換熱器傳熱管流致振動(dòng)碰磨分析與試驗(yàn)研究.pdf

1、換熱器在核電站動(dòng)力設(shè)備中是維持一次側(cè)和二次側(cè)正常運(yùn)行的樞紐設(shè)備，其運(yùn)行狀況對(duì)于核電站的影響比較重大，因此其安全運(yùn)行成為了研究的重點(diǎn)。在換熱器內(nèi)，在殼程流體和管程流體的雙重作用下，傳熱管不可避免的會(huì)出現(xiàn)流體誘導(dǎo)振動(dòng)現(xiàn)象，導(dǎo)致傳熱管與支撐板之間產(chǎn)生隨機(jī)碰撞，傳熱管壁厚一般為1~1.5mm之間，碰撞磨損嚴(yán)重時(shí)可能導(dǎo)致傳熱管的破損，因此對(duì)換熱器傳熱管與支撐板的微動(dòng)碰撞以及振動(dòng)特性研究具有重要的理論意義和工程意義。
　　本文從流體動(dòng)力學(xué)與振

2、動(dòng)力學(xué)理論出發(fā)，分析了傳熱管在流體誘導(dǎo)振動(dòng)下的隨機(jī)激振力，采用數(shù)值模擬的方法分析傳熱管的振動(dòng)特性，同時(shí)運(yùn)用試驗(yàn)的方式對(duì)傳熱管在不同工況下的固有頻率進(jìn)行了測(cè)試。針對(duì)以上問題，本文在以下幾個(gè)主要方面展開了研究：
　?。?）對(duì)換熱器內(nèi)傳熱管產(chǎn)生振動(dòng)的外部因素進(jìn)行分析，觀察傳熱管在振動(dòng)時(shí)存在的客觀規(guī)律；對(duì)橫向流換熱器內(nèi)流體誘導(dǎo)傳熱管振動(dòng)進(jìn)行分析，研究傳熱管在殼程流體和管程流體共同作用下的振動(dòng)特性，并對(duì)傳熱管振動(dòng)時(shí)的隨機(jī)激振力大小和振動(dòng)頻率

3、進(jìn)行評(píng)估分析。
　　（2）通過計(jì)算機(jī)數(shù)值模擬的方法對(duì)傳熱管的前六階固有頻率和振型圖進(jìn)行了分析，并且對(duì)兩端固支的傳熱管在交變載荷下的振動(dòng)特性進(jìn)行了有限元分析，得到了傳熱管中間節(jié)點(diǎn)隨時(shí)間變化的位移、速度和加速度曲線，并根據(jù)傳熱管振動(dòng)特性計(jì)算了與擋板之間的碰撞力以及振動(dòng)碰撞頻率。
　　（3）對(duì)傳熱管與支撐板之間的微動(dòng)磨損進(jìn)行了研究，分析了微動(dòng)的分類及其運(yùn)動(dòng)模式，介紹了影響微動(dòng)的相關(guān)因素。根據(jù)現(xiàn)有資料并進(jìn)一步對(duì)計(jì)算方法改進(jìn)，將微動(dòng)磨

4、損的總壽命周期分為微動(dòng)磨損、裂紋萌生和裂紋擴(kuò)展三個(gè)階段，對(duì)以上三個(gè)階段的循環(huán)壽命分別進(jìn)行分析計(jì)算，從而得到傳熱管在破損至不能使用時(shí)的總循環(huán)壽命。
　　（4）對(duì)傳熱管的固有頻率進(jìn)行了試驗(yàn)研究，得到直管內(nèi)部加水與不加水時(shí)的固有頻率的變化，并且將不加水情況下的傳熱管與數(shù)值模擬的結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比，數(shù)值模擬的結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果之間的相差較小。對(duì)U型傳熱管進(jìn)行了不同固定位置與數(shù)量以及固定松緊程度對(duì)于傳熱管的固有頻率的影響進(jìn)行了試驗(yàn)，得到了傳熱管的固