3 Предварительный расчет толщины стенки трубы

Напряжение, возникающее в металле трубопроводов, определяются в основном внутренним давлением. Дополнительно учитываются нагрузки, собственной массы труб, массы содержащейся в трубах теплоносителя, массы изоляции.

Поэтому предварительно определяем номинальную толщину стенки трубы S, исходя из наличия внутреннего давления p, создающего растягивающее усилие.

, (3.1)

где –среднее окружное напряжение от внутреннего давления, кгс/см²;

р_изб – избыточное давление:

= (3.2)

– рабочее давление среды, кгс/см² ;

1 – атмосферное (наружное давление), кгс/см² ;

– наружный диаметр трубопровода, мм ;

S – толщина стенки трубы, мм.

Так же

, (3.3)

k – коэффициент, учитывающий влияние прочих сил, кроме внутреннего давления. Обычно k=2-2,5. Принимаем k=2.

Для выбранной стали 15ГС допускаемое напряжение для рабочего состояния стенки [s]_t=16 кгс/мм².

Тогда из выражения:

Предварительная номинальная толщина стенки трубы по формуле (стр. 12, [1]):

S³ , (3.4)

Так как P_изб= P_раб – 1, то формула (3.4) примет вид:

S³ ,

Найденное значение S не превышает выбранное, приведённое в табл. 3.3 [2].

Окончательно принимаем сталь 15ГС, ТУ 14-3-460-75

D_н ×S= 273×36 мм.

Допускаемое напряжение для рабочего состояния из программы Steel:

s_p=1615 кгс/см².

Допускаемое напряжение для холодного состояния из программы Steel:

s_х=1850 кгс/см².

4 Формализация исходной схемы трубопроводной системы

Для расчета трубопровода по программе “АСТРА-Т” данную схему следует формализовать и заполнить бланки исходных данных.

Для формализации схемы трубопровода вводится система координат ОX₁X₂X₃, где ось Х₃ направлена вверх, а оси Х₁ и Х₂ – в горизонтальной плоскости. Эти оси характеризуют трассировку трубопровода, в частности, изменение его направления.

Затем нумеруем узлы и неподвижные опоры. Первыми нумеруются узлы (их наличие характеризуют тройники, штуцеры), затем неподвижные опоры. Расстояния между узлами, между узлом и неподвижной опорой, между неподвижными опорами (при отсутствии узлов) соответствуют участкам трубопроводной системы. Узел или неподвижная опора, получившая номер 1, становится началом координат “0”.

Затем, продвигаясь от неподвижной опоры номер 1 к неподвижной опоре номер 2 нумеруем сечения (по порядку). Причем сама неподвижная опора номер 1 является сечением номер 0.

Исходную схему (рисунок 1.1) с неподвижными (Н.О.), упругой (У.О.), скользящими (С.О.) опорами, задвижками и сосредоточенной силой (P_с) заменяем формализованной с обозначением системы координат ОX₁X₂X₃ (рисунок 4.1). Нумеруем левую Н.О. номером 1. Она становится началом координат “0”. Правую Н.О. нумеруем номером 2. Расстояние между ними является участком трубопровода. На формализованной схеме трубопроводной системы сверху вниз последовательно наносим сечения: 1-я неподвижная опора является сечением номер 0. Следующее –задвижка с двух сторон – номер 1,2. Упругая опора – 3. Следующее – в месте соединения отвода с прямолинейными участками (слева и справа) – номер 4 и 5. Сечение у сосредоточенной силы - номер 6. Следующее сечение в месте соединения отвода с прямолинейными участками (слева и справа) – номер 7 и 8. Скользящая опора – номер 9. Сечение в месте соединения отвода с прямолинейными участками (слева и справа) – номер 10 и 11. Скользящая опора – 12. Следующее сечение в месте соединения отвода с прямолинейными участками (слева и справа) – номер 13 и 14. Сечение у второй неподвижной опоры номер 15.

Нумеруем отрезки: отрезок 0-1 получает номер 1 и т.д. Задвижка также является отрезком с номером 2. Всего 15 отрезков.

Формализованная схема приведена на рисунке 4.1.

Рисунок 4.1 Формализованная схема трубопроводной системы.