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大型热风炉换热器共鸣现象的分析

点击:932 日期:[ 2014-04-26 22:55:16 ]
作者:马浏轩, 王治国, 韩庆林, 王俊发摘 要: 对大型热风炉换热器的共鸣现象及影响共鸣现象的参数进行了分析,在理论上给出了换热器共鸣的临界值及数学表达式,并提出避免换热器共鸣的设计方法,并给出了实际工程中所应采用的技术措施.关键词: 换热器;共鸣;驻波;激振频率 引 言随着粮食烘干机械的发展,热风炉的需求量逐渐增加.然而,对于大型热风炉,换热器共鸣现象时有发生,严重影响着换热器的使用寿命和操作者的身体健康.我们在黑龙江省宝泉岭管理局的粮食处理中心的大型换热器(换热面积637m2)设计施工过程中,就出现了极其明显的共鸣共振现象.在开机初期共鸣现象严重,随着温度的升高,共鸣现象逐渐减弱,在温度为120℃时,共鸣现象最弱,但即使此时操作者正常作业仍然受到影响,所以有必要对该现象给予重视和处理.1 产生共鸣现象的理论分析声共鸣或声共振是由横向流动的气体所激发的,它是由于环绕管子(换热器)的声学驻波振动引起的.气体横向流过管束、管箱时,在流场中存在一个与平均流速方向垂直的驻波,该驻波既垂直于换热器管又垂直于气流流向.当换热器中某种激振频率与该驻波频率相接近时就可能发生共振,另外驻波频率与换热器结构,如壳体、换热管的固有频率相一致时,也会发生共振.r—定压比热容与定容比热容之比.空气的气体分子量Mg为28.97kgmole,γ=1.4,典型的基频、二阶频和三阶频的驻波如图1所示.驻波通常在45°或90°排列的管束几何结构的通道中形成,因为在这些管束布置图形中所需的激振能为最小.按Barrington认为,声振动在置正方(45°)管束布置中比其他管束布置发生的频繁.尽管转置正方排列几何结构呈现出对流体弹性不稳定阻力为最大,但常伴有强的声驻波.因而这种管束布置不适于壳程气体介质情况应用.管束的充实度对声速的效应.对于管壳式换热器,在壳程流体中的实际声速C,由于管子的存在而会减小,声速的减小率主要取决于管子布置的充实度比σ,以及附加质量系数Cm的弱函数.因此,通过管束2 防止声共鸣振动的进一步(1)在设计上换热器各参数选择进一步优化,使气流通过时的频率与其驻波频率及该换热器固有频率有较大差异,避免共振、共鸣现象.(2)在换热器空气进口前,加多孔防振挡板,使气流不规则地进入换热器,改变其频率及气流速度.(3)在换热器内加折流叶板,使换热器内气流流动不一致,也改变了气流频率避免了共振、共鸣现象.参考文献:[1] 朱聘冠.换热器原理及计算[M].北京:清华大学出版社,1999.10(第二版)[2] 程林.换热器内流体诱导振动[M].北京:科学出版社,2001.5.[3] 钱颂文.换热器设计手册[M].北京:化学工业出版社(第一版),2002.8.[4] 沈林生.农产品加工机械[M].北京:机械工业出版社,1988.11(第一版).
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