2oiZc'~一zf7化212机械1993桩弯管段有支承的U形管的固有频率聂清德鲞盟：壁一c舌／’)u形管的弯管段加支承后，u形管的固有频率将明显增大，可防止换热器中流体诱发的振动。本文在利用sAP5有限元程序进行分析和数值计算的基础●上，提出了确定U彤管固有频率的简捷计算公式，有助于在工程设计申应用。关键词U形管换热器平面内振动平面外振动固有频率————————一u形管换热器常用来作为动力工业的给管，根据任一平面内的弯曲振动，联列求解水加热器、原予能工业中的蒸汽发生器、化4十方程式便可确定其固有频率。单纯的弯工和炼油工业中的节能设备。其最大特点是管，除考虑弯管平面内的弯曲振动外，再考能完全消除管壳因壁温差太大而产生的温差虑对弯管平面成直角的位移和扭转位移的弯应力。而且，结构简单，造价便宜，便于在曲振动(即平面外的振动)，联列求解6个管间进行清洗。然而由于弯管段的影响，这方程式，也可确定其固有频率(1]。而u形种换热器管束的基频通常是较低的，在横向管在弯管段中部加一简支支承后，要确定其流中容易产生流体诱发的振动。但若在弯管固有频率，需联列求解的方程总数将高达段中部加板条以起到简支支承的效果，u形(2x44-2×6)20个，计算十分繁杂。管的固有频率将显著地增大，有利于抑止振故应寻求简便而又准确的计算方法，以便在动。工程设计时应用。●在u形管换热器中，u形管是由两直管段与一半圆形的弯管段组成的。管子与管板1TEMA公式的结合处可视为固定端，折流板支承管子处TEMA标准推荐下列公式计算u形管可视为简支。在建立振动方程时，单纯的直的最低固有频率(基频)(2]：*天津市白然科学毡盘资助项目。*·聂荷锆，见，1931年e月生，教授，教研室主任。天津市，300072。参试验工作的迁有侯曾毙，高炳军同志。填补了国内一项空白。d．密封系统密封可靠，运转平稳，操b．适宜的滑滑流程及设备，才能保证作维护简单，成功地解决了引进设备机械搅密封填料使用寿命长，本试验选用的润滑流拌压煮器密封的国产化问题。该技术可推广程和设备是合理的。应用到其它行业。c．试验采用自行研制的软填料是成功(收稿阿期1g02—02一l修回日期1992-12—28)的。22第20卷第4期化工机械2O9面内与平面外振动时的一、二阶固有频率：f=KC“√(I)式中E——管予材料的弹性模数，Pa}蛊√昔(2)0J——管子横截面的惯性矩，m；式中L——折流板间距，m；nnm——单位管长的有效质量，kg／m，a——模态常数，与支承条件、模态、如管内、外均为气体时，则只R／L和L／L等密切相关，(L考虑管子本身的质量，为邻近弯管段的支承与弯管直R——弯管中心线的半径，m}径线之间的距离，m)当直管Cu——模态常数，如直管段为对称支段为对称支承时，其值由图3承，其值根据图l确定'如确定}当直管段为非对称支承为非对称支承，则根据图i时，其值由图4确定。确定；I(——系数，K=I．02。R／La．U形管捕模；拄常数(一阶面内振动)●图X／I．b．U形管前模卷常数(=阶厨内振功)三L／R)图i非对称支承时的模态常数Cu2本文推荐的公式笔者在利用SAP5有限元程序对u形管的固有频率进行数值计算与分析的基础上，40．50．60．0．801．0整理出一系列的模态常数图，利用下式就可方便地确定弯管段中部有支承的u形管在平c．U形管的模态常数(一Ⅳr面补振动)2j0化工机械1993年讣讣卦～百R／Ld．Uf#昔的模卷常数(=阶面扑振动)●囤3对称支承时U形管的模态常数a。R，La．U形管的摸态常数(一所面内振动)■一b．U彤昔的辏矗常数(=阶面内振动)一‘图5安验装置示意囤在几种结构参数下经实验测得的U形管的固有频率见表I，为便于比较，表中还列出了根据式(1)、(2)得出的计算值。非对称支承条件下u形管固有频率的实验数据和计】，]算值见表2。表3给出的是在弯管段中部加r·U碓管的模吝常数(一阶面外扼动)支承前后平面外振动一阶固有频率的数值。第20卷第4期化工机械21I计算位ft结构参数振动模蠢宴验值f式(2)偏差．式(1)偏差，一阶506．8521．02．8Ll=0面内二阶6175538．512．8519．38．4．L=0．433m一酐488．0507．34．0面外=酐563．0527．38．1一阶455．3482．76．0Ll=0．1m面内二阶5037626．3．8．408．010．4●L=0．4m一