振動所造成的危害已如前述,因而在設計時就應考慮到把流體誘發振動的可能性降到最低限度,消除熱交換器管束產生激振的一切可能,是防止振動最根本的辦法,因而對管殼式熱交換器進行振動的預測或校核,應該作為保證熱交換器安全運行的重要一環來做好,在GB/T151一2014的附錄C中提供了用來判別產生振動的判據,可作參考。
但是振動并不一定造成機械損壞,許多熱交換器雖有振動但并沒有出現事故。當然這并不等于對振動可以熟視無睹。當預測結果有可能發生振動時,可以采取以下一些防振和減振措施。
(1)降低殼側的流速。假如殼側流量不變,可以增大管距。當設計中有壓降限制時,這種方法比較可行,但會增大殼體直徑或增加管子長度。
如果把原來位于殼體兩端的單進、出口(流體繞過折流板一次流過殼體)改成進口在中間、出口在兩端的分流式熱交換器,將流體分成兩半從殼體任一端流出,如圖2.46所示那樣,可以大大降低橫流速度。
(2)增加管子的固有頻率。管子的固有頻率與支承跨距的平方成反比,因而減小管子的支撐跨距是增加管子固有頻率最有效的方法。
若在弓形折流板的缺口處不排管,可以使原來每間隔一塊折流板才有支承的那些跨距得到縮短,提高固有頻率。據稱這種方法能最有效地解決振動問題),其結構如圖2.47所示。若有需要,還可在兩塊折流板之間加中間支持板(兩頭都切去的支持板,如平面圖中的虛線所示那樣),它對壓降并無影響而對傳熱有一定好處。用改變管材或增加管壁厚度的方法也能增加固有頻率,但其影響不是很大。
(3)提高聲振頻率。在殼體內插入減振板,使其寬度方向與橫流方向平行而其長度方向與管子軸線平行,這樣可提高聲振頻率,使它與渦流脫落以及湍流抖振的頻率不一致。減振板的位置,應在聲振動駐波波形的波腹上。
(4)從結構上,增加折流板或中間支持板的厚度,當孔的間隙一定時,能減輕對管子的剪切作用并增加系統的阻尼,在折流板管孔兩邊加工倒角,對于減小振動的破壞有一定的作用。
除了從結構上注意避免振動之外,還必須注意對運行中的熱交換器有影響的一些因素,例如:不讓殼程流速超過振動分析所允許的界限,即使是短時間的超速,也對熱交換器的使用壽命不利。
最近十多年來,國內外采用了一種折流桿式熱交換器,被認為在解決振動和降低壓降方面都具有良好的性能。