探讨管壳管壳式换热器流体诱发振动设计

论文导读：
摘要：管壳式换热器在石化、动力等工业领域中具有广泛的运用。为了提升其换热性能,往往选择更高的流速,而流速越高就越容易在换热器内诱发振动。换热器因流体诱发振动导致失效的比例几乎占其损坏总量的30%。由此,在对换热器进行工艺设计时,需要特别考虑换热器内流体诱发振动的影响,进行相应振动设计,确保管束对激励的响应限制在安全范围内,避开振动造成破坏。以往换热器设计采取传统算法进行振动判定,结果较为保守。随着高技术领域中换热器运用工况的极端化,对其流速要求越来越高,需要进行更准确的振动判定,即进展更高精度的换热器内流体诱发振动计算策略。本论文参照GB151及TEMA标准,结合国内外相关文献,在保证工程可行性的基础上,对已有的算法进行了优化选择,形成一套完整的振动判定计算策略,包括漩涡脱落计算区域的定义、振动破坏的细化判定条件、分区段进行流速计算等改善。通过与专业换热器设计软件HTRI计算结果的比较及数值模拟,验证了算法的准确性与合理性。关键词：管壳式换热器论文流体诱发振动论文分区段计算论文数值模拟论文流速论文
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Abstract6-10
符号说明10-13
第1章 绪论13-21

1.1 引言13-15

1.2 探讨近况15-19

1.2.1 流体诱发振动机理探讨进展15-17

1.2.2 漩涡脱落的探讨进展17-18

1.2.3 湍流抖振的探讨进展18

1.2.4 流体弹性不稳定性的探讨概况18-19

1.3 防振措施19-20

1.4 本论文的主要探讨内容20-21

第2章 换热器内流体诱发振动计算策略21-46

2.1 计算换热管固有频率21-27

2.

1.1 等跨直管的固有频率21-23

2.

1.2 当端跨距为l_1,其它跨距为l时23-24

2.

1.3 当两端跨距分别为l_1,与l_2,其它跨距均为l时24-25

2.

1.4 对其他情况的直管25

2.

1.5 当有轴向力作用时25-26

2.

1.6 U形管的固有频率26-27

2.2 横向流动速度27-31

2.1 进出口第一排管外的横向流速27-30

2.2 进出口处第一排管的横向流速30-31

2.3 流体弹性不稳定计算31-35

2.3.1 临界横流速度31-32

2.3.2 对数衰减率32-35

2.4 漩涡脱落频率计算35-36

2.5 湍流抖振频率计算36-37

2.6 声共振计算37-40

2.7 计算流程图40-43

2.8 补充修正43-46

2.8.1 分区段计算43-44

2.8.2 漩涡脱落计算区域44-46

第3章 案例浅析46-62

3.1 已知工况46-47

3.2 温度分布及B流率47

3.3 相关物性47

3.4 计算换热管固有频率47-48

3.5 横向流动速度48-50

3.5.1 进出口第一排管外的横向流速48-49

3.5.2 进出口处第一排管的横向流速49-50

3.6 临界横流速度的计算50-51

3.7 计算漩涡脱落频率51

3.8 计算湍流抖振频率51-52

3.9 声共振计算52-53

3.10 进出口第一排管相关计算53

3.11 振动判定53-56

3.1

1.1 管束振动判定53-55

3.1

1.2 声振动判定55-56

3.12 与HTRI比较56-57

3.13 误差浅析57

3.14 案例改为NTIW结构计算结果57-62

第4章 管壳式换热器数值模拟62-68

4.1 数值模拟基本论述62-63

4.

1.1 基本求解方程62

4.

1.2 基本模拟历程62-63

4.2 建模求解63-65
4.

2.1 建立模型63-64

4.

2.2 网格划分64-65

4.

2.3 边界条件与计算设置65

4.3 结果浅析65-68
第5章 总结与展望68-70

5.1 总结68

5.2 展望68-70

参考文献70-73
致谢73