换热器管束振动的原因及防范措施

８ ． ９ １
２ 流 体 诱 导 振 动 分 析
√
（ Ｈ ｚ ）
在 换 热器 中 ， 壳程 流 体 流路 十分 复 杂 ， 有
式 中 为 Ｕ 型管 的 频率 常 数 ｆ ｉ 为边 界 条 件校 正 常数 ， 两 端 固定 时 ｆ ｊ ＝ ２ ． ２ ６ ９ ， 两端简支 ｆ ｊ ＝１ ， 一 端 固 定 一端 简 支 ｆ Ｉ
固有频 率 ， 它与 管端的 固定 型式 、 中间支点 、
管子断面 、 跨距数 、 跨 距 长 度 以及 材 料 等 都 有
关系 。
ｆ ＝ ｆ ｎ √ １ ＋
有频率 （ Ｈｚ ）
× １ ０ － ６ （ Ｈ ｚ ）
式中ｆ ｎ 表 示 管 子 未 受 轴 向力 作 用 时 的 固 Ｐ表 示 轴 向 力 （ Ｎ） ， 拉 伸取正 值 ， 压 缩 取 负值 计算 表 明： 轴 向 力 可 以 使 固 有 频 率 变 化 达 到 ±４ Ｏ ， 因此 若 不 考 虑 或 不 了 解 轴 向 力 的影响 ， 将 产 生 巨大 的 误 差 。
减 少污 垢 ， 取 国 标 中最 大 无 支 撑 跨距 长 度 的
为管 子有 效 重量 （ ｋ ｇ ／ ｍ） ｐ ｏ 、 ｕ分别 为 壳侧 流 体 在 局部 平 均 温
度 下 的密 度 （ ｋ ｇ ／ ｍ。 ） 及粘度（ ｍＰ ａ
・Ｓ ）
８ Ｏ ， 就 可 以 使 固有 频率 值提 高 ５ Ｏ 以上 。
１ ． １ ． ３ 翅 片 对 固有 频率 的 影 响 计算 翅片管 截面积 的惯性 矩 时 ， 翅 片 段 内径 取 实 际 内径 ， 壁厚约增 加 ８ ／ ｏ ／， 管 子 有 效 重量 应包 括 翅 片重 量 。

1.3 换热管振动破坏的形式
3、管与管板处液漏
用胀管法固定的管子，振动时呈弯曲变形。接合 处的管子，受力最大。有可能从胀接处松开或从管孔中 脱出造成漏泄甚至断裂
4、疲劳破坏
管子在振动时反复的受弯曲应力的作用。如果 应力相当高且振动延续时间很长，管壁将因疲劳而 破裂。如果管子的材料存在裂纹且裂纹处于应力场 中的关键部位，或者管子还同时受到腐蚀与冲蚀的 作用，疲劳破坏加速
我国从20世纪70年代开始相继在北京、天津、上海 等地的化工厂、电厂、核反应堆系统的换热器、空 气预热器中也曾发生过管子的振动与声振动。
1.2 换热器流体诱发振动的学术会议
二十世纪60年代，已有较多学者从事换热器中 流体诱发振动的研究。70年代初便已具备召开专题 学术会议的条件。1970年美国阿贡国家实验室（ANL） 主办了“反应堆系统部件中流体诱发振动”会议， 美国机械工程师协会（ASME）主办了“换热器中流 体诱发振动”会议，标志着一个新阶段的开始。
1.3 换热管振动破坏的形式
换
碰撞损伤
热
管
折流板切割
振
动
管与管板处液漏
破 坏
疲劳破坏
形 式
声振动
1.3 换热管振动破坏的形式
1、碰撞损伤
换热器的振幅较大时，相邻管之间或管与 壳体之间便相互碰撞。位于无支撑跨距中点的 管子表面受到磨损而出现菱形斑点，时间长了 ，管壁变薄甚至破裂。
2、折流板切割
为了便于换热管在组装时容易穿过所有折流板上 的管孔，管孔一般比换热管的外径大0.4～0.7mm。由 于存在间隙，管子在振动时不断撞击折流板管孔，犹 如遭到折流板的切割。因而导致管壁变薄或出现开口 。
边界层分离现象及其产生机理

