrchen nicht an der Kerbe der verwendeten Schalldämpfer ausgerichtet ist, können diese Spannweiten, die ursprünglich nur in jedem Intervall der Schalldämmung unterstützt wurden, verkürzt werden, was die inhärente Frequenz erhöht. Es wird behauptet, dass diese Methode die effektivste Lösung für das Schwingungsproblem ist und im folgenden Diagramm gezeigt wird. Bei Bedarf kann eine mittlere Stützplatte (eine Stützplatte mit beiden Enden weggeschnitten) zwischen den beiden gefalteten Platten hinzugefügt werden, was keinen Einfluss auf den Druckabfall hat, sich jedoch auf die Wärmeübertragung auswirkt. Die intrinsische Frequenz kann auch durch Ändern des Rohrs oder Erhöhen der Wandstärke erhöht werden, aber der Effekt ist nicht signifikant.
(3) Erhöhen Sie die Schallvibrationsfrequenz. Setzen Sie die Schwingungsdämpfungsplatte in die Schale ein, so dass die Breite parallel zur Richtung des Querflusses und der Länge parallel zur Achse des Rohrs, so dass die Schallvibrationsfrequenz erhöht werden kann, so dass sie nicht übereinstimmt mit Die Häufigkeit von Wirbelablöser und turbulenter Jitter -Vibration. Die Position der Schwingungsdämpfungsplatte sollte sich auf dem Wellenbauch des Schallvibrationswellenforms befinden.

(4) Erhöhen Sie aus der Struktur die Dicke der gefalteten Platte oder der Zwischenstützplatte, wenn der Lochspalt sicher ist, den Scherffekt auf das Rohr verringern und die Dämpfung des Systems erhöhen. Die Bearbeitung von Chamfers auf beiden Seiten der Schallplatte hat einen gewissen Einfluss auf die Verringerung der Schädigung der Schwingung.

Zusätzlich zur strukturellen Aufmerksamkeit zur Vermeidung von Vibrationen muss auch dem Betriebswärmetauscher in Bezug auf einige seiner einflussreichen Faktoren aufmerksam gemacht werden, z. Kurze Zeiträume sind nachteilig auf die Lebensdauer des Wärmetauschers.
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