7. Расчет компенсации температурных удлинений трубопроводов

В тепловых сетях широко применяются сальниковые, П - образные и сильфонные (волнистые) компенсаторы. Компенсаторы должны иметь достаточную компенсирующую способность Δl_к для восприятия температурного удлинения участка трубопровода между неподвижными опорами, при этом максимальные напряжения в радиальных компенсаторах не должны превышать допускаемых (обычно 110 МПа).

Тепловое удлинение расчетного участка трубопровода, Δlмм, определяют по формуле:

(39)

где

α- средний коэффициент линейного расширения стали, мм/мᵒС (для типовых расчетов можно принятьα=1,2·10^-2мм/мᵒС),

Δt- расчетный перепад температур, определяемый по формуле

(40)

τ₁- расчетная температура теплоносителя, ^оС

t_нро- расчетная температура наружного воздуха для проектирования отопления, ^оС;

L - расстояние между неподвижными опорами, м.

Компенсирующую способность сальниковых компенсаторов уменьшают на величину запаса - 50 мм.

При расчете самокомпенсации основной задачей является определение максимального напряжения  у основания короткого плеча угла поворота трассы, которое определяют для углов поворотов 90^о по формуле:

(41)

для углов более 90^о, т.е. 90+, по формуле

(42)

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:

(43)

При расчетах углов на самокомпенсацию величина максимального напряжения  не должна превышать [] = 80 МПа.

При расстановке неподвижных опор на углах поворотов, используемых для самокомпенсации, необходимо учитывать, что сумма длин плеч угла между опорами не должна быть более 60% от предельного расстояния для прямолинейных участков. Следует учитывать также, что максимальный угол поворота, используемый для самокомпенсации, не должен превышать 130^о.

Расчет компенсаторов.

Расчет компенсаторов сведен в таблицу 6.

Таблица 6

№	Участок	, мм	Расстояние между неподвижными опорами L, м	Длина по плану l, м	Δl, м	Удлинение Dlр с учетом предварительной растяжки	Компенсаторная ниша
Магистраль
1	Аб4-УТ8	76х3,5	33	66	0,62172	0,31086	НК 60×45
2	УТ8-УТ7	89х3,5	33	66	0,62172	0,31086	НК 150×45
3	УТ7-УТ6	89х3,5	29	58	0,54636	0,27318	НК 150×45
4	УТ6-УТ5	108x4	36	73	0,67824	0,33912	НК 150×45
5	УТ5-УТ4	133x4	47	47	0,88548	0,44274	НК 90×45
6	УТ4-УТ3	133x4	37	75	0,69708	0,34854	НК 90×45
7	УТ3-УТ2	133x4	27	55	0,50868	0,25434	НК 90×45
8	УТ2-УТ1	133x4	25	25	0,471	0,2355	НК 90×45
9	УТ1-К	159x4,5	23	46	0,43332	0,21666	НК 120×60
Ответвления
10	Аб7-УТ8	57x3,5	18	18	0,33912	0,16956	НК 60×45
11	Аб8-УТ7	57x3,5	39	39	0,73476	0,36738	НК 60×45
12	Аб9-УТ6	57x3,5	35	35	0,6594	0,3297	НК 60×45
13	Аб5-УТ6	76x3,5	22	22	0,41448	0,20724	НК 60×45
14	Аб10-УТ5	76x3,5	13	13	0,24492	0,12246	НК 60×45
15	Аб11-УТ4	57x3,5	11	11	0,20724	0,10362	НК 60×45
16	Аб12-УТ3	57x3,5	11	11	0,20724	0,10362	НК 60×45
17	Аб1-УТ3	57x3,5	46	46	0,86664	0,43332	НК 60×45
18	Аб6-УТ2	57x3,5	25	25	0,471	0,2355	НК 60×45
19	Аб2-УТ2	57x3,5	15	15	0,2826	0,1413	НК 60×45
20	Аб3-УТ1	57x3,5	27	27	0,50868	0,25434	НК 60×45

Расчет компенсаторов и подбор компенсаторных ниш

Расчет самокомпенсации.

В тепловой сети имеются 2 участка с крутоизогнутыми отводами, которые могут выступить в роли компенсаторов.

Участок УТ1-ЦТП

Определим линейное удлинение L₁короткого плеча L₁

L₁= 1,2x10^-527,61 (130 + 27) = 0,052 м

При  = 90 и n = L₂/L₁ = 1,53 находим изгибающее напряжение у опоры:

Полученное изгибающее напряжение не превышает допускаемое _доп= 80 МПа. Следовательно данный угол поворота может быть использован для самокомпенсации.

Участок УТ7-УТ8

Определим линейное удлинение L₁короткого плеча L₁

L₁= 1,2x10^-511,04 (130 + 27) = 0,021 м

При  = 113 и n = L₂/L₁ = 1,63 находим изгибающее напряжение у опоры:

Полученное изгибающее напряжение не превышает допускаемое _доп= 80 МПа. Следовательно данный угол поворота может быть использован для самокомпенсации.