9. Компенсация температурных деформаций
Компенсация температурных деформаций стальных трубопроводов имеет важное значение в технике транспорта теплоты. Если в трубопроводе отсутствует компенсация температурных деформаций, то при сильном нагревании в стенке трубопровода могут возникнуть большие разрушающие напряжения, что может привести к разрушению трубопровода. Напряжения, возникающие в защемленном прямолинейном участке трубопровода, не зависят от диаметра, толщины стенки и длины трубопровода, а зависят от материала (модуля упругости и коэффициента линейного удлинения) и перепада температур.
Способы компенсации температурных удлинений, применяемые в тепловых сетях, разнообразны.
По своему характеру все компенсаторы могут быть разбиты на две группы: осевые и радиальные.
Осевые компенсаторы применяются для компенсации температурных удлинений прямолинейных участков трубопровода.
Радиальная компенсация широко применяется на теплопроводах, прокладываемых на территориях промышленных предприятий, а при небольших диаметрах теплопроводов (до 200 мм.) – также и в городских тепловых сетях.
На теплопроводах большого диаметра, прокладываемых под городскими проездами, устанавливаются, главным образом осевые компенсаторы.
Осевая компенсация
На практике находят применение осевые компенсаторы двух типов: сальниковые и упругие. На (рис. 9.1.) показан односторонний сальниковый компенсатор.
Между стаканом 1 и корпусом 2 компенсатора располагается сальниковое уплотнение 3. Сальникова набивка, обеспечивающая плотность, зажимается между упорным кольцом 4 и грундбуксой 5. Обычно набивка выполняется из асбестовых колец квадратного сечения, пропитанных графитом. Компенсатор вваривается в трубопровод, поэтому установка его на линии не приводит к увеличению количества фланцевых соединений.
Рис. 9.1 Односторонний сальниковый компенсатор.
Стакан 2. Корпус 3. Набивка 4. Упорное кольцо 5. Грундбукса.
На (рис. 9.2) приведении разрез двухстороннего сальникового компенсатора.
Рис. 9.2 Двухсторонний сальниковый компенсатор.
Недостатком сальниковых компенсаторов всех типов является сальник, требующий тщательного систематического ухода в эксплуатации. Набивка в сальниковом компенсаторе изнашивается, теряет со временем упругость и начинает пропускать теплоноситель. Подтяжка сальника в этих случаях не дает положительных результатов, поэтому через определенные периоды времени сальники приходится перебивать.
От этого недостатка свободны все типы упругих компенсаторов.
На (рис. 9.3) показана секция трехволнового сильфонного компенсатора.
Рис. 9.3 Трехволновой сильфонный компенсатор.
Для уменьшения гидравлического сопротивления внутри сильфонной секции вварена гладкая труба. Сильфонные секции выполняются обычно из легированных сталей или сплавов.
Компенсирующая способность сильфонных компенсаторов определяется обычно по результатам испытаний или принимается по данным заводов - изготовителей.
Радиальная компенсация
При радиальной компенсации термическая деформация трубопровода воспринимается изгибами специальных эластичных вставок или естественными поворотами (изгибами) трассы отдельных участков самого трубопровода.
Последний метод компенсации термических деформаций, широко используемый в практике, называется естественной компенсацией. Преимущества этого вида компенсации над другими видами: простота устройства, надежность, отсутствие необходимости в надзоре и уходе, разгруженность неподвижных опор от усилий внутреннего давления. Широкое распространение получили П – образные компенсаторы (рис.9.4.):
Рис. 9.4 Схема П – образного компенсатора