Оглавление

1. Выбор и расчет компенсирующих устройств 2

2. Выбор и расчет подвижных опор 4

3. Расчет неподвижных опор 5

Приложения 7

Приложение 1. Расчет компенсаторов 7

Приложение 2. Расчет напряжений в местах закрепления плеч поворотов 7

Приложение 2. Расчет подвижных опор 7

Список литературы 8

Основной задачей механического расчета тепловой сети является выбор компенсирующих устройств, подвижных и неподвижных опор, на которые укладываются трубопроводы, как при надземной, так и при подземной прокладке. От правильности выбора и монтажа опор и компенсаторов в значительной степени зависит эксплуатационная надежность трубопровода.

1. Выбор и расчет компенсирующих устройств

Компенсирующие устройства в тепловых сетях служат для устранения (или значительного уменьшения) усилий, возникающих при тепловых удлинениях труб. В результате снижаются напряжения в стенках труб и силы, действующие на оборудование и опорные конструкции.

Для компенсации удлинения труб применяют специальные устройства — компенсаторы, а также используют гибкость труб на поворотах трассы тепловых сетей (естественную компенсацию). 

По принципу работы компенсаторы подразделяют на осевые (сальниковые и упругие), и радиальные (П-образные, S-образные и др.).

Осевые компенсаторы устанавливают на прямолинейных участках теплопровода, так как они предназначены для компенсации усилий, возникающих только в результате осевых удлинений. Радиальные компенсаторы устанавливают на теплосети любой конфигурации, так как они компенсируют как осевые, так и радиальные усилия. Естественная компенсация не требует установки специальных устройств, поэтому ее необходимо использовать в первую очередь.

Сальниковые компенсаторы применяются при подземной прокладке тепловых сетей, а также при прокладке на низких опорах. Применять сальниковые компенсаторы для трубопроводов, прокладываемых на эстакадах и отдельно стоящих опорах, допускается в исключительных случаях.

Упругие компенсаторы рекомендуется устанавливать в помещениях, в проходных и полупроходных каналах.

Радиальные компенсаторы могут быть использованы при любом типе прокладки и конфигурации трубопроводов. Наибольшее применение получили П-образные компенсаторы.

Принимая к установке один из типов компенсаторов необходимо определить его компенсирующую способность. Для этого:

1.1. Принимаются допустимые расстояния между компенсаторами, L. Для радиальных компенсаторов по таблице 1.1, для упругих компенсаторов по таблице 1.2.

Таблица 1.1. Допустимые расстояния между радиальными компенсаторами

Ду, мм	40	50	70	80	100	125	150	175	200
L, м	45	50	55	65	65	70	80	80	95

Таблица 1.2. Допустимые расстояния между осевыми компенсаторами

Тип прокладки	Ду, мм
	100	125	150	200	250
	L, м
Канальная и воздушная прокладка (схема 1)	55	55	65	65	80
Бесканальная прокладка (схема 1)	20	25	30	40	45
Бесканальная прокладка (схема 2)	40	50	60	80	90

Схема 1.

Схема 2.

L

L

L

1.2. Определяем расчетный перепад температур:

1.3. Принимается расчетный коэффициент, учитывающий предварительную растяжку компенсатора е по [2] стр. 166.

1.4. Принимается средний коэффициент линейного расширения стали α. Для стали марки Ст. 20, применяемой в основном для изготовления трубопроводов тепловых сетей, он равен 0,0123 – 0,0145 мм/(град∙м).

1.5. Определяем компенсирующую способность компенсатора:

1.6. По рассчитанной компенсирующей способности можно выбрать размеры компенсатора по [1] стр. 176.

Расчет можно производить в электронных таблицах Exel. Пример расчета приведен в Приложении 1.

1.7. В случае если на участке тепловой сети есть естественный поворот, то допустимая длина между компенсаторами откладывается от неподвижной опоры, установленной в конце плеча поворота (рисунок 1).

НО

L

l₂

l₁

ИТ

Рисунок 1.

НО – неподвижная опора.

Для выделения естественных поворотов необходимо на схеме тепловой сети обозначить обязательные для установки неподвижные опоры.

Неподвижные опоры устанавливают на выходе из источника тепла, на входе и выходе ЦТП, насосных подстанций и т п. для снятия усилий на оборудование и арматуру; в местах ответвлений для устранения взаимного влияния участков, идущих в перпендикулярных направлениях; на поворотах трассы для устранения влияния изгибающих и крутящих моментов, возникающих при естественной компенсации. В результате указанной расстановки неподвижных опор трасса тепловых сетей разбивается на прямолинейные участки, имеющие различные длины и диаметры трубопроводов.

При расчете компенсирующих устройств необходимо правильно выбрать длины плеч естественных поворотов. Для этого необходимо на участках тепловой сети, имеющих естественный поворот, определить максимально возможную длину плеча l₁, а затем по таблице 1.3 выбрать минимальную длину короткого плеча l₂. Возможен и обратный вариант, т.е. по минимальной длине плеча выбирается максимальная длина плеча естественного поворота.

Выбор того или иного варианта определяется студентом самостоятельно. При выборе следует максимально использовать компенсирующую способность естественных поворотов. Например, если величина l₂ невелика, то по таблице 1.3 принимают величину l₁.

1.8. После выбора длин плеч поворотов необходимо определить напряжение в точке закрепления короткого плеча σ. Для этого:

1.8.1. Определяем удлинение короткого плеча:

где α = 12 ∙ 10^-6 – коэффициент линейного удлинения стали;

Δt = t₁ – t_ор.

1.8.2. Определяем напряжение в точке закрепления короткого плеча σ:

где Е = 19,6 ∙ 10⁴ МПа – модуль упругости первого рода для стали;

n = l₁/l₂.

Считаются правильно выбранными длины плеч естественного поворота, если полученное напряжение будет не больше допустимого, величина которого для различных марок стали составляет 100…140 МПа.

Расчет можно производить в электронных таблицах Exel. Пример расчета приведен в Приложении 2.