Введение к работе
Актуальность проблемы . В энергетике, химической и других отрас
лях промышленности широко, используются теплообменные. аппараты- (ТА).
Повышение единичной мощности теплообменников, связанный с 'эти* рост
скоростей теплоносителей, а также, повышение требований к надехности и
безопасности эксплуатации оборудования ставят проблему вибрации труб
ных пучков ТА в ряд наиболее актуальных проблем. Опыт эксплуатации
показывает, что вибрация существенно снижает надежность теплообменни
ков, а в ряде случаев приводит к их аварийному останову и дополни- *
тельным затратам на ремонт оборудования. Поэтому при проектировании и
оценке технико-экономических показателей разрабатываемых ТА важно
уметь определить возможный уровень вибрации' трубных пучков, знать
причины их появления. Известные методы расчета трубных систем не учи
тывают ряда факторов, существенно влияющих на процесс колебаний труб.
В настоящее время в ТА начинают применяться профилыше витые трубы
(ПВТ), повышащие эффективность работы данного оборудования. Необхо
димые сведения о вибрационных характеристиках пучков таких труб, о
механизмах возбуждения колебаний, об аэродинамических силах, действу
ющих на эти трубы со стороны потока теплоносителя в научно-техничес
кой литературе отсутствует. ' -
Диссертационная работа являлась частью комплексной темы по повышению надежности турбоустановок ГЭС и АЭС, выполняемой рядом организаций по координационным планам Госкомитета по науке и технике при СМ СССР (целевая программа ОЦ 002, подпрограмма 0.0І.0І.Ц, задание 09-Н5), Академии наук СССР (комплексная программа "Теплофизика и теплоэнергетика", шифр І.9.І ), Министерства высшего и среднего специального образования РСФСР (программа "Энергетика", подпрограмма "Турбина", п.01, подпрограмма "Энергосистема", п.OS) и решения!! IV и V научно-технических конференций по Свердловску и Свердловской области.
- 4 -с
Целью диссертации является уточнение методики вибрационного расчета трубных систем энергетических ТА путем включения в нее экспериментальных данных, полученных при исследовании характеристик демпфирования - натурных ТА и динамических нагрузок, действующи, на пучки гладких и ПВТ при обтекании поперечным потоком теплоносителя.
Научная новизна. Исследованы особенности возбуждения вибрации поперечно обтекаемых пучков гладких и ПВТ. Впервые получены значения коэффициентов нестационарных сил, действующих на пучок ПВТ в условиях поперечного натекания потока воздуха. Впервые исследовано влияние наличия пленки жидкости на поверхности труб на нестационарные аэродинамические силы и вибрационные характеристики трубных пучков. Проведены исследования конструкционного демпфирования натурных ТА и получены данные о влиянии смещения промежуточных перегородок от соосного с трубой положения на логарифмический декремент.
Практическая ценность. Полученные экспериментальные данные о параметрах вибрации и аэродинамических силах, действующих на,гладкие и ПВТ, а также о величине конструкционного демпфирования позволили уточнить методику динамического расчета трубных систем ТА и тем самым повысить надежность вновь проектируемых теплообменников.
Реализация "работы. Результаты работы внедрены и используются, отделом теплообменного оборудования ТЭС и АЭС НПО "Центральный котлотурбінний институт им.И.И.Ползунова" при расчете и проектировании ТА турбоустановок большой единичной мощности и включены в новое издание руководящих документов (РД 24.271.01-88) по расчету и проектированию поверхностных подогревателей низкого давления и сетевой воды, в ПО "Уральский турбомоторный завод", на электростанциях ПОЭ и Э Свердлов-энерго и Пермьэнерго при оценке надежности работы трубных пучков ТА. Годовой экономический эффект от использования результатов диссертационной работы составил около 100 тыс.рублей.
Аптюбация работы. Основные результаты диссертации докладывались на I Всесоюзной конференции'"Долговечность энергетического оборудования и динамика гидроупругих систем", Миасс , 1986 г; на II Всесоюзной конференции молодше исследователей "Актуальные вопросы теплофизики", Новосибирск, 1987 г.; на Всесоюзной научно-технической конференции "Научные проблемы современного энергетического машиностроения". Ленинград, 1987 г.; на II Всесоюзной научно-технической конференции "Вибрация и вибродиагностика", Горький, 1988 г.; на Всесоюзной научно -технической конференции "Аэроупругость элементов машин и сооружений", Севастополь, .1990 г.: на II Всесоюзной научно-технической конференции "Гидроупругость и долговечность конструкций энергетического, оборудования", Каунас, 1990 г.; на научно-технических семинарах "Динамика гидроупругих систем" в Институте машиноведения им. А.А.Благон-равова АН СССР, Москва, 1982-1989 гг.; на научно- технических конференциях "Актуальные проблемы атомной науки и техники", Свердловск, 1985, 1986 гг.; на научно-технических конференциях "Некоторые актуальные проблемы создания и эксплуатации турбинного оборудования", Свердловск, 1986, 1988 гг. . -
Публикации. Результаты выполненных исследований опубликованы в 12 работах.
Структура и объем работы. Диссертационная' работа состоит из введения, четырех глав, общих выводов, списка литературы из 108 наименований и приложений. Объем работы: ИЗ страниц текста, 61 рисунок. Приложение I содержит текст программы ввода и обработки экспериментальных данных, полученных на аэродинамическом стенде, приложение 2 -документы об использовании и внедрении результатов работы.
