Механический расчет теплопроводов

⇐ ПредыдущаяСтр 6 из 12Следующая ⇒

В курсовой работе требуется определить вертикальную и горизонтальную нормативные нагрузки на одну из неподвижных опор и рассчитать по одному компенсатору каждого типа.

При расчете горизонтальной нагрузки на неподвижную опору необходимо учитывать: силы трения в подвижных опорах трубопроводов и в сальниковых компенсаторах, неуравновешенные силы внутреннего давления при применении сальниковых компенсаторов на участках теплопроводов, имеющих запорную арматуру; переходы, повороты или заглушки, силы упругой деформации при гибких компенсаторах и при самокомпенсации, силы трения трубопроводов о грунт при бесканальном способе прокладки; горизонтальную ветровую нагрузку при надземной прокладке теплопроводов.

Горизонтальная осевая нагрузка на промежуточную неподвижную опору определяется как сумма сил, действующих с каждой стороны. Причем меньшая сумма сил, за исключением неуравновешенных сил внутреннего давления, принимается с коэффициентом 0, 7. При равенстве суммарных сил с каждой стороны опоры в качестве расчетной принимается равнодействующая сил с одной стороны опоры с коэффициентом 0, 3.

Горизонтальная осевая нагрузка на концевую неподвижную опору определяется как равнодействующая всех сил на опоре.

Вертикальную нормативную нагрузку на опору труб , Н следует определять по формуле

, (4.36)

где – вес 1 м трубопровода, включающий вес трубы, теплоизоляционной конструкции и воды,

– пролет между подвижными опорами, м.

Горизонтальные нормативные осевые , Н нагрузки на подвижные опоры труб от сил трения определяем по формулам:

; (4.37)

, (4.38)

где – коэффициенты трения в скользящих опорах ;

– вес 1 м трубопровода в рабочем состоянии, включающий вес трубы, теплоизоляционной конструкции и воды, Н/м.

Горизонтальные боковые нагрузки с учетом направления их действия должны учитываться при расчете опор, расположенных под гибкими компенсаторами, а также на расстоянии 40 диаметров от угла поворота или гибкого компенсатора.

При определении нормативной горизонтальной нагрузки на неподвижную опору труб следует учитывать:

1. Силы трения в подвижных опорах труб , Н, определяемые по формуле:

, (4.39)

где – коэффициент трения в подвижных опорах труб;

– вес 1м трубопровода в рабочем состоянии Н/м;

– длина трубопровода от неподвижной опоры до компенсатора или угла поворота трассы при самокомпенсации, м.

2. Силы трения в сальниковых компенсаторах , Н определяемые по формулам:

; (4.40)

, (4.41)

где – рабочее давление теплоносителя, Па;

– длина слоя набивки по оси сальникового компенсатора, м;

– наружный диаметр патрубка сальникового компенсатора, м;

– коэффициент трения набивки о металл 0, 15;

– число болтов компенсатора;

– площадь поперечного сечения набивки сальникового компенсатора м², определяемая по формуле:

, (4.42)

– внутренний диаметр корпуса сальникового компенсатора, м.

При определении величины величину принимают не менее 1^.10⁶Па, в качестве расчетной принимают большую из сил, полученных по формулам (4.40), (4.41)

3. Неуравновешенные силы внутреннего давления при применении сальниковых компенсаторов Н, на участках трубопроводов, имеющих запорную арматуру, переходы, углы поворота или заглушки, определяемые по формуле:

, (4.43)

где – площадь поперечного сечения по наружному диаметру патрубка сальникового компенсатора, м²;

– рабочее давление теплоносителя, Па.

4. Распорные усилия сильфонных компенсаторов от внутреннего давления , Н определяемые по формуле:

, (4.44)

где – эффективная площадь поперечного сечения компенсатора, м² определяемая по формуле:

, (4.45)

где – соответственно наружный и внутренний диаметры гибкого элемента компенсатора, м.