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振动的判据
1 准确确定振动计算所需的参数 如管子自振频率及阻尼，流体弹性参数β, St
2 实际上,要准确预测换热管的振动很困难，况且各 种振动机理可能联合作用，为可靠起见，设计时要防 止各种激振
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振动的判据
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3 振动的判据
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防振措施
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防振措施(1)
1 降低流速 a) 降低壳程流量或流速（反之也降低生产能力） b)增加管间距来降低流速 (反之壳体直径增大) c)改变管束的排列角也可降低流速 d) 设置防冲挡板或导流筒
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弄虚作假要不得，踏实肯干第一 名。16:00:5216:00:5216:0012/10/2020 4:00:52 PM
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安全象只弓，不拉它就松，要想 保安全 ，常把 弓弦 绷。20.12.1016:00:5216:00Dec-2010-Dec-20
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重于泰山，轻于鸿毛。16:00:5216:00:5216:00Thursday, December 10, 2020
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微动疲劳
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微动疲劳
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微动疲劳影响疲劳强度的主要原因
微动诱发了微，还有 剪切型应力强度因子，加速了裂纹的扩展
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传热管的磨损
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传热管的磨损
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传热管的磨损
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传热管的磨损
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传热管的磨损
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传热管的磨损
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紊流抖振动的频率(经验公式)
V-管束中最小自由截面处流速, m/s d0-管子外径，m l, T-管子间距
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横向流诱发振动的原因(3)
声振动 发生在壳程流体为气体的换热器中 气体进入壳程后，在与流动方向与管子轴线

汽水换热器的设计及振动的消除措施饶欢发布时间：2023-06-14T03:21:48.089Z 来源：《国家科学进展》2023年4期作者：饶欢[导读] 汽水换热器是石化行业生产重要设施，在大流量高流速气相介质换热时，极易出现管束甚至设备本体的振动。

为进一步延长换热器运营寿命，在现阶段汽水换热器结构设计过程中还需要分析导致振动问题出现的原因，制定切实可行的振动消除措施。

针对此，本文首先分析汽水换热器设计情况，提出换热器防振设计要点，制定汽水换热器振动消除措施，以供参考。

身份证号码：37292919911004xxxx摘要：汽水换热器是石化行业生产重要设施，在大流量高流速气相介质换热时，极易出现管束甚至设备本体的振动。

为进一步延长换热器运营寿命，在现阶段汽水换热器结构设计过程中还需要分析导致振动问题出现的原因，制定切实可行的振动消除措施。

针对此，本文首先分析汽水换热器设计情况，提出换热器防振设计要点，制定汽水换热器振动消除措施，以供参考。

关键词：汽水换热器；设计；振动消除措施前言：以某石化公司换热站为例，该换热站内有六台汽水换热装置，装置采用串联安装方式，可以使水蒸气从90度加热到120度至150度之间。

汽水换热器全部冷凝后需要进入到水水换热装置中，凝结出口的最终温度不得超过95℃。

受到各类因素影响，在汽水换热器运行期间极容易出现振动问题，需要加强换热器运行全过程管控力度。

1、汽水换热器设计常见换热器多数采用固定板块结构，在汽水换热器设计过程中，可以使蒸汽流经壳程并达到全部冷凝[1]。

水水换热装置与汽水换热装置采用串联连接方式，在水水换热器中的采暖水流经管程后，凝结蒸汽水流经壳程。

结合原有设计规范，管程采暖水的接管采用下进上出形式，合成蒸汽以及蒸汽凝结水接管则使用上进下出形式。

由于换热器出现振动报警问题，汽水换热器的壳层接管被调整为侧面进下面出。

借助专用设计软件计算，换热管长度为6米、壳径为1000米。

修改意见：在这个论文基础上充实一下数据、加上HTRI的算例分析,, 理论分析也再充实一点,, 算例分析就是一台换热器列出几组数据，然后进行分析得出最优方案并对方案进行相关分析得出结论但是内容要有一些深度。

