L1.Т2.3.Теплове розширення трубопроводів, компенсація теплового розширення і кріплення трубопроводів.

Теплове розширення матеріалів слід враховувати при компоновці трубопроводів. Це стосується в першу чергу трубопроводів великої довжини зі значними прямолінійними ділянками або трубопроводів які експлуатуються при підвищеній температурі. При значному лінійному тепловому розширенні слід передбачити його компенсацію та враховувати цей факт в конструкції кріплення трубопроводу.

L1.Т2.3.1. Визначення величини теплового розширення.

Величина теплового розширення ∆L (мм) визначається довжиною трубопроводу L (м), природою матеріалу з якого виготовлені труби трубопроводу та перепаду температури ∆t . Розрахувати абсолютне видовження можна за формулою:

де а – коефіцієнт лінійного теплового розширення, визначається матеріалом труб трубопроводу.

Таблиця 2.5. Коефіціенти лінійного розширення для різних матеріалів.

Матеріал	Коефіцієнт лінійного розширення, мм/(мК)
Нелегована сталь	0,012
Легована сталь	0,017
Сплави алюмінію	0,023
Мідь та міні сплави	0,020
Поліхлорвініл	0,070

За цією формулою доцільно визначати абсолютне значення розширення прямолінійних ділянок трубопроводів. В таблиці 5 орієнтовні значення коефіцієнта лінійного теплового розширення для основних класів матеріалів.

С лід правильно підходити до вибору перепаду температури. Якщо трубопровід експлуатується при температурі оточуючого середовища і знаходиться на вулиці або неопалюваному приміщені до перепад температури є сезонним і в залежності від території може досягати 50^оС і більше. Якщо ж по трубопроводу транспортується нагріта рідина або теплоносій, то перепад температури слід оцінювати по різниці температури теплоносія і температури оточуючого середовища. Так наприклад, якщо по трубопроводу епізодично прокачується неперегрітий пар, то перепад температури близький до 80^оС. У випадку перегрітого пару ця різниця ще більша.

L1.Т2.3.2. Елементи компенсації теплового розширення трубопроводів.

В результаті теплового розширення в трубопроводах виникають механічні напруження. Якщо величина цих напружень є незначною і знаходиться в межах пружних властивостей матеріалу то мір по компенсації цих напружень не потрібні. В тому випадку, якщо напруження є суттєвими при компоновці трубопроводу слід враховувати елементи компенсації теплових напружень. Формально, кожний поворот трубопроводу є компенсатором теплового розширення, тому що на кожному повороті осьові напруження перетворюються в згинаючі напруження, запас міцності яких є значно більшими. На цьому ефекті побудовані найбільш поширені компенсатори лінійного розширення трубопроводів – відводи.

Відводи трубопроводів – найпростіший спосіб компенсації теплового розширення. Зустрічаються Z – відводи, U – подібні відводи та подвійні U – подібні відводи. Зображення цих відводів та принцип компенсації розширення приведені на рис.2.7. Використання такого способу компенсації має ряд обмежень і використовується в більшості випадків в трубопроводах з високим тиском.

С ильфонний трубний компенсатор. Вони складаються з тонкостінної гофрованої трубки, що розтягується в напрямку трубопроводу та називається сильфоном, направляючої трубки та двох фланців (рис.2.8). Фланці приварені до сильфона з обох боків, направляюча трубка до фланця приварена з одного боку. Такі засоби монтуються в трубопровід з попереднім натягом і призначені для компенсації теплового розширення. Теплове розширення компенсується за рахунок стискання або розширення сильфона але сильфон не компенсує бокових зміщень. Для цього передбачено направляюча труба. Крім того, направляюча трубка запобігає осіданню забруднень в сильфоні. Такі сильфонні компенсатори, але без направляючої трубки також можна використовувати для гасіння вібрацій від машин або узгодження неточності монтажу складних по профілю трубопроводів.