5. Жесткость сильфонных компенсаторов , Н, определяемая по формуле:

, (4.46)

где – жесткость компенсатора при сжатии на 1 мм/Н/мм;

– компенсирующая способность компенсатора, мм.

Значения величин принимаются по техническим условиям и рабочим чертежам компенсаторов.

6. Распорные усилия сильфонных компенсаторов при их установке в сочетании с сальниковыми компенсаторами на смежных участках , Н, определяемые по формуле:

. (4.47)

7. Силы упругой деформации при гибких компенсаторах и при самокомпенсации, определяемые расчетом труб на компенсацию тепловых удлинений.

8. Силы трения трубопроводов при перемещении трубы внутри теплоизоляционной оболочки или силы трения оболочки о грунт при бесканальной прокладке трубопроводов, определяемые по специальным указаниям в зависимости от типа изоляции.

9. Горизонтальную осевую нагрузку на неподвижную опору трубы следует определять:

- на концевую опору – как сумму сил, действующих на опору;

- на промежуточную опору – как разность сумм сил, действующих с каждой стороны опоры, при этом меньшая сумма сил принимается с коэффициентом 0, 7.

Конструкция теплопроводов

Трубы, арматуру и изделия из стали и чугуна для тепловых сетей следует принимать в соответствии с правилами устройства и безопасной эксплуатации трубопроводов пара и горячей воды ПБ 10-573 Госгортехнадзора России. Расчет стальных и чугунных трубопроводов на прочность следует выполнять по нормам расчета на прочность трубопроводов тепловых сетей РД 10-400 и РД 10-249.

Для трубопроводов тепловых сетей следует предусматривать стальные электросварные или бесшовные стальные трубы.

Трубы из высокопрочного чугуна с шаровидным графитом (ВЧШГ) допускается применять для тепловых сетей при температуре воды до 150 °С и давлении до 1, 6 МПа включительно.

Для трубопроводов тепловых сетей при рабочем давлении пара 0, 07 МПа и ниже и температуре воды 115 °С и ниже, при давлении до 1, 6 МПа включительно, допускается применять неметаллические трубы, если качество и характеристики этих труб удовлетворяют санитарным требованиям и соответствуют параметрам теплоносителя в тепловых сетях.

Для сетей горячего водоснабжения в закрытых системах теплоснабжения должны применяться трубы из коррозионностойких материалов или покрытий. Трубы из ВЧШГ, из полимерных материалов и неметаллические трубы допускается применять как для закрытых, так и открытых систем теплоснабжения.

Максимальные расстояния между подвижными опорами труб на прямых участках надлежит определять расчетом на прочность, исходя из возможности максимального использования несущей способности труб и по допускаемому прогибу, принимаемому не более 0, 02D_у, м.

Для выбора труб, арматуры, оборудования и деталей трубопроводов, а также для расчета трубопроводов на прочность и при определении нагрузок от трубопроводов на опоры труб и строительные конструкции рабочее давление и температуру теплоносителя следует принимать:

а) для паровых сетей –

– при получении пара непосредственно от котлов – по номинальным значениям давления и температуры пара на выходе из котлов;

– при получении пара из регулируемых отборов или противодавления турбин – по давлению и температуре пара, принятым на выводах от ТЭЦ для данной системы паропроводов;

– при получении пара после редукционно-охладительных, редукционных или охладительных установок (РОУ, РУ, ОУ) – по давлению и температуре пара после установки;

б) для подающего и обратного трубопроводов водяных тепловых сетей –

– давление – по наибольшему давлению в подающем трубопроводе за выходными задвижками на источнике теплоты при работе сетевых насосов с учетом рельефа местности (без учета потерь давления в сетях), но не менее 1, 0 МПа;

– температуру – по температуре в подающем трубопроводе при расчетной температуре наружного воздуха для проектирования отопления;

в) для конденсатных сетей –

– давление – по наибольшему давлению в сети при работе насосов с учетом рельефа местности;

– температуру после конденсатоотводчиков – по температуре насыщения при максимально возможном давлении пара непосредственно перед конденсатоотводчиком, после конденсатных насосов – по температуре конденсата в сборном баке;

г) для подающего и циркуляционного трубопроводов сетей горячего водоснабжения –

– давление – по наибольшему давлению в подающем трубопроводе при работе насосов с учетом рельефа местности;

– температуру – до 75 °С.

