螺旋板換熱器流體誘發振動

流體誘發振動廣泛存在于眾多工業領域中，特別是流體外掠螺旋板換熱器傳熱管造成傳熱管振動的問題；在全世界范圍內，螺旋板換熱器傳熱管的破裂是核電廠運行中最為重要的安全事故之一，原因是傳熱管的破裂會造成放射性物質的外泄和冷卻劑流失事故的發生，因此避免流致振動對于螺旋板換熱器的安全運行至關重要。

目前公認的４種流體誘發振動的作用機理為：流彈失穩、漩渦脫落、湍流抖振和聲共振其中，流彈失穩是流體力和螺旋管運動相互作用的結果；在流體流速很高的情況下，流 體 給予螺旋管的能量大于螺旋管自身阻尼所消耗的能量時，螺旋管將在短時間內產生大幅度的振動，并由此造成失效甚至破裂，因此流彈失穩被認為是最為重要的激振機理。

而湍流抖振是由于湍流在螺旋管表面產生了隨機性的壓力脈動造成螺旋管發生振動，雖然它不會在短時間內使傳熱管失效，但長期的小幅振動會在傳熱管和支承處不斷發生碰撞、磨損，造成螺旋管的損壞；Connors針對直管管束開展了流致振動的研究，并首先提出了流彈失穩臨界流速的判別式；Pettigrew等針對兩相流下的管束流致振動開展了實驗研究，并提出了適用于兩相流的流彈失穩臨界流速判別式和湍流抖振激勵推薦準則。

直管管束的流彈失穩與管束排布方式和支承形式密切相關而螺旋管式換熱器中螺旋管束的排布方式較為單一。每一層中的螺旋管幾何形狀相同，按一定間距沿軸向排列；上下管之間通過鋸齒狀的墊片進行固定，上下管的管間距即為墊片的齒條寬度，層與層之間的墊片接觸但不固定；為增強換熱，層與層 之 間 的螺旋管逆向排列，從內層到外層的螺旋板換熱器直徑沿徑向均勻增加，螺旋管的支承數就是鋸齒狀墊片沿螺旋管周向布置的數量。