Расчет компенсирующих устройств

Расчет самокомпенсации

Компенсация температурных расширений трубопроводов назначается при средней температуре теплоносителя более 50 °С.

Наиболее простая компенсация достигается естественной гибкостью поворотов самого трубопровода, изогнутого под углом не более 150 °. Такой способ называется самокомпенсацией. Для него могут быть использованы подъемы и опуски труб. К устройству искусственных компенсаторов следует обращаться лишь после использования всех возможностей естественной компенсации.

При проектировании естественной компенсации определяют длины плеч и проверяют напряжения, возникающие в опасных точках (точках защемления коротких плеч).

Расчет проводится для рабочего состояния трубопровода без учета предварительной растяжки труб на углах поворотов. Расчетное тепловое удлинение для этих участков надлежит определять для каждого направления координатных осей.

Проектирование участков самокомпенсации проводится по номограммам или по расчетным формулам [6, 11].

Различают два типа естественной компенсации: Г-образную с углом поворота оси трубы от 90 до 160° и соотношением длин прямых участков от 1 до 5 и Z-образную с углами поворота оси трубы 90° и с различным соотношением длин прямых участков.

Максимальные напряжения, возникающие в местах защемления коротких плеч, определяются по следующим формулам:

а) Г-образная схема

, МПа. (5.1)

В частном случае при повороте оси трубы на 90° (β =0)

, МПа. (5.2)

б) Z-образная схема (в точках А, В и С)

, МПа, (5.3)

, МПа. (5.4)

. (5.5)

В приведенных формулах:

n – отношение длинного плеча к короткому (l_д/l_к);

β – угол, дополняющий 90° до угла поворота оси трубы;

Е – модуль упругости углеродистой стали, равный 2·10⁵ МПа;

∆ - величина теплового удлинения 1 м трубопровода, м;

d_н – наружный диаметр трубопровода, м;

- максимальная температура теплоносителя в подающей магистрали, °С;

- расчетная температура наружного воздуха. °С;

α – коэффициент температурного удлинения стальной трубы, равный 0, 012 мм/(м·°С).

В частном случае при повороте оси трубы на 90° β =0:

, (Па) (5.6)

Расчетные значения напряжений не должны превышать допустимое напряжение изгиба, которое при соединении труб на сварке принимается равным [σ _и]=80 МПа.

Если расчетное напряжение больше допустимого, следует пересмотреть длину плеч в сторону их увеличения.

Па

Самокомпенсация выполняется.

Расчет П-образных компенсаторов

Для компенсации тепловых удлинений трубопроводов применяются компенсирующие устройства:

а) гибкие компенсаторы из труб (П-образные), а также углы поворотов трубопроводов от 90 до 130° (самокомпенсация) независимо от параметров теплоносителя, способов прокладки и диаметров труб;

б) сильфонные, линзовые, сальниковые и манжетные компенсаторы – для трубопроводов с рабочими параметрами, допускаемыми для данных типов компенсаторов стандартами и техническими условиями.

Расчетное тепловое удлинение трубопроводов , мм, для определения размеров гибких компенсаторов следует определять по формулам

где ε – коэффициент, учитывающий релаксацию компенсационных напряжений и предварительную растяжку компенсатора в размере 50% полного теплового удлинения ;

α –средний коэффициент линейного расширения стали при нагреве от 0 до t °C, принимаемый равным 0, 012 мм/(м·°С);

- расчетный перепад температур, принимаемый как разность между рабочей температурой теплоносителя и расчетной температурой наруж-ного воздуха для проектирования отопления, °С;

L – расстояние между неподвижными опорами труб, м.

В курсовом проекте необходимо выполнить расчет П-образных компенсаторов для всех участков трубопроводов. При этом следует воспользоваться номограммами, приведенными в справочной литературе [6, 11]. Результаты сводятся таблицу 5.1.

Для примера приведем расчет компенсатора К1:

l = α · L(t_п.т. – t_н.р.) = 0, 012 · 171 (150+30) = 369, 36 мм,

где L = 171 м

X = l · ε = 369, 36 · 0, 5 = 184, 68 мм

Для каждого диаметра трубы при X по номограммам определяем размеры компенсатора, м и его усилие, кН

Остальные компенсаторы рассчитываются аналогично.

Таблица 5.1

⇐ Предыдущая 1 234 Следующая ⇒