Рабочее давление и температура теплоносителя должны приниматься едиными для всего трубопровода, независимо от его протяженности от источника теплоты до теплового пункта каждого потребителя или до установок в тепловой сети, изменяющих параметры теплоносителя (водоподогреватели, регуляторы давления и температуры, редукционно-охладительные установки, насосные). После указанных установок должны приниматься параметры теплоносителя, предусмотренные для этих установок.

Параметры теплоносителя реконструируемых водяных тепловых сетей принимаются по параметрам в существующих сетях.

Для трубопроводов тепловых сетей, кроме тепловых пунктов и сетей горячего водоснабжения, не допускается применять арма-
туру из:

– серого чугуна – в районах с расчетной температурой наружного воздуха для проектирования отопления ниже минус 10 °С;

– ковкого чугуна – в районах с расчетной температурой наружного воздуха для проектирования отопления ниже минус 30 °С;

– высокопрочного чугуна в районах с расчетной температурой наружного воздуха для проектирования отопления ниже минус 40 °С.

На спускных, продувочных и дренажных устройствах применять арматуру из серого чугуна не допускается.

На трубопроводах тепловых сетей допускается применение арматуры из латуни и бронзы при температуре теплоносителя не выше
250 °С.

На выводах тепловых сетей от источников теплоты и на вводах в центральные тепловые пункты (ЦТП) должна предусматриваться стальная запорная арматура.

На вводе в индивидуальный тепловой пункт (ИТП) с суммарной тепловой нагрузкой на отопление и вентиляцию 0, 2 МВт и более, следует предусматривать стальную запорную арматуру. При нагрузке ИТП менее 0, 2 МВт или расчетной температуре теплоносителя 115 °С и ниже допускается предусматривать на вводе арматуру из ковкого или высокопрочного чугуна.

В пределах тепловых пунктов допускается предусматривать арматуру из ковкого, высокопрочного и серого чугуна в соответствии с ПБ 10-573.

При установке чугунной арматуры в тепловых сетях должна предусматриваться ее защита от изгибающих усилий.

Принимать запорную арматуру в качестве регулирующей не допускается.

Для тепловых сетей, как правило, должна приниматься арматура с концами под приварку или фланцевая.

Муфтовую арматуру допускается принимать условным проходом D_у £ 100 мм при давлении теплоносителя 1, 6 МПа и ниже и температуре 115 °С и ниже в случаях применения водогазопроводных труб.

Для задвижек и затворов на водяных тепловых сетях диаметром D_y ³ 500 мм при давлении Р_у ³ 1, 6 МПа и D_y ³ 300 мм при
Р_у ³ 2, 5 МПа, а на паровых сетях D_y ³ 200 мм при Р_у ³ 1, 6 МПа следует предусматривать обводные трубопроводы с запорной арматурой (разгрузочные байпасы).

Задвижки и затворы D_y ³ 500 мм следует предусматривать с электроприводом.

При дистанционном телеуправлении задвижками арматуру на байпасах следует принимать также с электроприводом.

Задвижки и затворы с электроприводом при подземной прокладке должны размещаться в камерах с надземными павильонами или в подземных камерах с естественной вентиляцией, обеспечивающей параметры воздуха в соответствии с техническими условиями на электроприводы к арматуре.

При надземной прокладке тепловых сетей на низких опорах, для задвижек и затворов с электроприводом следует предусматривать металлические кожухи, исключающие доступ посторонних лиц и защищающие их от атмосферных осадков, а на транзитных магистралях, как правило, павильоны. При прокладке на эстакадах или высоких отдельно стоящих опорах – козырьки (навесы) для защиты арматуры от атмосферных осадков.