（全文5000字）换热器的管束振动摘要：换热器（英语翻译：heat exchanger）是国民经济和工业生产领域中应用十分广泛的热量交换设备，其管束振动破坏容易导致相邻管间磨损、挡板与管子的锯割、支承形式的改变构成磨损等现象其危害也是明显的，文中首先从理论上分析了实现换热器管束不发生较大振动的计算方法，接着以某固定管板式换热器壳体为例进行了探讨，结果表明(即使流体激振频率与换热管的固有频率接近，对于换热管这种受力构件只要合理控制流体激振力对管子的作用相位，能量就不会聚集在换热管上，激振力也就无法激起大的响应；即使流体激振频率偏离管子的固有频率，如果流体激振力对管子的作用相位不合理，激振力也有可能激起较大的响应，这一研究对于改进换热器的管束振动具有一定的借鉴意义。

关键词：管束振动；固定管板式换热器；激振力；响应0 引言热量交换设备换热器在工业生产领域及国民经济中具有十分广泛的应用，是化工、石油、动力、食品及其它许多工业部门的通用设备，在生产中占有重要地位。

随着社会的不断发展，一方面新材料、新工艺和新技术不断出现和运用，另一方面能源的不科持续发展问题越来越严重，也因此促进了石油化工深度加工的发展和完善，对能源的最大使用和减少浪费越来越为人们所重视。

换热器面临更新换代的问题。

发达国家的换热器几乎高新完毕，热回收率达96%之高[1-3]。

其中，新式的换热器设备更新率占到30%左右，、绝大都是管式的换热器，其热效率高，效果质量都非常好。

不过，换热器内的流体诱导产生振动的问题一直以来都是个技术难点，也制约着换热器的技术发展和进步，次问题已经引起国际社会的高度重视并已加强相关的技术研究，振动计算已经成为换热器设计的重要内容之一[4-7]。

571 概述某化工公司共设置有2台蒸汽甲醇换热器，主要作用是将饱和气相甲醇进行过热，确保出口气相甲醇满足工艺生产所需的温度，进而保证催化反应正常进行。

结构为U形管卧式换热器，采用并联形式，管程介质为中压饱和蒸汽，壳程介质为甲醇，设备简图见图1。

图1 蒸汽甲醇换热器简图设备工艺参数详见表1。

表1 蒸汽甲醇换热器设计及操作参数项目壳程管程备注工作压力/Mpa 0.3 3.3设计压力/Mpa 4.28 5.35工作温度/℃258250设计温度/℃270285介质甲醇中压蒸汽2 故障现象自2016年该换热器投用以来，发现其存在较大振动并伴随异响，换热器在运行期间管板法兰多次出现泄漏。

2017年检修期间对该换热器进行检查发现换热器管束出现泄漏，管束U形结构位置出现局部变形。

2017年运行期间对换热器振动及噪音进行检测分析认为换热器振动及异响原因是，换热器壳程入口防冲板刚性支撑强度不够，流体冲击防冲板和所在的支撑拉杆而产生颤动，导致振动及异响的发生。

检修期间对该换热器壳程入口增加防冲板结构，振动及异响没有得到有效解决。

3 原因分析3.1 换热器结构设计存在隐患。

壳程入口防冲挡板强度不足。

换热器壳程工艺介质设计流量240t/h，介质走向如图1结构图所示，换热器管束U形结构位于壳程入口位置，当设备正常投用时工艺介质正对防冲挡板，对防冲挡板产生冲刷。

运行期间对换热器入口法兰监测发现，2台换热器壳程入口位置振动分别为1.0mm/s、1.1mm/s，与2017年换热器检修检查结果对照发现，管束变形位置主要集中在U形弯处，印证了防冲挡板强度不足。

壳程入口线速过高。

查换热器设计入口流速为35.72m/s，大流量高流速工艺介质对管束产生较大的冲击。

从管束与流体的相互作用分析，因上述已经分析了换热器变形和振动较大位置集中在U形弯处，此处也同时存在弹性不稳定现象，从而导致工艺介质发生弹性不稳定，诱发了换热管之间、换热管与折流板之间产生振动相互碰撞。

