过程装备成套技术第二版课件 教学课件 ppt 作者 黄振仁 魏新利 主编二版课件 第6章6 6.PPT

6 压力管道 6.1 压力管道的基本慨念及设计的一般要求 6.2 管道组成件 6.3 装置用管道设计 6.4 管道设计图 6.5 管道应力分析 6.6 管道的振动 6.6 管道的振动 6.6.1 往复式压缩机管道振动分析及对策 6.6.2 管道的液击与对策 6.6.3 气液两相流引起的管道振动 6.6 管道的振动 引起管道系统振动的原因，大致可分为三类 回转机械（如压缩机、泵）的回转部分动平衡不良而引起的振动，此振动传递给与他连接的管道，将引起管道振动 管道内气体或液体的不稳定流而引起的振动，如往复式机泵管道内流体周期性脉动引起的管道振动，液击产生的冲击波引起的管道振动等，汽液两相流也会引起管道振动 外力引起的管道振动，如强大的风力横向对着管道吹时，在管线的背风面产生卡曼涡流引起的管道振动，地震引起的管道振动等 6.6.1 往复式压缩机管道振动分析及对策 6.6.1.1 往复式压缩机管道振动原因分析 ⑴ 气流脉动引起管道振动 ⑵ 气柱共振与机械共振 6.6.1.2管道振动的防治对策 ⑴ 消减气流脉动 ⑵ 改进管道系统结构，消减管道振动 ⑴ 气流脉动引起管道振动 往复式压缩机管道振动原因 由于机器运动机构的动平衡差或基础设计不当，压缩机往复运动惯性力使机组发生振动。 由于气流压力脉动引起，往复式压缩机在运行时，吸气和排气均是间歇性的，两者交替进行。 此外，活塞运动速度又是变化的，这种现象必然造成气流压力脉动，较大的压力脉动会引起管道和机器设备的很大振动 。 实践证明，生产过程中遇到的往复式压缩机管道振动绝大部分是由气流脉动引起的。要缓解管道振动，首要的问题是减小气流压力脉动 。 ⑴ 气流脉动引起管道振动2 往复式压缩机管道内的气流压力呈脉动状态，压力随时间的变化如图6.30所示，气流脉动大小用压力不均匀度来表示 δ=(Pmax-Pmin)/Pm×100% δ——气体压力不均匀度,% ； Pmax、Pmin——在一个循环中 最大、最小气体压力(MPa)； Pm——在一个循环中平均气体压力,(MPa)， 管道的气流压力不均匀度δ值越大，振动频率越高，则振动的能量越大，对管道带来破坏的可能性也越大对往复式压缩机管道中的气体压力不均匀度需要规定许用值 。前苏联列宁格勒化工机械研究院对大型对置式压缩机的许用压力不均匀度［δ］提出了一个标准，见表6.9 其他国家和学者也提出了其他一些确定［δ］的方法。尼米兹（Water W .Von Nimitz）建议用下面的经验公式计算［δ］: 压缩机与缓冲器之间的管道，压力不均匀度的许用值在5~7%以下是合适的。也可用下式计算其许用值， 式中ε——气缸的压缩比 管道振动振幅的许用值及 危险值可参考图6-39。  ⑵ 气柱共振与机械共振 ① 气柱固有频率与共振管长 ② 管道系统的机械共振 ① 气柱固有频率与共振管长 管道系统内所充满的气体称为气柱。气体可以压缩，膨胀，具有一定的弹性，因而气柱是一个具有连续质量的弹性振动系统，在一定的激发作用下会产生振动。 压缩机气缸周期性地向管道吸气和排气，就是对管道中气柱的激发，使气柱产生振动，即气流脉动。 根据管道长度和管道两端边界条件等，气柱有一系列固有频率，叫气柱固有频率。 当压缩机的激振频率与管道的气柱固有频率接近时，就会产生气柱共振，这时管道内气流脉动将非常强烈。 管道的气柱固有频率 由平面波动理论推导可得到管道内上游点和距上游点的距离为l处的下游点之间脉动压力和脉动速度的关系表达式 管道的气柱固有频率2 ⅰ. 图6-40(a)所示为一端封闭，另一端开口（如一端为压缩机气缸，另如一端为容积较大的容器）的简单管道，封闭端的脉动速度u=0，而脉动压力p≠0；在开口端，p=0而 u≠0。在求气柱固有频率时，为方便起见，可以把端点不为零的p或 u设为1（当然也可以设为任意不为零的其他值，它不会影响气柱固有频率）