В районах строительства с расчетной температурой наружного воздуха минус 40 °С и ниже при применении арматуры из углеродистой стали должны предусматриваться мероприятия, исключающие возможность снижения температуры стали ниже минус 30 °С при транспортировании, хранении, монтаже и эксплуатации, а при прокладке тепловых сетей на низких опорах для задвижек и затворов
D_y ³ 500 мм должны предусматриваться павильоны с электрическим отоплением, исключающим снижение температуры воздуха в павильонах ниже минус 30 °С при останове сетей.

Запорную арматуру в тепловых сетях следует предусматривать:

а) на всех трубопроводах выводов тепловых сетей от источников теплоты независимо от параметров теплоносителя и диаметров трубопроводов и на конденсатопроводах на вводе к сборному баку конденсата; при этом не допускается дублирование арматуры внутри и вне здания;

б) на трубопроводах водяных тепловых сетей D_y ³ 100 мм на расстоянии не более 1000 м друг от друга (секционирующие задвижки) с устройством перемычки между подающим и обратным трубопроводами диаметром, равным 0, 3 диаметра трубопровода, но не менее
50 мм; на перемычке надлежит предусматривать две задвижки и контрольный вентиль между ними D_у = 25 мм.

Допускается увеличивать расстояние между секционирующими задвижками для трубопроводов D_y = 400 – 500 мм – до 1500 м, для трубопроводов D_y ³ 600 мм – до 3000 м, а для трубопроводов надземной прокладки D_y ³ 900 мм – до 5000 м при обеспечении спуска воды и заполнения секционированного участка одного трубопровода за время, не превышающее указанное в нормах.

На паровых и конденсатных тепловых сетях секционирующие задвижки допускается не устанавливать;

в) в водяных и паровых тепловых сетях в узлах на трубопроводах ответвлений D_y более 100 мм.

В нижних точках трубопроводов водяных тепловых сетей и конденсатопроводов, а также секционируемых участков необходимо предусматривать штуцера с запорной арматурой для спуска воды (спускные устройства).

Спускные устройства водяных тепловых сетей следует предусматривать, исходя из обеспечения продолжительности спуска воды и заполнения секционированного участка (одного трубопровода), ч:

– для трубопроводов D_у £ 300 мм – не более двух;

– D_y = 350 – 500 – не более четырех;

– D_y ³ 600 – не более пяти.

Если спуск воды из трубопроводов в нижних точках не обеспечивается в указанные сроки, дополнительно должны предусматриваться промежуточные спускные устройства.

Грязевики в водяных тепловых сетях следует предусматривать на трубопроводах перед насосами и перед регуляторами давления в узлах рассечки. Грязевики в узлах установки секционирующих задвижек предусматривать не требуется.

Устройство обводных трубопроводов вокруг грязевиков и регулирующих клапанов не допускается.

В высших точках трубопроводов тепловых сетей, в том числе на каждом секционируемом участке, должны предусматриваться штуцера с запорной арматурой для выпуска воздуха (воздушники).

В узлах трубопроводов на ответвлениях до задвижек и в местных изгибах трубопроводов высотой менее 1 м устройства для выпуска воздуха можно не предусматривать.

Спуск воды из трубопроводов в низших точках водяных тепловых сетей при подземной прокладке должен предусматриваться отдельно из каждой трубы с разрывом струи в сбросные колодцы и с последующим отводом воды самотеком или передвижными насосами в систему канализации. Температура сбрасываемой воды должна быть снижена до 40 °С.

Спуск воды непосредственно в камеры тепловых сетей или на поверхность земли не допускается. При надземной прокладке трубопроводов по незастроенной территории спуск воды можно предусматривать в бетонированные приямки с отводом из них воды кюветами, лотками или трубопроводами.

Допускается предусматривать отвод воды из сбросных колодцев или приямков в естественные водоемы и на рельеф местности при условии согласования с органами надзора.

При отводе воды в бытовую канализацию на самотечном трубопроводе в случае возможности обратного тока воды должен предусматриваться обратный клапан.

