50mm”的不合理要求 2.放宽了U形弯管中小R的椭圆度要求,并规定Ri<2.5do时,U形弯管的椭圆度按小 于等于15%验收。 卡门旋涡与塔振动 天津大学化工学院副教授谭蔚 高耸的圆柱形钢制塔器是化工与石油化工生产中广泛应用的设备,一般约占工厂设备投 资总额的10-25%。随着大型化工企业的兴起与发展,高度与直径比大的塔器数量逐渐增多 塔振动的事故便频繁发生。1994年6月下旬,天津十四万吨乙烯工程中的高75米、重115 吨的乙烯精馏塔,每逢刮四级风时,在与风垂直的方向上,便剧烈地摇晃起来,塔顶振幅为 半米多,并伴随着很大的响声。据不完全的调查,近十年来,我国吉林、山东、盘锦、兰州 等地的化工厂中都曾发生大型精馏塔振动的事故,塔顶振幅最大的一次是14米!由于各个 塔的固有频率不同,振动时的风力,有的高达八级,有的仅三、四级。持续的剧烈振动不仅 无法维持生产的正常运行,还将使塔体应力过大,形成疲劳裂纹,甚至导致设备的破坏,人 员的伤亡,生产的停顿。如果遇到更大的风力,发生高振型的振动,危害性就更大了。 当风以一定的速度绕流圆柱形的塔设备时,将在两个方向上产生振动。一种是顺风向的 振动,振动的风向与风的流向一致:;另一种是横风向的振动,振动的方向与风的方向垂直 也称风的诱发振动。在一定速度范围内,风在圆柱形的塔设备背后的两侧周期性交替地形成 旋涡并以相当确定的频率从柱体表面上脱落,在尾流中有规律地交错排列成两行,这就是通 常所说的卡门旋涡(见图1)。当旋涡的频率等于或接近塔设备固有频率,便会产生共振, 这便是风诱发的振动。 图1.卡门涡街 安装在室外的圆柱形设备一般同时存在顺风向和横风向振动,而横风向风振往往不容忽 视,甚至可能占到主导地位,比如:1972年上海一座高烟囱在台风中实测横风向位移比顺 风向大得多。历史上曾因风诱发振动而造成灾难性的事故。位于美国塔珂玛海峡上跨长853 米的大悬桥,在19米/秒的风速下,只经历1小时,便断裂坠毁。从五十年代至今,美、英、 日、德、加、荷、捷等国都曾相继发生髙耸的圆柱形设备,如塔设备、烟囱、电视塔、灯柱 等剧烈振动甚至破坏的事例。在大海中,障碍物在共振时受到的侧向力比空气中的要大得多 正因如此,位于美国新泽西洲的一座近海石油钻井平台葬入大海。从潜艇潜望镜里看到的目 标也将因镜杄的振动变得模糊不清。从卫星拍摄的照片上还曾看到海水流经小岛时产生的卡 门旋涡。架空电线的固有频率如果与卡门旋涡的频率一致,不仅发生抖动,还会发生翁鸣声, 就像用力拨动琴弦一般。 不仅风可能诱发高耸的塔设备发生振动,流体也可能诱发管束的振动。电场的空气预热 器中有许多传热管,当热的废气在管外流过形成的旋涡的频率等于空腔内的声频,便会引起 声共振。散发的噪声最高的记录是169分贝,比喷气式飞机发出的噪声还要大,远远超过人 耳正常情况下承受的能力。在列管式换热器中,为了获得较好的传热效率与更大的生产能力, 换热设备通常采取强化传热与设备大型化的措施。由于一般不可能将这些设备的结构设计成 具有承受流体力最小的尺寸和形状,这样的结构从流体动力学和结构动力学的角度来看是属 于不良绕流物体,故流体诱发振动的事故不断发生,使换热管相互碰撞、磨损从而导致泄漏50mm”的不合理要求。 2.