3.2　对于管壳式换热器

Aspen EDR软件热力计算中，可以在“Input/Program Options/Methods/Correlations”里面设置振动分析的方法，可以运用HTFS分析方法或者TEMA分析方法，亦可两种分析方法兼用。计算结束以后，在“Results/Thermal/Hydraulic Summary/Vibration & Resonance Analysis”报告页中查看分析报告。通过分析报告可以看出，在EDR管壳式换热器的设计中，无论是使用HTFS自带的判据方法，还是使用TEMA的方法［TEMA方法即《美国管式换热器制造商协会标准（TEMA）》（1999版）第六章流体诱导振动所述的计算方法］，或者两者都使用，只要选择校核方法，软件都会自动校核，并在相应的结果栏中给定最后的计算结果。对于计算报错的地方，结果栏目会直接给出，以指导设计者去调整当前的设计。但是对于那些非常接近极限值的工况，报告并不会报错。这就要求设计者需要知道判断振动的原理，即前面阐述的判据，并从专业的角度去判断和调整它们。

对管壳式换热器换热管的振动进行判断时，一些理论参数会经常用到，这包括：

W/WC——实际质量流量和发生弹性不稳定振动下的临界质量流量之比；

　fv——卡门旋涡频率（旋涡脱落频率），Hz；

　fn——固有频率，Hz；

　fa——声频率，Hz；

　ft——湍流抖振频率，Hz；

　 v——横流速度，m/s；

　vc——临界横流速度，m/s。

根据上述参数值，进行管壳式换热器振动可能性的判断，按照流体性质分别形成如下判据：

壳程流体为气体或者液体时，当出现下列条件之一时，管束可能发生振动和破坏：

① 卡门旋涡频率fv与换热管固有频率fn之比大于0.5，且W大于WC；

② 湍流抖振频率ft与换热管固有频率fn之比大于0.5，且W大于WC；

③ 横流速度v大于临界横流速度vC。

壳程流体为气体或者蒸汽时，当出现下列条件之一时，管束可能发生振动和破坏：0.8fv<fa<1.2fv或者0.8ft<fa<1.2ft。

“锁定”效应的发生也会给设备带来危害，各种机制的频率如果满足如下所示，就可能会引起“锁定”效应。

0.8<fv/fn<1.2；

0.8<fv/fa<1.2；

0.8<ft/fn<1.2；

0.8<ft/fa<1.2。

图3-1给出了Aspen EDR软件提供的分析报告的界面图例。