Fluid-Elastic Instability of Tube Bundles in Two-Phase Cross-Flow

2상 횡유동을 받는 튜브군의 유체탄성 불안정성

Two-phase cross-flow exists in many shell-tube heat exchangers such as condensers, reboilers and nuclear steam generators. To avoid problems due to excessive vibration, information on vibration excitation in two-phase cross-flow is required. Fluid-elastic instability is discussed in this paper. Four tube bundle configurations were subjected to increasing flow up to the onset of fluid-elastic instability. The tests were done on bundles with one flexible tube surrounded by rigid tubes. The fluid-elastic instability behavior is different for intermittent flows than for bubbly flows. For bubbly flows, the observed instabilities satisfy the relationship V/fd=K(2.pi..zeta. m/rho. $d^{21}$)$^{0.51}$ in which the minimum instability factor K was found to be 2.3 for bundles of p/d=1.22. The lowest critical velocities for fluid-elastic instability were experienced with parallel-triangular tube bundles. For intermittent flow, the observed instabilities did not follow the forgoing relation-ship. Significantly lower flow velocities were required for instability..

본 연구에서는 2상 횡유동을 받는 튜브군의 진동 메카니즘을 규명하기 위한 실험계획의 일환으로 실시된 실험으로부터 튜브군의 유체탄성 불안정성 상수에 관해 고찰하였다. 실험은 먼저 p/d=1.47 및 1.32 튜브군에 대해 수행되었는데, 이들 튜브 군의 결과는 참고문헌에 발표하였다. 본 논문은 후속 실험으로 수행된 p/d=1.22인 튜브군을 사용하여 유체탄성 불안정성 상수를 고찰한 참고문헌의 후속논문이다. 실 험은 액체상태로 부터 99% 보이드율(void fraction)까지 변화된 2상 유동에서 튜브가 유체탄성 불안정성 상태에 도달할 때까지 점진적으로 증가하였다.실험결과는 p/d= 1.32 alc 1.47 튜브군의 유체탄성 불안정성 결과들과 종합. 비교되었다.