Расчёт п-образных компенсаторов

П-образные компенсаторы применяются при всех способах прокладки. К преимуществам этих компенсаторов следует отнести небольшие усилия, передаваемые на неподвижные опоры, и большую компенсирующую способность. К недостаткам - большие габариты и увеличенное гидравлическое сопротивление. Кроме того, увеличивается металлоёмкость и трудоёмкость строительства.

Для гибких компенсаторов применяются крутоизогнутые отводы с радиусом гиба, равным диаметру трубы, а также нормально изогнутые отводы с радиусом гиба не менее трёх диаметров трубы.

В целях снижения расчётного температурного удлинения рекомендуется устанавливать П-образные компенсаторы с предварительной 50% растяжкой. В этом случае компенсатор рассчитывается на удлинение по формуле:

Δ l_p = 0, 5Δ l = 0, 5α lΔ t.

Ответвления:

Магистраль:

где Δ l_p – удлинение компенсатора, м.

Для расчёта коэффициента жёсткости Кá рмана необходимо определить коэффициент трубы по формуле:

Ответвления:

Магистраль:

где h - коэффициент трубы;

δ - толщина стенки трубы, м;

d_ср= (d_н–δ /2) - средний диаметр трубы (по середине толщины трубы), м;

d_н - наружный диаметр трубы, м.

Ответвления:

Магистраль:

Коэффициент Кá рмана k и поправочный коэффициент т определяются:

• для нормально гнутых отводов с радиусом гиба R = (3…4)× d_н

Ответвления:

Магистраль:

, при h> 1; , при h 1; ;

Так как h> 1, то

Ответвления:

Магистраль:

Ответвления:

Магистраль:

Компенсирующая способность П-образного компенсатора при растяжке в холодном состоянии на половину ожидаемого удлинения определяется по формуле:

Ответвления:

Магистраль:

где ∆ - компенсирующая способность компенсатора, м;

σ – допустимое напряжение на изгиб; σ = 160 МПа для компенсаторов из стали 10Г2С, ВМСт2сп, Ст3сп, ВМСт3сп и σ = 120 МПа для компенсаторов из стали 10, 20, Ст2сп;

А – расчётный параметр, м³;

Е – модуль упругости, МПа; для углеродистой стали Е = 2 ^.10⁵МПа;

l - участок трубы между неподвижными опорами, м;

m — коррекционный коэффициент на уменьшение жёсткости трубы при увеличении диаметра.

;

Ответвления:

Магистраль:

где R – радиус отвода компенсатора, м;

l_в- вылет компенсатора. м;

l_c - створ компенсатора, м;

k - коэффициент жёсткости Кá рмана.

Сила упругого отпора компенсатора (сила, действующая на неподвижную опору) определяется по формуле:

Ответвления:

Магистраль:

где Р_x – сила упругого отпора компенсатора, Н;

d_н – наружный диаметр трубы, м;

d_в– внутренний диаметр трубы, м;

I_xs – момент инерции упругой линии оси компенсатора, м⁴.

Момент инерции упругой линии оси компенсатора

Ответвления:

Магистраль:

где n_в, n_с – отношение длины вылета и спинки компенсатора к радиусу гиба отвода компенсатора;

L_пр– приведённая длина оси компенсатора, м;

y_s – координата упругого центра, м.

Координата упругого центра:

Ответвления:

Магистраль:

Приведённая длина оси компенсатора:

Ответвления:

Магистраль:

где n_П – отношение длины плеча компенсатора к радиусу гиба отвода компенсатора.

Отношение длины плеча, вылета и спинки компенсатора к радиусу гиба отвода компенсатора определяются в соответствии с рисунком

Расчёт трубопроводов на самокомпенсацию температурных расширений участка 5-6.

Температурные деформации при самокомпенсации компенсируются естественными поворотами трубопроводов. Естественные повороты возникают как на основных участках трассы (горизонтальные), так и в местах ввода в здания (вертикальные). Участки самокомпенсации можно представить схемами (1, 2, 3), приведёнными под номограммой на рисунке

Трасса разбивается неподвижными опорами на участки самокомпенсации в соответствии с принятыми схемами. Наибольшие напряжения возникают в местах защемления трубопровода в неподвижных опорах (точки а, b) и на углах поворота трубопровода.

Проверка на самокомпенсацию заключается в сравнении возникающих в этих точках напряжений с допустимыми напряжениями. Формулы для определения сил упругой деформации P_x, P_y и изгибающих компенсационных напряжений σ _И представлены в таблице.