Допускается слив воды непосредственно из одного участка трубопровода в смежный с ним участок, а также из подающего трубопровода в обратный.

В нижних точках паровых сетей и перед вертикальными подъемами следует предусматривать постоянный дренаж паропроводов. В этих же местах, а также на прямых участках паропроводов через каждые 400 – 500 м при попутном уклоне и через каждые 200 – 300 м при встречном уклоне должен предусматриваться пусковой дренаж паропроводов.

Для пускового дренажа паровых сетей должны предусматриваться штуцера с запорной арматурой.

На каждом штуцере при рабочем давлении пара 2, 2 МПа и менее следует предусматривать по одной задвижке или вентилю; при рабочем давлении пара выше 2, 2 МПа – по два последовательно расположенных вентиля.

Для постоянного дренажа паровых сетей или при совмещении постоянного дренажа с пусковым должны предусматриваться штуцера с заглушками и конденсатоотводчики, подключенные к штуцеру через дренажный трубопровод.

При прокладке нескольких паропроводов для каждого из них (в том числе при одинаковых параметрах пара) должен предусматриваться отдельный конденсатоотводчик.

Отвод конденсата от постоянных дренажей паровых сетей в напорный конденсатопровод допускается при условии, что в месте присоединения давление конденсата в дренажном конденсатопроводе превышает давление в напорном конденсатопроводе не менее чем на 0, 1 МПа; в остальных случаях сброс конденсата предусматривается наружу. Специальные конденсатопроводы для сброса конденсата не предусматриваются.

Для компенсации тепловых деформаций трубопроводов тепловых сетей следует применять следующие способы компенсации и компенсирующие устройства:

– гибкие компенсаторы (различной формы) из стальных труб и углы поворотов трубопроводов – при любых параметрах теплоносителя и способах прокладки;

– сильфонные и линзовые компенсаторы – для параметров теплоносителя и способов прокладки согласно технической документации заводов-изготовителей;

– стартовые компенсаторы, предназначенные для частичной компенсации температурных деформаций за счет изменения осевого напряжения в защемленной трубе;

– сальниковые стальные компенсаторы при параметрах теплоносителя Р_у £ 2, 5 МПа и t £ 300 °С для трубопроводов диаметром 100 мм и более при подземной прокладке и надземной на низких опорах.

Допускается применять бескомпенсаторные прокладки, когда компенсация температурных деформаций полностью или частично осуществляется за счет знакопеременных изменений осевых напряжений сжатия – растяжения в трубе. Проверка на продольный изгиб при этом обязательна.

При надземной прокладке следует предусматривать металлические кожухи, исключающие доступ к сальниковым компенсаторам посторонних лиц и защищающие их от атмосферных осадков.

Установку указателей перемещения для контроля за тепловыми удлинениями трубопроводов в тепловых сетях независимо от параметров теплоносителя и диаметров трубопроводов предусматривать не требуется.

Для тепловых сетей должны приниматься, как правило, детали и элементы трубопроводов заводского изготовления.

Для гибких компенсаторов, углов поворотов и других гнутых элементов трубопроводов должны приниматься крутоизогнутые отводы заводского изготовления с радиусом гиба не менее одного диаметра трубы.

Для трубопроводов водяных тепловых сетей с рабочим давлением теплоносителя до 2, 5 МПа и температурой до 200 °С, а также для паровых тепловых сетей с рабочим давлением до 2, 2 МПа и температурой до 350 °С допускается принимать сварные секторные отводы.

Штампосварные тройники и отводы допускается принимать для теплоносителей всех параметров.

Примечания:

1. Штампосварные и сварные секторные отводы допускается принимать при условии проведения 100%-ного контроля сварных соединений отводов ультразвуковой дефектоскопией или радиационным просвечиванием.

2. Сварные секторные отводы допускается принимать при условии их изготовления с внутренним подваром сварных швов.

3. Не допускается изготавливать детали трубопроводов, в том числе отводы из электросварных труб со спиральным швом.

