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大型熱風爐換熱器共鳴現象的分析

點擊:2074 日期:[ 2014-04-26 22:55:16 ]
作者:馬瀏軒, 王治國, 韓慶林, 王俊發摘 要: 對大型熱風爐換熱器的共鳴現象及影響共鳴現象的參數進行了分析,在理論上給出了換熱器共鳴的臨界值及數學表達式,并提出避免換熱器共鳴的設計方法,并給出了實際工程中所應采用的技術措施.關鍵詞: 換熱器;共鳴;駐波;激振頻率 引 言隨著糧食烘干機械的發展,熱風爐的需求量逐漸增加.然而,對于大型熱風爐,換熱器共鳴現象時有發生,嚴重影響著換熱器的使用壽命和操作者的身體健康.我們在黑龍江省寶泉嶺管理局的糧食處理中心的大型換熱器(換熱面積637m2)設計施工過程中,就出現了極其明顯的共鳴共振現象.在開機初期共鳴現象嚴重,隨著溫度的升高,共鳴現象逐漸減弱,在溫度為120℃時,共鳴現象最弱,但即使此時操作者正常作業仍然受到影響,所以有必要對該現象給予重視和處理.1 產生共鳴現象的理論分析聲共鳴或聲共振是由橫向流動的氣體所激發的,它是由于環繞管子(換熱器)的聲學駐波振動引起的.氣體橫向流過管束、管箱時,在流場中存在一個與平均流速方向垂直的駐波,該駐波既垂直于換熱器管又垂直于氣流流向.當換熱器中某種激振頻率與該駐波頻率相接近時就可能發生共振,另外駐波頻率與換熱器結構,如殼體、換熱管的固有頻率相一致時,也會發生共振.r—定壓比熱容與定容比熱容之比.空氣的氣體分子量Mg為28.97kgmole,γ=1.4,典型的基頻、二階頻和三階頻的駐波如圖1所示.駐波通常在45°或90°排列的管束幾何結構的通道中形成,因為在這些管束布置圖形中所需的激振能為最小.按Barrington認為,聲振動在置正方(45°)管束布置中比其他管束布置發生的頻繁.盡管轉置正方排列幾何結構呈現出對流體彈性不穩定阻力為最大,但常伴有強的聲駐波.因而這種管束布置不適于殼程氣體介質情況應用.管束的充實度對聲速的效應.對于管殼式換熱器,在殼程流體中的實際聲速C,由于管子的存在而會減小,聲速的減小率主要取決于管子布置的充實度比σ,以及附加質量系數Cm的弱函數.因此,通過管束2 防止聲共鳴振動的進一步(1)在設計上換熱器各參數選擇進一步優化,使氣流通過時的頻率與其駐波頻率及該換熱器固有頻率有較大差異,避免共振、共鳴現象.(2)在換熱器空氣進口前,加多孔防振擋板,使氣流不規則地進入換熱器,改變其頻率及氣流速度.(3)在換熱器內加折流葉板,使換熱器內氣流流動不一致,也改變了氣流頻率避免了共振、共鳴現象.參考文獻:[1] 朱聘冠.換熱器原理及計算[M].北京:清華大學出版社,1999.10(第二版)[2] 程林.換熱器內流體誘導振動[M].北京:科學出版社,2001.5.[3] 錢頌文.換熱器設計手冊[M].北京:化學工業出版社(第一版),2002.8.[4] 沈林生.農產品加工機械[M].北京:機械工業出版社,1988.11(第一版).
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