如何處理熱交換器振動(dòng)

隨著生產(chǎn)規(guī)模的擴(kuò)大，熱交換器的大小、流體的流速、支撐的跨度也相應(yīng)地超過(guò)了允許的限度，相應(yīng)地，調(diào)節(jié)的剛度降低，發(fā)生振動(dòng)的可能性增加。壓力容器振動(dòng)會(huì)伴隨著管道的泄漏、磨損、疲勞、斷裂、甚至刺耳的噪音，不僅會(huì)降低設(shè)備的壽命，還會(huì)危害人們的健康。振動(dòng)一旦形成事故，往往需要很長(zhǎng)時(shí)間來(lái)分析。影響振動(dòng)的因素錯(cuò)綜復(fù)雜，阻尼作用的大小難以準(zhǔn)確估計(jì)，管道磨損和破壞的速度難以確定，無(wú)法用簡(jiǎn)單的數(shù)學(xué)公式解釋?zhuān)梢哉f(shuō)是迄今為止的理論計(jì)算法。還不能用于從工程實(shí)際中準(zhǔn)確分析振動(dòng)。與熱交換器相關(guān)的現(xiàn)有規(guī)范中對(duì)振動(dòng)分析方法和隔振設(shè)計(jì)指南缺乏明確的規(guī)定。然而，事實(shí)證明，如果在設(shè)計(jì)時(shí)能夠利用現(xiàn)有的研究結(jié)果，對(duì)熱交換器振動(dòng)采取必要的估計(jì)、分析和隔振措施，一些破壞性振動(dòng)在很大程度上是可以避免的。

如果預(yù)測(cè)結(jié)果有可能發(fā)生振動(dòng)，則可以采取以下防震和減震措施：

(1)減少殼側(cè)的流速。如果殼側(cè)流不變，則可以增加管道距離。當(dāng)設(shè)計(jì)中存在壓降限制時(shí)，此方法更可行，但增加抽殼直徑或增加管道長(zhǎng)度。如果將原來(lái)在外殼兩端的單口、出口(流體繞過(guò)擋板一次性流過(guò)外殼)改為中、出口兩端的分流換熱器，將流體分成兩半，從外殼的一端流出，可以大大降低交叉流動(dòng)速度。

(2)提高管道的固有頻率。熱交換器管道的固有頻率與支撐跨距的平方成反比，因此減少管道的支撐跨距是增加管道固有頻率的方法。如果不從拱形擋板的縫隙中排出管道，則原來(lái)的每一個(gè)間隙都需要擋板，這樣可以減少支撐的跨距，從而提高固有頻率。據(jù)說(shuō)這種方法能解決振動(dòng)問(wèn)題。如果需要，還可以在兩個(gè)擋板之間添加中間支撐板(兩端都被切割的支撐板)。這在不影響壓降的情況下對(duì)傳熱有一定幫助。通過(guò)更改管道或增加管道壁厚，也可以提高固有頻率，但影響不大。

(3)提高聲振頻率。在抽殼中插入減振板，使寬度方向與交叉流動(dòng)方向平行，長(zhǎng)度方向與管道軸平行。這樣會(huì)增加聲波振動(dòng)頻率，與旋渦和湍流晃動(dòng)頻率不一致。減振板的位置應(yīng)在聲振波的波浪上。

(4)在結(jié)構(gòu)上增加擋板或中間支撐板的厚度，以減少孔間距恒定時(shí)管道的剪切效果，增加系統(tǒng)的阻尼。在擋板管孔兩側(cè)加工倒角對(duì)減少振動(dòng)的破壞有一定的效果。除了在結(jié)構(gòu)上避免振動(dòng)外，影響運(yùn)行中的換熱器的幾個(gè)因素(如防止殼體泄漏速度超過(guò)振動(dòng)分析允許的限度，短時(shí)間超速也不利于換熱器的壽命)。