4. Сварные секторные отводы для трубопроводов из труб из ВЧШГ допускается принимать без внутренней подварки сварных швов, если обеспечивается формирование обратного валика, а непровар по глубине не превышает 0, 8 мм на длине не более 10 % длины шва на каждом стыке.

Расстояние между соседними сварными швами на прямых участках трубопроводов с теплоносителем давлением до 1, 6 МПа и температурой до 250 °С должно быть не менее 50 мм, для теплоносителей с более высокими параметрами – не менее 100 мм.

Расстояние от поперечного сварного шва до начала гиба должно быть не менее 100 мм.

Крутоизогнутые отводы допускается сваривать между собой без прямого участка. Крутоизогнутые и сварные отводы вваривать непосредственно в трубу без штуцера (трубы, патрубка) не допускается.

Подвижные опоры труб следует предусматривать:

а) скользящие – независимо от направления горизонтальных перемещений трубопроводов при всех способах прокладки и для всех диаметров труб;

б) катковые – для труб диаметром 200 мм и более при осевом перемещении труб, при прокладке в тоннелях, на кронштейнах, на отдельно стоящих опорах и эстакадах;

в) шариковые – для труб диаметром 200 мм и более при горизонтальных перемещениях труб под углом к оси трассы при прокладке в тоннелях, на кронштейнах, на отдельно стоящих опорах и эстакадах;

г) пружинные опоры или подвески – для труб диаметром 150 мм и более в местах вертикальных перемещений труб;

д) жесткие подвески – при надземной прокладке трубопроводов с гибкими компенсаторами и на участках самокомпенсации.

Примечание – На участках трубопроводов с сальниковыми и осевыми сильфонными компенсаторами предусматривать прокладку трубопроводов на подвесных опорах не допускается.

Длина жестких подвесок должна приниматься для водяных и конденсатных тепловых сетей не менее десятикратного, а для паровых сетей – не менее двадцатикратного теплового перемещения трубы с подвеской, наиболее удаленной от неподвижной опоры.

Осевые сильфонные компенсаторы (СК) устанавливаются в помещениях, в проходных каналах. Допускается установка СК на открытом воздухе и в тепловых камерах в металлической оболочке, защищающей сильфоны от внешних воздействий и загрязнения.

Осевые сильфонные компенсирующие устройства (СКУ) (сильфонные компенсаторы, защищенные от загрязнения, внешних воздействий и поперечных нагрузок прочным кожухом) могут применяться при всех видах прокладки.

СК и СКУ могут размещаться в любом месте теплопровода между неподвижными опорами или условно неподвижными сечениями трубы, если нет ограничений предприятия-изготовителя.

При выборе места размещения должна быть обеспечена возможность сдвига кожуха компенсатора в любую сторону на его полную длину.

При применении СК и СКУ на теплопроводах при подземной прокладке в каналах, тоннелях, камерах, при надземной прокладке и в помещениях обязательна установка направляющих опор.

При установке стартовых компенсаторов направляющие опоры не ставятся.

Направляющие опоры следует применять, как правило, охватывающего типа (хомутовые, трубообразные, рамочные), принудительно ограничивающие возможность поперечного сдвига и не препятствующие осевому перемещению трубы.

Требования к размещению трубопроводов при их прокладке в непроходных каналах, тоннелях, камерах, павильонах, при надземной прокладке и в тепловых пунктах приведены в приложении 3.

Технические характеристики компенсаторов должны удовлетворять расчету на прочность в холодном и в рабочем состоянии трубопроводов.

Теплопроводы при бесканальной прокладке следует проверять на устойчивость (продольный изгиб) в следующих случаях:

– при малой глубине заложения теплопроводов (менее 1 м от оси труб до поверхности земли);

– при вероятности затопления теплопровода грунтовыми, паводковыми или другими водами;

– при вероятности ведения рядом с теплотрассой земляных работ.

⇐ Предыдущая 1 2 3 4 567 8 9 10 Следующая ⇒