热换器的振动原因及防振措施热换器是一种将体系中的热量从一个介质传递给另一个介质的热交换设备。

在使用过程中，可能会出现热换器产生振动的情况。

本文将从以下几个方面探讨热换器产生振动的原因并介绍相应的防振措施。

1. 热换器的振动原因1.1 流体介质振动产生的原因流体介质必将造成很大的运动，由于流体介质的高速运动，极易在其周围形成激流和涡流，形成的流扰动会引起换热器的结构振动，从而产生噪声和对系统的损害。

1.2 蒸汽波动产生的原因热换器内蒸汽的压力和蒸汽的质量通过热换器内部流动的不同构型影响着热交换器的振动。

因为热截流的蒸汽由于热交换器内部的流动不同而产生动态波浪，同时由于蒸汽与热交换器板之间存在位移，导致热截流与热交换器板之间存在Cu的松动或摩擦磨损，从而而造成振动噪声和对系统的损坏。

1.3 孔板振动产生的原因孔板作为管道中具有调节作用的另一个种类型的装置，可能会与管道中的流体产生剧烈的相互作用和振动。

当这些振动传到热换器上时，可能会导致热换器的整体振动。

2. 热换器的防振措施2.1 调节孔板压差为了防止孔板与管道中的流体产生剧烈的相互作用和振动，我们可根据实际情况调节孔板的压差。

降低孔板的流量，增加孔板的孔径，可以减少孔板受流体作用时的振动幅度。

2.2 增加缓冲器在热换器管道与孔板交接处的位置设置合适的缓冲器，可以消除孔板与管道之间产生的径向或切向位移后期振动，使得热交换器的振动减小。

2.3 减少流体的扰动为了减小换热器的结构振动和噪声，我们需要降低流体产生的扰动。

可以通过对物料形式的优化和设备结构的设计来降低流体过程中的分离和遮挡趋势，以达到减少流体扰动的作用。

2.4 及时维护保养定时的保养维护是防止热换器产生振动以及延长使用寿命的有效方法。

定期进行清洗、换油等操作，可以消除因零部件损坏、污垢卡塞或其他原因引起的振动和噪声。

3. 结论热换器在使用过程中产生振动的原因较为复杂，包括流体介质振动、蒸汽波动和孔板振动等。

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管束振动原因及预防换热器振动随着生产规模的扩大，热交换器的尺寸、流体的流速、支承的跨距都随之增大，甚至超过允许的限度，从而降低了管束的刚性，增加了产生振动的可能。

振动可使管子发生泄漏、磨损、疲劳、断裂，甚至伴随着刺耳的噪声，这就不仅降低设备的寿命，也有损于人们的健康。

振动一旦形成事故，往往要花较长时间进行分析和修复。

由于影响振动的因素错综复杂，阻尼作用的大小难以准确估计以及管子磨损和破坏的速度难以确定，对它们还不能用简单的数学公式加以描述等原因，可以说迄今为止的理论计算方法，还不能用在工程实际中准确地分析振动。

有关热交换器的现有规范中，对振动分析方法与防振设计准则也都还缺乏明确的规定。

但是实践已经证明，若能在设计时利用现有的研究成果对振动进行必要的估算、分析，并采取一些防振措施，那么，一些破坏性的振动多半可以避免。

流体诱发振动的原因热交换器的管束属于弹性体，被流过的流体扰动，离开其平衡位置，管子产生振动，这种振动称为流动引起的振动。

实际上每台热交换器在工作时都有或多或少的振动，其振源可能是壳侧或管侧流体流动所引起的振动；流体速度的波动或脉动引起的振动；通过管道或支架传播的动力机械振动等等。

有时振源可能较多，而其中的一个或几个可能是激起振动的主要根源。

有的振源，相对来说容易预测，而流体诱发的振动却比较难以预计。

一些实验和运行经验表明，热交换器的振动主要是壳侧流体的流动所引起，管侧流体流动所引起的振动常可忽略。

一般情况下，在壳侧流体中，与管轴方向平行流动的纵向流所激发的振动的振幅小，由振动造成结构破坏的概率，也比横向流动要小得多。

因此，人们更为关心的是横向流引起的振动问题。

目前巳被公认的导致流体诱发振动的三种不同的原因是：涡流脱落、湍流抖振和流体弹性旋转（或称流体弹性不稳定）。

(1)涡流脱落流体横向流过单根圆柱体时，在较大的雷诺数下，管后尾流中形成的卡门(karman)漩涡（或称卡门涡街）使两列方向相反的漩涡周期性地交替脱落，产生了一定的脱落频率。

