10. Механический расчет теплопроводов.

В данном проекте рассчитываются горизонтальные нагрузки на одну из неподвижных опор, подбираются размеры одного из компенсаторов и производится расчет напряжения, возникающего в этом компенсаторе, а также производится расчет одной из несимметричных конфигураций.

При расчете горизонтальной нагрузки на неподвижную опо­ру необходимо учитывать:

Силы трения в сальниковом компенсаторе, Н:

, (51)

где Р_р - рабочее давление теплоносителя; l_с - длина сальниковой набивки по оси компенсатора, м; d_н - наружный диаметр патруб­ка компенсатора, м; µ_c- коэффициент трения сальниковой набив­ки о стакан, среднее значение которого можно принимать µ_c =0,15.

Силы трения в подвижных опорах, Н:

, (52)

где µ - коэффициент трения на подвижных опорах, µ = 0,3-0,4; G_h - сила тяжести единицы длины теп­лопровода с изоляцией и водой, Н/м, [6]; l - длина участка теплопровода от рас­сматриваемой неподвижной опоры до компенсатора или до угла поворота, м.

Силы внутреннего давления, Н:

, (53)

где Р_р - рабочее давление теплоносителя, Па; F_в - площадь попе­речного сечения трубопровода по внутреннему диаметру; - ко­эффициент, равный единице, если на опору действует неуравно­вешенное усилие от внутреннего давления. Для опор, уравнове­шенных от сил внутреннего давления, коэффициент a = 0. Для случаев с переходом диаметров труб:

(54)

Горизонтальная осевая нагрузка на промежуточную непо­движную опору определяется как сумма сил, действующих с каж­дой стороны. Причем меньшая сумма сил, за исключением не­уравновешенных сил внутреннего давления, принимается с коэф­фициентом 0,7. При равенстве суммарных сил с каждой стороны опоры в качестве расчетной принимается равнодействующая сил с одной стороны опоры с коэффициентом 0,3.

Рассчитаем усилия, действующие на неподвижную опору Н25:

Рисунок 8. Схема узла теплопровода.

Приведем некоторые исходные данные:

- рабочее давление теплоносителя,

- длина сальниковой набивки,

- сила тяжести 1м трубопровода с изоляцией и водой участка 1,

- расстояние от компенсатора на участке 1 до рассчитываемой опоры.

где

Произведем расчет П-образного компенсатора К1.

Приведем некоторые исходные данные:

D_н = 273 мм; расстояние между опорами l = 120 м; коэффициент линейного удлинения металла при 150°С α = 0,0125 мм/м°С.

Тепловое удлинение трубопровода составит:

, (55)

где t = 150 °С - расчетная температура теплоносителя,

t = -27 °С - температура окружающего воздуха.

С учетом предварительной растяжки:

По номограмме, [5], при радиусе изгиба отвода R = 1000 мм и толщине стенки трубопровода компенсатора S = 8 мм примем следующие размеры компенсатора: вылет компенсатора Н = 4,85 м, спинка компенсатора В = 2 м. Далее, по [6] определим максимальное изгибающее напряжение в компенсаторе:

Расчет температурных удлинений:

1. , где ,

2)

3)

4) ,

где .

5)

6)

Расчет сальникового компенсатора К8 произведем согласно [5]:

Компенсирующая способность сальникового компенсатора определяется свободным ходом стакана в корпусе, но расчетная компенсирующая способность принимается меньше хода стакана

где — свободный ход стакана;z — неиспользуемая компенсирую­щая способность, оставляемая на случай понижения температуры воздуха ниже расчетной температуры монтажа (z =50 мм на каж­дый стакан компенсатора).

Так как величина теплового удлинения участков может быть различной, то расчетная компенсирующая способность не всегда используется полностью. В таких случаях установочная длина компенсатора, необходимая для определения потребной длины камеры, определяется разностью

где A— длина компенсатора при полностью выдвинутом стакане; — установочная длина компенсатора;

—тепловое удлинение трубы на участке.

Перед присоединением компенсатора с трубами стакан выдви­гается из корпуса на монтажную длину, определяемую по темпе­ратуре наружного воздуха, при которой производится монтаж. Монтажная длина компенсатора устанавливается расчетом по формуле

где t_M — температура воздуха во время установки компенсатора.

Перемещению стакана в компенсаторе препятствует трение, возникающее в сальниковой набивке. Сила трения набивки (в Н) определяется по формуле

где — наружный диаметр стакана (принимается на 1—3 мм меньше наружного диаметра трубы, из которой выполнен ста­кан), м;b — длина сальниковой набивки, м; Р_раб — рабочее дав­ление теплоносителя, Па; — коэффициент трения набивки по металлу (=0,15).