放宽了 U 形弯管中小 R 的椭圆度要求，并规定 Ri<2.5do 时，U 形弯管的椭圆度按小 于等于 15％验收。 卡门旋涡与塔振动 天津大学化工学院 副教授 谭 蔚 高耸的圆柱形钢制塔器是化工与石油化工生产中广泛应用的设备，一般约占工厂设备投 资总额的 10~25%。随着大型化工企业的兴起与发展，高度与直径比大的塔器数量逐渐增多， 塔振动的事故便频繁发生。1994 年 6 月下旬，天津十四万吨乙烯工程中的高 75 米、重 115 吨的乙烯精馏塔，每逢刮四级风时，在与风垂直的方向上，便剧烈地摇晃起来，塔顶振幅为 半米多，并伴随着很大的响声。据不完全的调查，近十年来，我国吉林、山东、盘锦、兰州 等地的化工厂中都曾发生大型精馏塔振动的事故，塔顶振幅最大的一次是 1.4 米！由于各个 塔的固有频率不同，振动时的风力，有的高达八级，有的仅三、四级。持续的剧烈振动不仅 无法维持生产的正常运行，还将使塔体应力过大，形成疲劳裂纹，甚至导致设备的破坏，人 员的伤亡，生产的停顿。如果遇到更大的风力，发生高振型的振动，危害性就更大了。 当风以一定的速度绕流圆柱形的塔设备时，将在两个方向上产生振动。一种是顺风向的 振动，振动的风向与风的流向一致；另一种是横风向的振动，振动的方向与风的方向垂直， 也称风的诱发振动。在一定速度范围内，风在圆柱形的塔设备背后的两侧周期性交替地形成 旋涡并以相当确定的频率从柱体表面上脱落，在尾流中有规律地交错排列成两行，这就是通 常所说的卡门旋涡（见图 1）。当旋涡的频率等于或接近塔设备固有频率，便会产生共振， 这便是风诱发的振动。 图 1. 卡门涡街 安装在室外的圆柱形设备一般同时存在顺风向和横风向振动，而横风向风振往往不容忽 视，甚至可能占到主导地位，比如：1972 年上海一座高烟囱在台风中实测横风向位移比顺 风向大得多。历史上曾因风诱发振动而造成灾难性的事故。位于美国塔珂玛海峡上跨长 853 米的大悬桥，在 19 米/秒的风速下，只经历 1 小时，便断裂坠毁。从五十年代至今，美、英、 日、德、加、荷、捷等国都曾相继发生高耸的圆柱形设备，如塔设备、烟囱、电视塔、灯柱 等剧烈振动甚至破坏的事例。在大海中，障碍物在共振时受到的侧向力比空气中的要大得多。 正因如此，位于美国新泽西洲的一座近海石油钻井平台葬入大海。从潜艇潜望镜里看到的目 标也将因镜杆的振动变得模糊不清。从卫星拍摄的照片上还曾看到海水流经小岛时产生的卡 门旋涡。架空电线的固有频率如果与卡门旋涡的频率一致，不仅发生抖动，还会发生翁鸣声， 就像用力拨动琴弦一般。 不仅风可能诱发高耸的塔设备发生振动，流体也可能诱发管束的振动。电场的空气预热 器中有许多传热管，当热的废气在管外流过形成的旋涡的频率等于空腔内的声频，便会引起 声共振。散发的噪声最高的记录是 169 分贝，比喷气式飞机发出的噪声还要大，远远超过人 耳正常情况下承受的能力。在列管式换热器中，为了获得较好的传热效率与更大的生产能力， 换热设备通常采取强化传热与设备大型化的措施。由于一般不可能将这些设备的结构设计成 具有承受流体力最小的尺寸和形状，这样的结构从流体动力学和结构动力学的角度来看是属 于不良绕流物体，故流体诱发振动的事故不断发生，使换热管相互碰撞、磨损从而导致泄漏