管式换热器常见故障原因分析及处理方法1.管道堵塞：管道堵塞是管式换热器最常见的故障之一、堵塞可能是由于流体中的颗粒物或沉积物在管道内聚集，导致流通截面变小。

解决方法包括定期清洗管道，使用过滤器或安装泄压阀以减少沉积物聚集。

2.管子泄漏：管子泄漏是管式换热器的另一个常见故障。

泄漏可能是由于管子的腐蚀或磨损引起的。

解决方法包括定期检查管道，更换受损的管子，并采取防腐措施来延长管道的使用寿命。

3.温度不均匀：管式换热器在运行过程中，有时会出现温度不均匀的情况。

这可能是因为管道内部的流体流动不均匀或流速过快引起的。

处理方法包括调整进出口阀门的开度，增加流体的流动速度，并确保管道内没有阻碍流动的物体。

4.传热效果下降：管式换热器的传热效果可能会下降，导致换热效果不理想。

这可能是由于管道内的泛沫或局部结垢引起的。

解决方法包括定期清洗管道内的积垢物，并使用合适的添加剂来减少局部结垢的发生。

5.管子振动：管子振动是管式换热器常见的故障之一，可能会导致管子疲劳破裂。

振动可能是由于流体流动过快或管道支撑不稳定引起的。

处理方法包括调整流体的流速，增加管道的支撑点，并安装减振器以减少振动的发生。

6.泄漏气体：在管式换热器中，由于管道密封不严或焊接破裂，可能会发生泄漏气体的情况。

解决方法包括检查并修复管道的密封性，进行焊接修复，并安装泄漏气体传感器以及时检测泄漏。

总之，管式换热器常见的故障可以归结为管道堵塞、管子泄漏、温度不均匀、传热效果下降、管子振动和泄漏气体等问题。

对于这些故障，我们可以采取一系列的处理方法，如定期清洗管道、更换受损管子、调整流体流速和安装泄漏气体传感器等来解决。

这些处理方法可以保证管式换热器的正常运行和长期使用。

管壳式换热器产生振动的原因和危害换热器管束的振动是由壳程流体的诱导振动引起的,一般包括旋涡分离、紊流抖振、流体的弹性激振和声共鸣四种形式。

其中,弹性激振是最主要的振动形式,并且旋涡分离和紊流抖振对它起一定的促进作用。

所以,分析振动的关键是研究流体的弹性激振。

流体在换热器内流动存在一个“临界流速”问题,传统的方法是通过基于经验半经验的公式来确定。

有学者把换热器内的流体视为非定常不可压缩流体,通过它建立一个关于流场的参数多项式,无论是二维还是三维流动,该多项式的系数只是一个坐标的函数。

把此参数多项式带入流体基本方程,利用振荡流体力学理论,就可以求得影响流体弹性不稳定的相关参数和“临界流速”的数值。

'i%@N~F j[&b b A参数多项式方法是一种快速的数值计算方法,应用它可以计算各种振幅条件下的流体力做功,通过阻尼稳定性理论,便可以求得平衡振幅,而后得到动应力,最后把动应力与管束的疲劳寿命结合起来。

这种方法更加符合工程实际的要求。

目前工程实际中主要采用以下方法预防管束振动。

q*~-N x0j(E#e)F U.`(1)制定合理的开停工顺序,加强在线监测,严格控制运行条件,在流体入口处设置防冲板、导流筒和分流器,既可以避免流体直接冲刷管束、降低流速,又可以降低流体脉动。

