8. Компенсация температурных удлине-

НИЙ ТРУБОПРОВОДОВ ТЕПЛОВОЙ СЕТИ И

ОПОРЫ ТРУБОПРОВОДОВ

8.1. Самокомпенсация

Прежде, чем предусматривать специальные устройства для компенсации температурных удлинений трубопроводов, необходимо использовать самокомпенсацию тепловых сетей (углы поворота , Г – образные и Z – образные участки).

1. Расчет Г – образных узлов для канальной прокладки (рис. 8.1).

Рис. 8.1. Схема Г-образного компенсатора (канальная прокладка)

, (8.1)

где - напряжение изгиба, кГ/cм²;

Δ – удлинение короткого плеча, см: ;

α = 0,012 – коэффициент линейного удлинения для углеродных сталей, 1/К;

, ºС; (8.2)

Е = 2ּ10⁶ – модуль упругости, кГ/см²;

d_н – наружный диаметр трубы, см;

l – длина короткого плеча, см;

- отношение большего плеча к меньшему;

; если σ не прошло, то надо сдвинуть одну из опор, т.е. выбрать .

Для бесканальной прокладки (рис. 8.2) расчет ведут по тем же формулам.

Рис. 8.2. Схема Г-образного компенсатора (бесканальная прокладка)

2. Расчет Z – образных участков (рис. 8.3).

Рис. 8.3. Схема Z-образного компенсатора

, (8.3)

где l – длина перемычки, см;

- отношение короткого плеча к перемычке.

Если σ не проходит, то отодвигаем или опору, или перемычку.

8.2. Компенсаторы

Для компенсации на прямых участках трубопроводов расчитывают специальные компенсаторы: П–образные – для любых давления и температуры теплоносителя, любой прокладки и диаметров; сальниковые при Р ≤ 2,5 МПа, Т ≤ 300 ºС и d_у ≥ 100 мм; сильфонные при Р ≤ 2,5 МПа, Т ≤ 200 ºС, t_н ≤ -40 ºС и d_у ≥ 100 мм. При гидравлическом расчете трубопроводов компенсаторы учитываются как местные сопротивления. Количество компенсаторов на участке трубопровода определяется по l_доп. l_доп определено для каждого d_у из условия, чтобы трубопровод был жестким стержнем и не прогибался: l_доп = f(d_у , вид прокладки).

Рис. 8.4. Монтажные схемы участков тепловой сети

Если принимают сальниковые компенсаторы, то их устанавливают спарено, т.к. для их обслуживания на трассе делают специальные теплофикационные камеры (ТК).

Вылет П – образного компенсатора : , см, (8.4)

где b – ширина компенсатора, см;

Δ – удлинение трубопровода на участке между неподвижными опорами, см;

d – наружный диаметр трубопровода, см;

σ_изг = 1100 кГ/см² - для П – образных компенсаторов со сварными отводами. Решают методом последовательного приближения или задают l = b. Для лиро- и L образных компенсаторов , см.

8.3. Расчетные нагрузки на трубопроводы

При расчете изгибающих напряжений и деформаций трубопровод, лежащий на свободных опорах, рассматривается как многопролетная балка (рис. 8.5). При одинаковой длине пролета между свободными опорами максимальный изгибающий момент в многопролетном трубопроводе возникает на опоре:

, (8.5)

где l – длина пролета между опорами, м;

q – удельная нагрузка на единицу длины трубопровода, Н/м:

; (8.6)

q_в – удельная вертикальная нагрузка от массы трубы, теплоносителя, теплоизоляции и снега, Н/м;

q_г – удельная горизонтальная нагрузка от ветрового давления, Н/м:

; (8.7)

К – аэродинамический коэффициент: 0,7 – для одиночной трубы; 1 – для двух и более труб;

υ – скорость ветра, м/с;

ρ – плотность воздуха, кг/м³;

d_н – наружный диаметр изолированного трубопровода, м.

Снеговая и ветровая нагрузка учитываются только для надземной прокладки тепловых сетей. Значение удельной снеговой нагрузки подсчитывается из нагрузки снега, приходящейся на 1 м² горизонтальной площади изолированного трубопровода, которая в среднем 500-1000 Н/м².

Рис. 8.5. Схема изгибающих напряжений и деформаций

трубопровода

Изгибающий момент, возникающий в середине пролета:

; на 0,2ּl от опоры М_изг = 0. (8.8)

Максимальный прогиб располагается посередине пролета.

Пролет между свободными опорами определяется из условия: , (8.9)

где σ_изг – допустимое изгибающее напряжение, ориентировочно σ_изг = 35 МПа;

W – момент сопротивления трубы (по справочнику как f (d)), м³.

Тогда длина пролета:

; (8.10)

l можно определить по приближенной формуле: - точность ± 100 мм.