6.4 Расчет компенсаторов температурных удлинений

В данной тепловых сетях проектируем сальниковые и П - образные компенсаторы. За самокомпенсацию температурных удлинений принимаем естественные углы поворота теплотрассы (УП1,УП2, УП7).

Все компенсаторы имеют достаточную компенсирующую способность для восприятия температурного удлинения участка трубопровода между неподвижными опорами, при этом максимальные напряжения в радиальных компенсаторах не должна превышать допускаемых (110 МПа).

Необходимо также определить реакцию компенсатора, используемую при расчетах нагрузок на неподвижные опоры.

Тепловое удлинение расчетного участка трубопровода , мм, определим по формуле:

, (6.8)

где - средний коэффициент линейного расширения стали, мм/(м ·^оС), (принимаем =1,2· 10^-5 мм/(м ·^оС));

- расчетный перепад температур, определяемый по формуле:

Δt = τ₁ – t_н.о, (6.9)

где τ₁ – расчетная температура теплоносителя, ^оС;

t_н.о – расчетная температура наружного воздуха для проектирования отопления, ^оС;

L – расстояние между неподвижными опорами, м.

Реакция сальникового компенсатора - сила трения в сальниковой набивке определяем по формуле:

, (6.10)

где – рабочее давление теплоносителя, МПа;

– длина слоя набивки по оси сальникового компенсатора, мм;

– наружный диаметр патрубка сальникового компенсатора, м;

– коэффициент трения набивки о металл, принимаем равным 0,15 согласно.

При расчете самокомпенсации, максимальное напряжение  у основания короткого плеча угла поворота трассы, определяется по формуле:

(6.11)

где l – удлинение короткого плеча, м;

l – длина короткого плеча, м; Е - модуль продольной упругости, равный в среднем для стали 2· 10⁵ МПа;

d – наружный диаметр трубы, м;

n = – отношение длины длинного плеча к длине короткого.

При расчетах углов на самокомпенсацию величина максимального напряжения  не должна превышать [] = 115 МПа согласно [13], приложение 24.

6.4.1 Расчет п - образного компенсатора

П-образный компенсатор (К) на ответвлении 8.

Размеры П-образного компенсатора: трубопровод D_у = 150 мм, с длиной пролета между неподвижными опорами L = 70 м.

Расчетная температура теплоносителя ₁ = 120 ⁰С.

Расчетная температура наружного воздуха для проектирования систем отопления t_н.о= – 38⁰С.

При расчетах учитывалась предварительная растяжка компенсатора.

Коэффициент температурного удлинения;  = 1,2010^-5 мм/м⁰С.

Расчетное удлинение участка трубопровода:

l = 1,20 10^-5  70∙10³ (120 + 38) = 132,72 мм.

Расчетное удлинение l_р с учетом предварительной растяжки компенсатора составит:

l_р= 0,5 l = 0,5  132,72 = 66,36 мм

Исходя из полученных данных, принимаем согласно приложению 14, таблицы 3 [14], П-образный компенсатор имеющий компенсирующую способность l_к= 120 мм, вылет H = 1,8 м, спинку с = 1,56 м.

Компенсатор изображен на рисунке 22, геометрические показатели представлены в таблице 9.

Реакцию компенсатора Р при значении Р_к= 0,78 кН/см (согласно приложения 14, таблицы 4 /14/) и l_р= 12 см: Р = Р_кl_р= 0,78  12 = 9,36 кН.

Рисунок 11 – Схема П-образного компенсатора К для участка 8

Таблица 8 – Геометрические параметры компенсатора К для участка 8

Диаметр		Н, м	b, мм	с, мм	d, мм	e, мм	f , мм	R, мм	l, мм	L, м	lк, мм
Dy, мм	Dн, мм
150	159	1,8	3520	1560	540	300	350	630	989	6,03	120