(2)适当降低壳程流体流速可以降低流体诱导振动的频率,是防止管束振动的直接方法,但是传热效率也会随之降低。

(3)适当减小折流板间距,增加管壁厚度和折流板厚度。

折流板上的管孔与换热管管要紧密配合,间隙不要过大,这样可以优化结构设计,增加管束固有频率,使流体诱导振动频率远离换热管固有频率。

,d r C l u)j~0T/i(4)改变管束支撑形式,采用新型纵向流管支撑,如折流杆式、空心环式、及整圆形及异形孔折流板等。

它们可以有效地消除流体的诱导振动,也可以降低壳程流体的压力降。

2m C-W/w5G9m(5)在管束中预先设定的位置上不设管,可以减少振动的可能性。

48
管子的自振频率
几个概念 自振频率（固有频率） 基频
49
管子的自振频率-单跨管
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管子的自振频率-单跨管
X=0时, y(0)=y’(0)=0 X=l时, y(l)=y’(l)=0
51
管子的自振频率-多跨管
实际换热器中的管子都是多跨管（跨距相等） 将管子两端看为固支，中间折流板处看作简支 求解的思路： 可利用边界条件，及折流板支撑处的连续条件
ρs-壳程流体的密度 kg/m3
46
横向流诱发振动的原因(5)
射流转换 横向流体以很高速度流经节径比很小的管子时，在
尾流中可观察到射流对的出现。 （很高时 V/fnd0>75）
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横向流诱发振动的原因(总结)
横向流速低时 卡曼漩涡 紊流抖振 声振动 （壳程流体为气体时）
横向流速高时 流体弹性激振 射流转换引起的管子振动 （很高时 V/fnd0>75）
典型的管壳式换热器
2
典型的管壳式换热器
3
内容
振动带来的危害 横向流诱发振动的原因 防振措施
4
振动带来的危害
5
振动所带来的危害
1 传热管的碰撞、磨损 2 管子的疲劳破坏（微动疲劳） 3 管子与管板连接处发生泄漏 4 壳程空间发生强烈的噪声 5 增加了壳程的压力降
6
工程中实例
杨子石化公司钛冷凝器的失效 PTA装置12台钛冷凝器(总价值1个亿)，经过十年左
41
横向流诱发振动的原因(3)
声学驻波示意图
42
横向流诱发振动的原因(3)
声学驻波
43
横向流诱发振动的原因(3)
声学驻波的频率 fv=nC/2D 1/s
n-驻波阶数，无因次 C-在壳程流体中声音传播速度 D-特征长度，一般指壳体内径

管壳式换热器振动问题探讨管壳式换热器振动问题探讨李汉Ξ华陆工程科技有限责任公司西安710054摘要分析管壳式换热器产生振动的原因,通过实例,利用HTRI软件讨论管壳式换热器防止振动的措施。

