10. Расчет трубопроводов тепловой сети на компенсацию температурных удлинений. Выбор компенсаторов
Тепловые удлинения трубопроводов при температуре теплоносителя от 50 °С и выше должны восприниматься специальными компенсирующими устройствами, предохраняющими трубопровод от возникновения недопустимых деформаций и напряжений. Выбор способа компенсации зависит от параметров теплоносителя, способа прокладки тепловых сетей и других местных условий.
Компенсация тепловых удлинений трубопроводов за счет использования поворотов трассы (самокомпенсация) может применяться при всех способах прокладки тепловых сетей независимо от диаметров трубопроводов и параметров теплоносителя при величине угла до 120°. При величине угла более 120°, а также в том случае, когда по расчету на прочность поворот трубопроводов не может быть использован для самокомпенсации, трубопроводы в точке поворота крепят неподвижными опорами.
Для обеспечения правильной работы компенсаторов и самокомпенсаций трубопроводы делят неподвижными опорами на участки, не зависящие один от другого в отношении теплового удлинения. На каждом участке трубопровода, ограниченном двумя смежными неподвижными опорами, предусматривается установка компенсатора или самокомпенсация.
При расчете труб на компенсацию тепловых удлинений приняты следующие допущения:
неподвижные опоры считаются абсолютно жесткими;
сопротивление сил трения подвижных опор при тепловом удлинении трубопровода не учитывается.
Естественная компенсация, или самокомпенсация, наиболее надежна в эксплуатации, поэтому находит широкое применение на практике. Естественная компенсация температурных удлинений достигается на поворотах и изгибах трассы за счет гибкости самих труб. Преимуществами ее над другими видами компенсации являются: простота устройства, надежность, отсутствие необхо димости в надзоре и уходе, разгруженность неподвижных опор от усилий внутреннего давления. Для устройства естественной компенсации не требуется дополнительного расхода труб и специальных строительных конструкций. Недостатком естественной компенсации является поперечное перемещение деформируемых участков трубопровода.
Определим полные тепловые удлинения участка трубопровода
Для безаварийной работы тепловых сетей необходимо, чтобы компенсирующие устройства были рассчитаны на максимальные удлинения трубопроводов. Поэтому при расчете удлинений температуру теплоносителя принимают максимальной, а температуру окружающей среды - минимальной. Полное тепловое удлинение участка трубопровода
l = αLt, мм, [6] Стр.28 (34)
где α – коэффициент линейного расширения стали, мм/(м-град);
L – расстояние между неподвижными опорами, м;
t – расчетный перепад температур, принимаемый как разность между рабочей температурой теплоносителя и расчетной температурой наружного воздуха для проектирования отопления.
l = 1,23*10-2 *20*149 = 36,65 мм.
l = 1,23* 10-2 * 16* 149 = 29,32 мм.
l = 1,23*10-2 *25*149 = 45,81 мм.
Аналогично находим l для других участков.
Силы упругой деформации, возникающие в трубопроводе при компенсации теплового удлинения, определяются по формулам:
, кгс; , Н; [6] Стр.28 (35)
, кгс; , Н;
где Е – модуль упругости трубной стали, кгс/см2;
I - момент инерции поперечного сечения стенки трубы, см;
l – длина меньшего и большего участка трубопровода, м;
t – расчетная разность температур, °С;
А, В — вспомогательные безразмерные коэффициенты.
Для упрощения определения силы упругой деформации (Рх, Pv) в таблице 8 дана вспомогательная величина для различных диаметров трубопроводов.
Таблица 11
Наружный диаметр трубы dH, мм | 32 | 45 | 57 | 76 | 89 | 108 | 133 | 159 | 194 | 219 | 273 | 325 | 377 | 426 | 426 |
Толщина стенки трубы s, мм | 2,5 | 2,5. | 3,5 | 3,5 | 3,5' | 4 | 4 | 4,5 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 7 | 10 |
0,0106 | 0,0181 | 0,0506 | 0,126 | 0,206 | 0,425 | 0,809 | 1,56 | 3.18 | 5,47 | 12,4 | 24 | 42,3 | 48,5 | 67,9 |
В процессе работы тепловой сети появляются напряжения в трубопроводе, которые создают для предприятия неудобства. Для уменьшения напряжений, возникающих при нагреве трубопровода, применяются осевые и радиальные стальные компенсаторы (сальниковые, П- и S-образные и другие). Широкое применение нашли П-образные компенсаторы. Для увеличения компенсирующей способности П-образных компенсаторов и уменьшения изгибающего компенсационного напряжения в рабочем состоянии трубопровода для участков трубопроводов с гибкими компенсаторами производят предварительную растяжку трубопровода в холодном состоянии при монтаже.
Предварительную растяжку производят:
при температуре теплоносителя до 400 °С включительно на 50 % от полного теплового удлинения компенсируемого участка трубопровода;
при температуре теплоносителя выше 400 °С на 100 % полного теплового удлинения компенсируемого участка трубопровода.
Расчетное тепловое удлинение трубопровода
, мм [6] Стр.37 (36)
где ε – коэффициент, учитывающий величину предварительной растяжки компенсаторов, возможную неточность расчета и релаксацию компенсационных напряжений;
l – полное тепловое удлинение участка трубопровода, мм.
1 участок х = 119 мм
По приложению при х = 119 мм выбираем вылет компенсатора Н = 3,8 м, тогда плечо компенсатора В = 6 м.
Для нахождения силы упругой деформации проводим горизонталь Н = 3,8 м, ее пересечение с В = 5 (Рк) даст точку, опустив перпендикуляр из которой до цифровых значений Рк, получим результат Рк - 0,98 тс = 98 кгс = 9800 Н.
Рисунок 3 – П-образный компенсатор
7 участок х = 0,5*270 = 135 мм,
Н = 2,5, В = 9,7, Рк – 0,57 тс = 57 кгс = 5700 Н.
Остальные участки просчитываем аналогично.
- Содержание
- 1. Характеристика природных условий, места строительства и потребителей тепла
- 2 Определение тепловых потоков
- 2.1 Определим объемы всех зданий, расположенных в районе строительства. Результаты сводятся в таблицу 1.
- 2.2 Отопление
- 2.3 Приточная вентиляция
- 2.4 Горячее водоснабжение
- 4. Расчет расходов теплоносителей в тепловых сетях
- 4.1 Регулирование отпуска теплоты
- 4.2 Расчетный расход воды на отопление
- 4. Выбор тепловой мощности источника теплоснабжения
- 5 Выбор оптимального направления трассы сети и ее описание
- 4 Гидравлический расчет тепловой сети
- 9. Описание источника теплоснабжения. Подбор сетевых и подпиточных насосов.
- 10. Расчет трубопроводов тепловой сети на компенсацию температурных удлинений. Выбор компенсаторов
- 11. Выбор типа подвижных и неподвижных опор. Расчет нагрузок на неподвижные опоры
- 12. Выбор конструкций тепловых сетей
- 13. Расчет толщины теплоизоляционного слоя трубопроводов тепловых сетей. Определение потерь тепла в тепловых сетях
- 14 Автоматизация и контроль в тепловых сетях
- 15. Мероприятия по технике безопасности и охране окружающей среды
- Специальная часть проекта
- Технико-экономический расчет системы теплоснабжения
- Заключение
- Список использованной литературы