7.6.4 Расчет п-образных компенсаторов

Максимальное изгибающее напряжение в П-образном компенсаторе (рисунок 7.41)

( 7.45)

где

При предварительной растяжке компенсатора на половину теплового удлинения трубопровода компенсирующая способность

(7.46)

При установке на компенсаторе жестких сварных (негнутых) отводов, в которых сплющивание сечения при изгибе не имеет места, k = 1, m = 1.

Рисунок 7.41. Схема П-образного компенсатора.

7.6.5 Расчет s-образных компенсаторов

Максимальное изгибающее напряжение в S-образном компенсаторе (рисунок 7.42), а также компенсирующая способность при предварительной растяжке на половину теплового удлинения трубопровода определяются по формулам (7.45) и (7.46). Для этих компенсаторов коэффициент А определяется по формуле

(7.47)

Рисунок 7.42 Схема S-образного компенсатора.

7.6.6 Расчет ω-образном компенсаторе

Максимальное изгибающее напряжение в Ω-образном компенсаторе (рисунок 7.43)

(7.48)

При предварительной растяжке Ω-образного компенсатора на половину теплового удлинения теплопровода его компенсирующая способность вычисляется как

(7.49)

Рисунок 7.43 Схема Ω-образного компенсатора.

7.6.7 Расчет несимметричных конфигураций

Для расчета максимального изгибающего напряжения, возникающего в трубопроводе с угловой конфигурацией (рисунок 7.44), А.П. Сафоновым предложена формула

(7.50)

где Δ – удлинение короткого плеча; l – длина короткого плеча; n = l₁ / l – отношение длины длинного плеча к длине короткого; β = φ – 90 °.

При φ = 90⁰ или β = 0

(7.51)

Максимальное напряжение возникает в коротком плече в месте защемления у неподвижной опоры.

Приведенные формулы не учитывают: снижения жесткости из-за сплющивания сечения и сопротивления свободных опор.

При несимметричных конфигурациях трубопроводов длины прямолинейных участков обычно значительно превышают радиусы гнутья отводов, поэтому неучет коэффициента Кармана не приводит к существенным погрешностям.

Рисунок 7.44 Схема угловой компенсации.

7.6.8 Пространственные трубопроводы

В пространственных трубопроводах кроме деформаций растяжения и изгиба, имеющих место в плоскостных трубопроводах, возникают деформации кручения.

На рисунке 7.45 показана схема пространственного трубопровода. При нагревании трубопровода в плече АВ возникает деформация кручения, вызываемая термическим удлинением плеча СD. Аналогичная деформация кручения возникает и в плече СD, вызванная термическим удлинением плеча АВ.

Максимальное напряжение кручения возникает в концевых сечениях трубопроводов (сечения у отвода В и С), на которые передаются крутящие моменты. Это напряжение определяется по формуле

( 7.52)

где G – модуль сдвига; i_к – относительное кручение

(7.53)

здесь φ – угол поворота сечения трубопровода, рад; r – наружный радиус трубы; l –длина плеча трубопровода.

Если при нагревании трубопровода (смотри рисунок 7.45) участок l₃ удлинится на Δ₃ , то угол поворота крайнего сечения участка DС составит φ = Δ₃ / l₃ , а относительное кручение сечения участка DС (вблизи отвода С)

(7.54)

Аналогично относительное кручение для сечения В участка АВ

(7.55)

где Δ₁ – термическое удлинение участка l_1.

Как видно из (7.52) и (7.53), напряжение кручения не зависит от толщины стенки трубопровода.

Крутящий момент

(7.56)

где W_п – полярный момент сопротивления трубы.

Рисунок 7.45 Схема пространственного трубопровода.