換熱器傳熱管流致振動碰磨分析與試驗研究.pdf

1、換熱器在核電站動力設(shè)備中是維持一次側(cè)和二次側(cè)正常運行的樞紐設(shè)備，其運行狀況對于核電站的影響比較重大，因此其安全運行成為了研究的重點。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出現(xiàn)流體誘導(dǎo)振動現(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)重時可能導(dǎo)致傳熱管的破損，因此對換熱器傳熱管與支撐板的微動碰撞以及振動特性研究具有重要的理論意義和工程意義。
　　本文從流體動力學(xué)與振

2、動力學(xué)理論出發(fā)，分析了傳熱管在流體誘導(dǎo)振動下的隨機(jī)激振力，采用數(shù)值模擬的方法分析傳熱管的振動特性，同時運用試驗的方式對傳熱管在不同工況下的固有頻率進(jìn)行了測試。針對以上問題，本文在以下幾個主要方面展開了研究：
　?。?）對換熱器內(nèi)傳熱管產(chǎn)生振動的外部因素進(jìn)行分析，觀察傳熱管在振動時存在的客觀規(guī)律；對橫向流換熱器內(nèi)流體誘導(dǎo)傳熱管振動進(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特性，并對傳熱管振動時的隨機(jī)激振力大小和振動頻率

3、進(jìn)行評估分析。
　　（2）通過計算機(jī)數(shù)值模擬的方法對傳熱管的前六階固有頻率和振型圖進(jìn)行了分析，并且對兩端固支的傳熱管在交變載荷下的振動特性進(jìn)行了有限元分析，得到了傳熱管中間節(jié)點隨時間變化的位移、速度和加速度曲線，并根據(jù)傳熱管振動特性計算了與擋板之間的碰撞力以及振動碰撞頻率。
　?。?）對傳熱管與支撐板之間的微動磨損進(jìn)行了研究，分析了微動的分類及其運動模式，介紹了影響微動的相關(guān)因素。根據(jù)現(xiàn)有資料并進(jìn)一步對計算方法改進(jìn)，將微動磨

4、損的總壽命周期分為微動磨損、裂紋萌生和裂紋擴(kuò)展三個階段，對以上三個階段的循環(huán)壽命分別進(jìn)行分析計算，從而得到傳熱管在破損至不能使用時的總循環(huán)壽命。
　　（4）對傳熱管的固有頻率進(jìn)行了試驗研究，得到直管內(nèi)部加水與不加水時的固有頻率的變化，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)行了對比，數(shù)值模擬的結(jié)果與試驗結(jié)果之間的相差較小。對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于傳熱管的固有頻率的影響進(jìn)行了試驗，得到了傳熱管的固