2.7 Расчет конструктивных элементов тепловой сети

В результате теплового воздействия теплоносителя на трубопровод возникает тепловое удлинение металла.

Расчет проводиться по «Справочник по теплоснабжению и вентиляции- Р. В. Щекин».

Величина теплового удлинения трубопровода определяется по формуле:

∆l=l(t₁-t₂) (22)

где: - коэффициент линейного расширения трубных сталей, мм/м

l-длина рассматриваемого участка, м

t₁-максимальная температура стенки трубы, т.е. принимается равной максимальной температуре теплоносителя,⁰С (t₁-130;150⁰С)

t₂-минимальная температура стенки трубы, принимаемой равной расчетной температуре наружного воздуха для отопления (t₂= t₀).

Для обеспечения правильной работы компенсаторов и самокомпенсации трубопроводы делятся неподвижными опорами на отдельные участки, независимые один от другого в отношении теплового удлинения.

На каждом участке трубопровода, ограниченном сменными неподвижными опорами, предусматривается установка компенсатора и самокомпенсации.

При расстановке на трассе неподвижных опор нужно иметь ввиду следующие:

-неподвижные опоры устанавливаются в первую очередь в местах ответвлений трубопровода;

- при расстановке неподвижных опор (НО) на прямых участках исходят из допускаемых расстояний между неподвижными опорами в зависимости от диаметра труб, типа компенсаторов и параметров теплоносителя.

Расчет трубопроводов на компенсацию тепловых удлинений с гибкими компенсаторами(П-образными) и при самокомпенсации производят на допускаемое изгибающие компенсационное напряжение G_доп труб ГОСТ 10704-91,которое можно принять:

- для П- образных компенсаторов при Т≤ 150⁰С, G_доп=11кг/мм²

-для расчета участков самокомпенсации при Т≤ 150⁰С, G_доп=8 кг/мм²

Исходные данные для расчета:

- Расчетный участок 3-4

- Диаметр трубы d_у=1084

- Расстояние между неподвижными опорами, м l=70м

- Максимальная температура теплоносителя t_i= 150⁰С

- Расчетная температура воздуха t_о=26⁰С

Расчетная схема

Рисунок7. Расчетная схема П- образного компенсатора

Тепловое удлинение определяется по формуле

∆l=l(t₁-t₂)

=1,2410^-2

l=70м

t₁=150⁰С

t₂=26⁰С

∆l=1,2470(150+26)/10^-2=135,408мм

Для увеличения компенсирующей способности П- образного компенсатора и компенсационных напряжений в трубопроводе следует предусматривать предварительную растяжку в размере 50% теплового удлинения.

Расчетное тепловое удлинение участка:

∆l_расч=0,5∆l (23)

∆l_расч=0,5135,408=67,704мм

При спинке компенсатора равной половине вылета компенсатора, т.е.

Н=0,8м

где: В- спинка компенсатора, м;

Н- вылет компенсатора, м.

В=0,5Н (24)

В=0,50,8=0,4м.

Сила упругой деформации Р_к=0,07м.

Проверить Г-образный участок на самокомпенсацию для участка трубопровода при следующих данных:

Наружный диаметр, мм D_н=1084

Толщина стенки, мм =3,5

Угол поворота ,град,=90⁰С

Длина большого плеча, м l_б=15,0м

Длина меньшего плеча м l_м=10,0м

Максимальная температура теплоносителя ⁰С, t₁=150⁰С

Расчетная температура наружного воздуха t_н= t₀=-26⁰С

Расчетная схема

Рисунок8. Расчетная схема Г- образного компенсатора

Расчетный угол: 95 ⁰С

Расчетная разность температур

∆t=₁-t_н=150+26=176⁰С (25)

Определяем значение вспомогательных величин (по номограмме VI14. рис 6 и 7)

C=3,5 A=6 B=12

p_x =A

₇=0,126 ∆t=176⁰С l=10,0

Сила упругой деформации p_xи p_y и избегающий компенсационное напряжение G кг/мм²

p_x =A=6=13,3

p_y=12=26,61

^к_и(А)=С_(А)

₇=0,0182

^к_и(А)=3,5=1,12кгс/см²

Определение усилий неподвижных опор

Усилия, воспринимаемые неподвижными опорами складываются из неуравновешенных сил внутреннего давления, сил трения в подвижных

опорах и сил упругой деформации П- образных компенсаторов и самокомпенсации.

При определение усилий неподвижные опоры учитываются схема участка трубопровода, неподвижных опор и компенсирующих устройств расстояние неподвижными опорами и т.д.

Для расчета рассматривать схему участка 3-4 с П- образными компенсаторами.

Осевая сила на неподвижную опору определяется по формуле:

Н_О1=Р_К1+q₁μl₁ (28)

где:

Р_К1-сила упругой деформации;

q₁- вес 1 метра трубы с водой ( табл. VI 24) с учетом веса изоляции (принять вес 1 метра изоляции 0,5кг);

μ- коэффициент трения для скользящих опор.

Н_О1=Р_К1+d₁Мl₁=70+17,50,330=0,27т.