Гідропружні явища в теплообмінних апаратах

Анотація

Робота виконана на прохання ТОВ “ЕКОМ” з метою дослідження  та формулювання експертного висновку стосовно можливої причини аварії, що сталася у трубних решітках двох кожухотрубних теплообмінних апаратів виробництва WTK (Італія), тип DPE 1400, які були  встановлені в якості випарників теплонасосної установки. Встановлено, що узгоджена фірмою-виробником та замовником зміна кута підключення вхідного патрубка потоку води до теплообмінного апарату з початковою метою зниження його гідравлічного опору натомість призвела до порушення розрахункової гідравлічної схеми обтікання трубного пучка через невісесиметричність його компоновки. Як результат, в частині пучка труб з максимальною відстанню між проміжними опорами, яка опинилась в зоні найбільш несприятливого режиму обтікання, виникли резонансні гідропружні вібрації та руйнування труб з неприпустимим потраплянням води до фреонового тракту теплообмінного апарата. З’ясовано причину резонансних автоколивань трубок: вони збуджуються завдяки турбулентним пульсаціям потоку та періодичним відривом вихорів від поверхонь труб з частотами, близькими до частот власних коливань трубок, причому зона синхронізації частот виявилась досить широкою і складає 0,9–1,3. Отримано значення критичних швидкостей обтікання трубок з урахуванням інтерференції обтікання суміжних трубок, гідродинамічних та пружнодеформівних особливостей взаємодії рідини та трубок. Результати розрахункового аналізу  показали повну відповідність з даними математичного моделювання робочих процесів теплообмінників на підставі програми AVOGADRO {Standards of the Tubular Exchanger Manufactures Association («TEMA»), USA}.