2. Расчет сальникового компенсатора

Сальниковый компенсатор (К1) на участке 1.

Данные для расчета компенсатора.

Участок 1 с диаметром D_н = 426 мм и длиной L = 25 м; рабочее давление

Р_р= 1,117 МПа; расчетная температура теплоносителя – 120 ⁰С; расчетная

температура наружного воздуха t_н.о= – 38⁰С .

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

Удлинение участка трубопровода l :

l = 1,20 10^-5 25 10³ (120 + 38) = 47,4 мм.

Компенсирующая способность одностороннего сальникового компенсатора ∆К = 300 мм и длина сальниковой набивки l_c= 120 мм.

Расчетная компенсирующая способность компенсатора:

∆P = ∆К – 50 = 300 – 50 = 250 мм.

Количество компенсаторов n на расчетном участке:

n = ∆l/∆P = 47,4/250 = 0,19 ≈ 1 шт.

Реакция компенсатора Р_к, при коэффициенте трения сальниковой набивки  = 0,15:

Р_к = 2 ∙ 1,117∙10⁶ ∙ 0,12 ∙ 0,426 ∙ 0,15 ∙ 3,14 = 53692,83 Н = 53,69кН.

Принятый компенсатор (согласно приложению 14, таблицы 1 [14]) изображен на рисунке 12.

Рисунок 12– Односторонний сальниковый компенсатор

Таблица 9 – Геометрические параметры компенсатора К10 для участка 11

Dу, мм	Dн, мм	Длина сальниковой набивки, lс, мм	Компенсирующая способность односторонних компенсаторов, ΔК, мм
400	426	120	300

6.4.3 Расчет самокомпенсации трубопровода на угле поворота уп3

Угол поворота УП3 в трубопроводе диаметром D_н = 325 мм у неподвижной опоры H6 (рисунок 13) при расчетной температуре теплоносителя  = 120 ⁰С и температуре окружающей среды t_н.о= –38⁰С.

Модуль продольной упругости стали Е = 2∙10⁵ МПа, коэффициент линейного расширения  = 1,22∙10^-5 мм/м⁰С.

Рисунок 13 – Расчетная схема угла поворота №3

Линейное удлинение l₁ короткого плеча l₁:

l₁= l₁ ( - t_o) = 1,22∙10^-535∙10³ (120 + 38) = 67,466 мм = 0,067 м;

Линейное удлинение l длинного плеча:

l= l ( - t_o) = 1,22∙10^-537 ∙10³ (120 + 38) = 71,32 мм = 0,071 м;

При n = l₁/l= 0,95 изгибающее напряжение у опоры Н4:

10,4 МПа.

Допускаемое напряжение _доп= 80 МПа (согласно [13], приложение 24).

Полученное изгибающее напряжение не превышает допускаемое. Следовательно, неподвижные опоры расставлены правильно, и данный угол поворота может быть использован для самокомпенсации.

6.5 Теплотехнический расчет теплотрассы

Расчет толщины тепловой изоляции трубопроводов _кпо нормированной плотности теплового потока:

, (6.12)

где d – наружный диаметр трубопровода, м;

В – отношение наружного диаметра изоляционного слоя к диаметру трубопровода d. ( ).

Коэффициент В определяют по формуле:

_, (6.13)

где _к – коэффициент теплопроводности теплоизоляционного слоя,

Вт/(м ·°С);

R_к - термическое сопротивление слоя изоляции, м·°С/Вт, величину которого определяют из следующего выражения:

, (6.6)

где - общее термическое сопротивление слоя изоляции и других дополнительных термических сопротивлений на пути теплового потока определяемое по формуле:

(6.7)

где - нормированная линейная плотность теплового потока, Вт/м, принимаемая по [5], таблице 8, п.6;

- средняя за период эксплуатации температура теплоносителя, принимаем равной 90 ⁰С для подающего теплопровода и 50 ⁰С для обратного;

- коэффициент, учитывающий изменение стоимости теплоты в зависимости от района строительства и способа прокладки трубопровода, принимаем равным 0,95 согласно таблицы 13, п.6 [5];

- среднегодовая температура окружающей среды, принимаем равной +3 ⁰С.

При подземной канальной прокладке дополнительные термические сопротивления определяются по формуле:

_, (6.8)

где - термическое сопротивление поверхности изоляционного слоя, (м²·°С)/Вт, определяемое по формуле:

, (6.9)

где - коэффициент теплоотдачи с поверхности тепловой изоляции в окружающий воздух, Вт/(м² ·°С) который, согласно /5/, принимаем при прокладке в каналах = 8 Вт/(м² ·°С);

d - наружный диаметр трубопровода, м;

- термическое сопротивление поверхности канала, определяемое по формуле:

, (6.10)

где - внутренний эквивалентный диаметр канала, м, определяемый по формуле:

, (6.11)

где F - внутреннее сечение канала, м²;

P - периметр сторон по внутренним размерам, м;

- термическое сопротивление стенки канала определяемое по формуле:

, (6.12)

где - теплопроводность стенки канала, для железобетона = 2,04 Вт/(м·°С);

- наружный эквивалентный диаметр канала, определяемый по наружным размерам канала, м;

- термическое сопротивление грунта определяемое по формуле:

, (6.13)

где - теплопроводность грунта, зависящая от его структуры и влажности, принимаем для сухих грунтов = 1,5 Вт/(м·°С);

h - глубина заложения оси теплопровода от поверхности земли, м, принимаем равной 1 м;

, - коэффициенты, учитывающие взаимное влияние температурных полей соседних теплопроводов, определяемые по формулам:

, (6.14)

, (6.15)

где , - нормированные линейные плотности тепловых потоков соответственно для подающего и обратного трубопроводов, Вт/м.