关键词振动换热器设计在设计换热器时,通常会较多考虑传热的优化,即采用什么结构和尺寸能满足高效传热,而往往会忽视产生振动。

目前的换热器计算软件如HTRI、BJAC等都有振动分析的结果。

下面将分别讨论管子振动会造成的损害、容易发生振动的部位以及为避免振动可以调整的结构参数。

1 振动的损害首先讨论管子振动会对换热器造成的损害。

111 碰撞损坏由于发生振动管子的振幅大,使得管子与管子,管子与壳体之间的碰撞会导致管壁损坏破裂。

112 折流板对管子损坏由于管子振动,折流板对穿过折流板的管子会有切割磨损,严重的会使管壁破裂。

113 影响管板的连接由于管子振动,会使管子在管板上连接松动,从而可能产生泄漏。

114 材料缺陷扩大管子振动产生的应力,会使材料不均匀或有裂纹等缺陷的管子的裂纹等缺陷扩大。

115 声共振壳侧气相流体声振是由于气体漩涡分离引起振动而发声,一般这种声振动通常对管束无影响,但是如果振动的频率接近管子的固有频率就会产生共振。

2 振动的区域在管壳式换热器的以下区域容易发生振动。

211 U型管由于U型管子的固有振动频率低,因此容易产生振动。

212 进出口区换热器进出口区域中通常局部会产生高流速,这种高流速会导致振动。

213 管板区换热器中靠近管板的无支撑管跨距常大于折流板区域的跨距,从而导致管子较低的固有频率。

进口及出口与该区域相连,可能存在的局部高流速连同低的固有频率,使得该处成为防止振动首要考虑的区域。

214 折流板区位于折流板切口处的管子的无支撑管跨距是折流板间距的一倍,大的无支撑跨距会使管子的固有频率降低,从而容易产生振动。

215 障碍物区任何有碍流动之物,例如拉杆、防冲挡板等都可以产生局部高流速,因此会在障碍物边上引发振动。

换热器管束振动的原因及防范措施一、管束振动分析管壳式换热器在运行过程中,流体在壳程横向冲刷管束,由于工况的变化以及流动状态的复杂性,换热管总会发生或大或小的振动。

产生振动的振源为流体稳定流动产生的振动、流体速度的波动、通过管道或其它连接件传播的动力机械振动等,横向流是流体诱导管束振动的主要根源。

1.1管束振动的机理1.1.1漩涡脱落当流体横掠换热管时,如果流动雷诺数大到一定程度,在管子背面两侧就产生周期性交替脱落的反对称漩涡尾流,即卡曼涡街。

漩涡的交替产生和脱落使管子的两侧产生垂直于流向周期性变化的激振力,导致管子发生振动。

其振动频率等于漩涡脱落频率,用式fv=SLv/do计算,由此可见,当管径do一定时,流速v越大,流体诱导振动频率fv越大。

当漩涡脱落频率接近或等于管子固有频率时,就会产生强烈的振动。

1.1.2紊流抖振紊流中脉动变化的压力和速度场不断供给管子能量,当紊流脉动的主频率ftb与管子的固有频率相近或相等时,管子吸收能量并产生振动[2]。

脉动的主频率ftb由式ftb=vdolt3051-dot2+0.28计算。

通常认为,当管子间距较大时,卡曼漩涡的影响是主要的;当管子间距较小时,由于没有足够的空间产生漩涡分离,紊流的影响是主要的。

当管子间距与管径之比小于1.5时,漩涡分离一般不会引起管子大振幅的振动。

1.1.3流体弹性激振当流体横向流过管束时,由于流动状态的复杂性,可能使管束中某一根管子偏离其原来的静止位置,发生瞬时位移,这会改变其周围的流场,从而破坏相邻管子上的力平衡,使之产生位移而处于振动状态。

当流体速度大到某一程度时,流体弹性力对管束所做的功大于管子阻尼作用所消耗的功,管子的响应振动振幅将迅速增大,直到管子间相互碰撞而造成破坏。

发生流体弹性激振时,横流速度的临界值用式vo=βfnmeδoρd2o1/2计算。

研究表明,流体速度较低时,振动可能由漩涡脱落或紊流抖振引起[3],而在速度较高区域,诱发振动机理主要是流体激振。

换热器振动原因及防振措施
(一)原因分析
(1)管束因外界激振引起的振动，如泵和压缩机的脉动气流引起的激振，或通过支撑构件或连接管道传递的振动。

(2)流体流动激振，主要是管侧激振，当流体诱发振动的频率与换热元件（如管束）的频率一致或相似时，振幅会突然大幅增加，从而导致损坏，主要有管子的磨损和管子材料的疲劳断裂，以及接头的应力松弛，磨损增加。

(二)防振措施
工艺设计是关键，当工艺发生较大改变时，从降低局部高速流体流速、改变换热元件固有频率人手，可以采取一些措施来减少或避免共振，主要措施有：
(1)更改流速
管束固有频率一定时，降低壳体流速，可避免激发共振，若运行条件不允许时，可在入口和出口管道处放置防冲刷板、导流筒等，使流体脉动降到最低。

