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,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)

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