(19)中华 人民共和国 国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202111481606.8 (22)申请日 2021.12.0 6 (71)申请人 天津大学 地址 300072 天津市南 开区卫津路9 2号 (72)发明人 谭蔚　王越　 (74)专利代理 机构 天津市北洋 有限责任专利代 理事务所 12 201 代理人 刘子文 (51)Int.Cl. G06F 30/17(2020.01) G06F 30/20(2020.01) (54)发明名称 一种绕管式换热器缠绕管固有频率的计算 方法 (57)摘要 本发明公开一种绕管式换热器缠绕管固有 频率的计算方法， 将缠绕管划分为曲管与绕管； 确定曲管与绕管的几何参数； 基于几何结构， 提 出曲管与绕管固有频率的计算方法； 近似计算曲 管长度和绕管单跨长度； 根据绕管匝数和绕管支 撑数， 计算绕管总跨数， 并且确定频率常数取值； 最后分别计算曲管与绕管的一阶固有频率。 本发 明列出了常见几何参数下绕管频率常数η的取 值， 设计计算时， 可直接供设计人员查用； 通过 实 例， 采用本发明提供的计算方法， 计算得到的一 阶固有频率偏差分别为3.9066％与3.1286％， 相 比于模拟分析与试验方法， 计算过程简单方便， 适用于工程计算。 本发明具有计算快速方便， 偏 差小， 适宜 推广等优点。 权利要求书2页 说明书10页 附图2页 CN 114186364 A 2022.03.15 CN 114186364 A 1.一种绕管式换 热器缠绕管固有频率的计算方法， 其特 征在于， 包括如下步骤： (1)将缠绕管划分为曲管与绕管； (2)确定曲管与绕管的几何参数； (3)基于曲管与绕管的几何结构， 建立曲管与绕管的欧拉 ‑伯努利梁模型， 得到曲管与 绕管固有频率的计算方式； (4)根据曲管与绕管的几何结构， 近似计算曲管长度l和绕管 单跨长度lc； (5)根据绕管匝数N和绕管支撑数S， 计算绕管总跨数n， 并且确定频率常数 η取值； (6)分别计算曲管与绕管的一阶固有频率。 2.根据权利要求1所述一种绕管式换热器缠绕管固有频率的计算方法， 其特征在于， 步 骤(2)具体包括： 缠绕管划分为曲管与绕管， 曲管几何参数包括： 曲管段中直管长度H1、 曲管轴向高度H、 曲管段中直管部分对应的中心半径R1、 绕管半径R2与偏转角 θ， 其中， 偏转角 θ是指曲管在俯 视图中的投影与径向的夹角。 绕管的几何参数包括： 绕管匝数N、 绕管支撑数S、 绕管半径R2与螺旋角 α 。 3.根据权利要求1所述一种绕管式换热器缠绕管固有频率的计算方法， 其特征在于， 步 骤(3)中， 曲管一阶固有频率f1的计算公式如下： 绕管一阶固有频率f2的计算公式： 其中： ω1—曲管一阶圆频率； E—弹性模量， MPa； η—频率常数， d—管外径， m； di—管内 径， m； m— 管单位长度质量， kg/m， l—曲管长度， lc—绕管单跨长度。 4.根据权利要求1所述一种绕管式换热器缠绕管固有频率的计算方法， 其特征在于， 步 骤(4)中， 曲管长度l 通过下式近似计算： 其中， r是弯管工 具的半径， l1是指曲管中弯曲部分在绕管半径截面上的投影长度， 其计 算公式如下： 绕管单跨长度的计算公式如下： lc＝2 π R2/S/cosα 步骤(5)中计算绕管总跨数n计算公式如下： n＝[N]×S+[(N‑[N])×S]权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 114186364 A 2频率常数 η取值 直接通过查下表获得， 其中N为绕管匝数， S为绕管支撑数， n为计算绕管总跨数； 曲管轴向直管长度为H1， 曲管 轴向长度为H， 曲管直管部分的中心半径为R1， 即管板上管孔与中心轴线之间的距离， 绕管 半径为R2， 偏转角 θ； 绕管的螺旋角为α， 绕管匝数为N， 绕管支撑数量为S， 绕管半径为R2， r是 弯管工艺过程中弯管工具的半径。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 114186364 A 3