关于GB/T 151和TEMA标准中流体诱发振动的分析

夏春杰，陈永东，吴晓红，于改革

(合肥通用机械研究院有限公司，合肥 230031)

0 引言

近年来，由于换热设备的大型化发展，随之带来的流体诱导振动问题层出不穷，严重影响设备的可靠性运行[1-8]。TEMA标准第八版已将“流体诱发振动”从推荐实行改为了正文，也足见流体诱导振动对设备设计的重要性。换热器的振动机理一般分为：弹性振动、卡门漩涡激振、湍流抖振。其中固有频率、临界流速、卡门漩涡振幅、卡门漩涡频率、湍流抖振振幅、湍流抖振频率是判定设备是否发生振动破坏的关键参量。

现在对流体诱导振动的工程计算主要参考GB/T 151和TEMA标准，但这两个标准在各振动因子的计算和选取上又存在差别，对判定设备是否会发生流体诱导振动破坏带来了不确定性。本文结合GB/T 151—2014《热交换器》和TEMA—2019《列管式换热器制造商协会》最新标准，对影响直管和U形管固有频率的结构因素，影响临界流速的比例系数Kc、指数b，影响卡门漩涡频率的斯特罗哈数St，影响卡门漩涡振幅和湍流抖振振幅的对数衰减率δ进行比较系统的对比分析。并结合试验数据对GB/T 151和TEMA标准中的计算误差进行对比，以期为换热器振动分析提供有价值的参考。

1 固有频率

1.1 直管固有频率

换热管的固有频率是影响流体诱导振动的重要因素，TEMA标准对某一n跨换热管固有频率计算，简化为n个独立的无支撑跨距，对每一单独的无支撑跨距进行计算后，选择最小固有频率值作为此换热管的固有频率。GB/T 151计算时则基于一整根换热管进行考虑。……