(2)增加管道的固有频率
最有效方法主要是减小折流板跨距，因为管道的固有频率与跨度
的平方成正比。

对U形管束，可在管间绕上带条或插入杆、板等以阻
止管子的运动。

(3)设置消声板
在壳侧插入平行于管轴的纵向隔膜或穿孔板，可有效地降低噪音，消除振动，隔板位置要靠近波腹。

(4)改善管道支架
如折流杆式管束、螺旋折流板板式管束，两者都大大改善了管道
的支撑条件，有效地降低了管子的振动。

换热器振动的防护(一)
换热器是工业领域中常用的设备，它的作用是利用散热或者吸热的原理对介质进行加热或者冷却。

在使用这种设备的过程中，有时候会遇到换热器振动的问题，这个时候就需要采取相关的措施来避免影响工作效率。

本文就从换热器振动的防护方面进行讲解，为大家提供相关的知识。

1.安装时要注意选择合适的地方
换热器安装的位置对于振动的产生有着很大的影响，如果选择的位置不合适，很容易引起设备的振动，从而影响设备的运转。

因此，在安装换热器的时候，我们必须选择一个稳定的地方，尽量避免在烟囱、柱子等震动较大的地方进行安装。

2.维护时要注意清洁保养
清洁保养对于换热器的运作非常关键，尤其是在设备内部存在腐蚀、结垢或者沉淀物等情况的时候，这些物质会在设备内部形成一定的阻力，从而引起振动。

因此，在设备维护的时候，必须对设备内部进行清洁保养，确保设备的正常运转。

3.选材要合适
传统的换热器材质往往比较厚重，重量也比较大。

然而，这种材质会进一步增加设备的重量，增大设备的振动。

因此，在选材的时候，我们应该更多地使用轻质材料，这样可以减轻设备的重量，降低设备的震动。

4.加装减振装置
为了更好地减少振动，我们可以在设备上加装一些减振装置，例如橡胶减震垫和弹性支架等。

这些装置能够有效降低设备的震动，帮助设备更稳定地运转。

总之，在选择合适的安装位置、进行清洁保养、选用适当的材料以及加装减振装置等方面，都是很好的防止设备振动的措施。

我们需要在工作中不断总结经验，不断改进我们的工作方式，以达到更好地维护设备的目的。

换热器振动的防护换热器是工业生产中非常重要的设备，主要用于各种介质的加热和冷却。

但是，在运行过程中，我们可能会遇到换热器振动的问题。

这种问题不仅会影响设备的正常使用，还会带来一系列安全隐患。

因此，如何有效地防护换热器振动，是一个需要关注的问题。

首先，我们需要了解换热器振动的产生原因。

换热器振动通常由以下原因引起：一、设计问题：换热器没有经过充分的结构分析和优化设计，导致在使用过程中存在振动问题。

二、制造问题：制造质量不过关，或者生产工艺不当，导致换热器存在结构松散等问题。

三、操作问题：在使用过程中，没有按照操作规程操作，或者操作人员不当，导致振动问题。

在了解振动的产生原因后，下面我们需要关注的是如何进行换热器振动的防护。

具体措施包括以下几点：一、设计优化：在设计过程中，保证结构稳定，合理设计支撑点位、支撑结构。

必要时，可以利用一些计算工具进行结构分析和优化。

二、制造质量保证：在生产过程中，严格按照标准规范进行制造，保证每个环节的质量控制到位，减少松散等制造问题。

三、操作规程培训：在使用过程中，严格按照操作规程操作，保证换热器正常工作。

操作人员要接受专业培训，掌握正确的操作方式，以避免因为操作不当而造成换热器的振动问题。

四、安装过程保证：换热器安装需要专业人员进行，保证安装完整性，防止不当的操作或者意外情况导致的振动。

以上四点措施仅仅是从基本方面来进行防护，如果还需要提高防护水平，可以考虑引入高级方案，如：使用防振器、加强支撑结构、使用防振垫等。

无论是基本防护还是高级防护，都需要考虑自身需求和可行性，来确定应该采取哪种防护措施。

此外，需要注意的是，不同工况下的振动情况不一样，需要对换热器进行实时监测和诊断。

如果在实际过程中发现振动问题，需要及时调查问题产生的原因，并根据实际情况来采取针对性的措施，以解决问题。

总之，换热器振动防护是一个需要关注的问题，需要在设计、制造、操作、安装等方面进行全方位的考虑和实际应用。