翅片管換熱器管束振動的研究.pdf

1、管殼式換熱器中管子是最具彈性的部件，因此在流體流動而激發(fā)起的振動中，是最容易引起振動的部位。GB151-1999附錄E中針對光滑管的管束振動已有了很明確的計(jì)算方法。然而為提高傳熱效能，翅片管在換熱器中得到了廣泛的應(yīng)用。對于翅片管固有頻率，標(biāo)準(zhǔn)中只給出近似的計(jì)算方法。 本文依據(jù)GB151、TEMA設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，針對翅片管的振動特性進(jìn)行了研究。為此，本文采用有限元方法對翅片管模型進(jìn)行模擬計(jì)算，通過模態(tài)分析和諧響應(yīng)分析得出翅片管的固有頻率

2、和相應(yīng)的位移響應(yīng)；并應(yīng)用強(qiáng)迫共振法試驗(yàn)測量了翅片管兩端固支情況下的固有頻率，驗(yàn)證了有限元計(jì)算結(jié)果。同時通過經(jīng)驗(yàn)公式估算值與有限元計(jì)算值的比較，分析了各種經(jīng)驗(yàn)公式的優(yōu)劣。 分析結(jié)果表明：翅片會引起管子的質(zhì)量增加和剛度加強(qiáng)，在同等直徑等壁厚的情況下，對于本文試驗(yàn)中用到的翅片管，其固有頻率比光管低20％左右；翅片對管子的固有頻率的影響體現(xiàn)在翅片間距、翅片厚度和翅片高度上，單獨(dú)改變翅片間距，翅片高度或翅片厚度，固有頻率近似呈線性變化。

3、 本文在求解翅片管的固有頻率時，引入了當(dāng)量外徑和高度系數(shù)的概念，提出高度系數(shù)是翅片間距、翅片高度、翅片厚度的函數(shù)。并利用有限元模擬數(shù)據(jù)通過最小二乘法擬合出高度系數(shù)的計(jì)算公式，即T-Z-N式。利用該式得到的計(jì)算結(jié)果與有限元結(jié)果比較，單跨管最大誤差為4.18％，多跨等跨管的誤差為7.56％，多跨不等跨管的誤差為4.71％。該結(jié)果表明，T-Z-N式能較好地計(jì)算出翅片管的固有頻率，而且適合于單跨管和多跨管。這些研究結(jié)果為翅片管的自振特性和