Modul RBSA
Was kann das Programm?
Untersucht werden sowohl Rohrbündelwärmeübertrager mit zwei festen Rohrplatten als auch U-Rohr Wärmeübertrager. Die Berechnung erfolgt nach TEMA (Tubular Exchanger Manufacturers Association). Aufgrund der Komplexität der Problemstellung, deckt die TEMA-Garantie Schwingungsschäden jedoch nicht ab.
Berechnet wird die Schwingungsanregung der Rohre und des Rohrbündels durch folgende Mechanismen:
Fluidelastische Instabilität
Die einzelnen Rohre des Rohrbündels sind über das sich dazwischen befindliche Fluid wie über Federn fluid-elastisch miteinander gekoppelt. Charakteristisch ist ein plötzlich sehr großer Amplitudenanstieg bei einer kritischen Strömungsgeschwindigkeit. Die Folge sind Kurzzeitschäden durch Beschädigung der Rohr-Rohrbodenverbindung, Anschlagen der Rohre an benachbarte Rohre und Schlagen der Rohre gegen die Umlenkbleche.
Wirbelanregung
Durch Ablösewirbel können quer angeströmte Rohre zu Schwingungen angeregt werden. Im Resonanzfall nimmt die Wirbelablösefrequenz den Betrag der Eigenfrequenz der Rohre an. Die Folge sind Langzeitschäden durch Schlagen der Rohre gegen die Umlenkbleche, Beschädigung der Rohr-Rohrbodenverbindung und Ermüdungsbrüche.
Turbulenzanregung
Im Rohrbündel herrscht normalerweise eine voll ausgebildete turbulente Strömung, die zu einer ständig wechselnden Kraftbeaufschlagung der Rohre durch räumlich und zeitlich fluktuierende Drücke führt. Die Rohre reagieren auf die turbulente Anregung mit unregelmäßigen Vibrationen mit kleiner Amplitude. Die Folge können Langzeitschäden sein durch Abrieb und Verschleiß der Rohre an den Umlenkblechen.
Amplituden in Abhängigkeit von der Strömungsgeschwindigkeit
Quelle: VDI-Wärmeatlas, Kapitel O2
Das Modul RBSA ist eigenständig nutzbar, aber auch Teil der Programme WTS, KOND und VERD. Es wird verwendet für Rohrbündelwärmeübertrager mit U-Rohren und mit 2 mantelseitigen Durchgängen (Wärmeübertrager mit mantelseitigem Längsleitblech).
Für Rohrbündelwärmeübertrager mit zwei festen Rohrplatten erfolgt die Schwingungsberechnung mit dem Modul GVLV als Zusatz auf der Basis des VDI-Wärmeatlas nach Prof. Gelbe.
Bei Wärmeübertragern mit Kreisringen und Kreisscheiben als Umlenkblechen kann RBSA nicht verwendet werden.
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