6. Механический расчет теплопроводов.

В курсовом проекте требуется определить вертикальную и горизонтальную нормативные нагрузки на одну из неподвижных опор и рассчитать по одному компенсатору каждого типа из принятых в проекте.

1. Расчет неподвижных опор.

Определить напряжение от термических деформаций в трубопроводе диаметром у неподвижной опоры В (рис. 7) при расчетной температуре теплоносителя и температуре окружающей среды при монтаже . Модуль продольной упругости стали , а коэффициент линейного удлинения . Угол поворота . Допускаемое напряжение изгиба в трубопроводе .

Рис.7 .Расчетный участок трубопровода.

Линейное удлинение длинного плеча

При и находим напряжение у опоры В [5, форм. (9.13)]

2. Расчет п-образных компенсаторов.

П-образные компенсаторы следует рассчитывать по методике, изложенной в [12, стр.275-277], причем при применении жестких сварных отводов расчет несколько упрощается. Определение напряжений в компенсаторе допускается производить по упрощенным выражениям [5, форм. (9.12), (9.19), (3.20)]. При определении теплового удлинения за расчетную температуру окружающей среды следует принимать температуру наружного воздуха для проектирования отопления , если устанавливают размеры гибких компенсаторов или определяют расчетные напряжения в компенсаторах. Действительные напряжения находят, приняв за расчетную температуру наружного воздуха во время монтажа теплопровода . В целях облегчения конструктивного расчета П-образных компенсаторов составлены номограммы [19, прил. 20].

При проверочных расчетах компенсаторов максимальные компенсационные напряжения не должны превышать допускаемых. Для предварительной оценки можно ориентироваться на усредненные допускаемые компенсационные напряжения при и : для гибких компенсаторов с ; для участков самокомпенсации с .

Определить габариты П-образного компенсатора и силу упругой деформации для участка трубопровода диаметром со сварными отводами (рис. 8) при температуре теплоносителя и температуре окружающей среды при монтаже . Модуль продольной упругости стали . Допускаемое компенсационное напряжение в трубопроводе .

Рис. 8. Участок с П-образным компенсатором.

Линейное удлинение компенсируемого участка теплопровода

Расчетное тепловое удлинение при монтажной растяжке компенсатора на 50%

По номограмме [19, рис. 20.12], составленной для трубы , определяем габариты компенсатора (В и Н).

Принимаем соотношение размеров компенсатора равным

откуда получаем

Определяем длину прилегающих плеч компенсатора

Центральный момент инерции сечения трубопровода

где δ – толщина стенки трубопровода.

Вычисляем

где и .

При применении жестких сварных отводов получим

Осевое усилие

Максимальное напряжение в средней части спинки компенсатора

Изгибающее напряжение в точке В

где

Изгибающее напряжение в точке А

3. Расчет на компенсацию тепловых удлинений участков трубопровода с сальниковыми компенсаторами.

Требуется рассчитать длину участка трубопровода для установки сальникового компенсатора диаметром . Температура теплоносителя и температура окружающей среды при монтаже , а коэффициент линейного удлинения .

Из [19, прил.16] находим: компенсирующую способность компенсатора - 300 и 500 мм – для односторонних компенсаторов, а для двухсторонних – она в 2 раза больше, соответственно 600 и 1000 мм. Реальная компенсирующая способность должна приниматься на 50 мм меньше на каждый стакан, чем это предусмотрено технической характеристикой, соответственно, для односторонних на 50, а для двухсторонних - на 100 мм меньше. Соответственно, реальная компенсирующая способность для двухсторонних компенсаторов будет равна 500 и 900 мм.

Длина участка трубопровода для установки сальникового компенсатора

Для расстояние между компенсаторами рекомендуется принимать равным 140 м. Поэтому можно принять компенсаторы компенсирующей способностью как 600, так и 1000 мм. Обозначение компенсатора – Т1.63 и Т1.64 соответственно.

При определении габаритов камер учитывают установочную длину сальниковых компенсаторов , определяемую по [19, прил.16] или по формуле

где А – длина компенсатора, мм;

z – неиспользуемая компенсируемая способность, мм.

Тогда для компенсатора

Определить результирующее усилие на неподвижную опору А (рис. 9) при закрытой и открытой задвижках. Теплопровод . Рабочее давление теплоносителя . Силы трения в сальниковых компенсаторах 1 и 2 принимаем равными, а коэффициент трения набивки по стакану .

Рис. 9. Участок с сальниковыми компенсаторами.

Равнодействующая сил, действующих на опору слева, складывается из неуравновешенной силы внутреннего давления (при закрытой задвижке), силы трения в сальниковом компенсаторе и силы трения в неподвижных опорах на участке длиной ; равнодействующая сил, действующих на опору справа, - из сил трения в сальниковом компенсаторе и неподвижных опорах труб на участке длиной .

Принимая по [13,прил.25] силу тяжести 1 м подающей трубы , определяем результирующее усилие на неподвижную опору при закрытой задвижке (коэффициент )

При открытой задвижке ( )