Расчет компенсаторов,углов поворота,неподвижных опор


10.РАСЧЕТ П-ОБРАЗНОГО КОМПЕНСАТОРА,УГЛОВ ПОВОРОТА, НЕПОДВИЖНОЙ ОПОРЫ И НИШИ КОМПЕНСАТОРА
10.1 Расчет П-образного компенсатора
Компенсационные устройства в тепловой сети системы теплоснабжения
предназначены для значительного уменьшения усилий, которые возникают при тепловых удлинениях теплопроводов. В результате этого снижаются напряжения в стенках труб и силы, действующие на оборудование и опорные конструкции.
Для компенсации тепловых удлинении трубопроводов применяются гибкие П- образные компенсаторы, а также использоваться повороты трассы - самокомпенсация.
Установка компенсаторов вызывает дополнительные затраты при монтаже и в период эксплуатации тепловой сети; поэтому при разработке монтажной схемы необходимо стремиться к минимальному их количеству. Количество компенсаторов зависит от расстояний между неподвижными опорами.
Для безаварийной работы тепловой сети необходимо, чтобы компенсирующие устройства были рассчитаны, и на максимальные удлинения трубопроводов.
Поэтому при расчете температурных удлинений компенсаторов надо температуру теплоносителя принимать максимальной, а температуру окружающей среды минимальной. Произведем расчет температурных удлинений для П - образного компенсатора.
Гибкие П - образные компенсирующие устройства самые распространенные. Они не нуждаются в обслуживании и для их укладки в нишах не требуется сооружение камер. Кроме того, гибкие компенсаторы передают на неподвижные опоры только реакции распоров. А к недостаткам относятся: повышенное гидравлическое сопротивление, увеличенный расход труб, большие габариты, что затрудняет их прокладку под землей.
d=529мм
L=120м;



10.1. Расчет П-образного компенсатора
Лист



19


( = 150( С -максимальная температура теплоносителя.
t = -20 (С -расчетная температура наружного воздуха при монтаже.
(ДОП=110 МПа.
Подающий теплопровод:
Линейное удлинение компенсируемого участка теплопровода, врезультате теплового расширения металла, определятся по формуле:
13 EMBED Equation.3 1415

· - коэффициент линейного удлинения;
13 EMBED Equation.3 1415
Вылет компенсатора определяется по формуле:
13 EMBED Equation.3 1415
Определим геометрическую характеристику отвода h при толщине стенки трубы
· = 6 мм и среднем радиусе его поперечного сечения:
13 EMBED Equation.3 1415
R - радиус изгиба оси трубы, м.
Находим геометрическую характеристику отвода.
13 EMBED Equation.3 1415
Т.к h <1 то можно определить коэффициент жесткости
К =h/1,65=0,087/1,65=0,053
m - поправочный коэффициент напряжения для гнутых труб, равный
13 EMBED Equation.3 1415
Центральный момент инерции сечения трубопровода:
13 EMBED Equation.3 1415
А - техническая характеристика компенсатора, которая находится по
следующему выражению:




10.1. Расчет П-образного компенсатора
Лист



20


13 EMBED Equation.3 1415
Осевое усилие :
13 EMBED Equation.3 1415
Максимальное напряжение в средней части спинки компенсатора:
13 EMBED Equation.3 1415
Определим напряжение и усилие компенсатора при применении сварных отводов. Тогда R=0, k=1, m=1.
13 EMBED Equation.3 1415
13 EMBED Equation.3 1415
13 EMBED Equation.3 1415
Таким образом, при применении сварных отводов повышается жёсткость компенсатора, а следовательно, осевое усилие и напряжение.
Аналогично расчету вылета П - образного компенсатора на подающем теплопроводе необходимо рассчитать вылет этого же компенсатора, но на обратном теплопроводе тепловой сети.
Обратный теплопровод:
d=529мм
L=120м;

· = 70° С -минимальная температура теплоносителя.
t = -20° С -расчетная температура наружного воздуха при монтаже.

·ДОП = 110МПа



10.1. Расчет П-образного компенсатора
Лист



21


Обратный теплопровод.
Линейное удлинение компенсируемого участка теплопровода, в результате теплового расширения металла, определятся по формуле:
13 EMBED Equation.3 1415

· - коэффициент линейного удлинения;
Для увеличения компенсирующей способности компенсатора или уменьшения величины смещения, его следует рассчитывать на «предварительную растяжку» которая составляет 50% от полного линейного удлинения.
13 EMBED Equation.3 1415
Вылет компенсатора определяется по формуле:
13 EMBED Equation.3 1415
Определим геометрическую характеристику отвода h при толщине стенки трубы
· =8 мм и среднем радиусе его поперечного сечения:
13 EMBED Equation.3 1415
R - радиус изгиба оси трубы, м.
Находим геометрическую характеристику отвода.
13 EMBED Equation.3 1415
Т.к h <1 то можно определить коэффициент жесткости
К =h/1,65=0,087/1,65=0,053
m - поправочный коэффициент напряжения для гнутых труб, равный
13 EMBED Equation.3 1415
Центральный момент инерции сечения трубопровода:
13 EMBED Equation.3 1415
А - техническая характеристика компенсатора, которая находится по
следующему выражению:
13 EMBED Equation.3 1415


10.1. Расчет П-образного компенсатора
Лист



22


Осевое усилие :
13 EMBED Equation.3 1415
Максимальное напряжение в средней части спинки компенсатора:
13 EMBED Equation.3 1415
Определим напряжение и усилие компенсатора при применении сварных отводов. Тогда R=0, k=1, m=1.
13 EMBED Equation.3 1415
13 EMBED Equation.3 1415
13 EMBED Equation.3 1415
Расчет ниши для П образного компенсатора.
Компоновочные размеры компенсаторной ниши рассчитываются по формулам:
с > (0,5dH +
·) + 0,5
·l+аИС=(0,5*0,529+0,098)+0,5*0,1275+0,1=0.50м
d
· (dH +2
·)+ 0,5(
·l1-
·l2)+аИИ=(0,529+2*0,098)+0,5(0,1275-0,0675)+0,553=1,308м
B2
·2R+(dH+2
·)=2*1+(0,529+2*0,098)=2,725м
dH - наружный диаметр трубы.

· - толщина тепловой изоляции
R - радиус гнутья трубы
13 EMBED Equation.3 1415температурные удлинения подающего и обратного трубопроводов
аИС - допустимое расстояние между стенкой и изоляцией, принимаемое по нормам.
аИИ -допустимое расстояние между поверхностями изоляции, принимаемое по нормам
В2-длина спинки компенсатора обратного трубопровода


10.1. Расчет П-образного компенсатора
Лист



23


10.2 Расчет углов поворота
Наружный диаметр dн=529 мм,
Толщина стенки
·=6мм,
Расчетный угол
·=0 °С
Подающий теплопровод

·1 = 150 °C максимальная температура теплоносителя

·ДОП = 80МПа.
Расчетная температура наружного воздуха при монтаже tH=-20°С Длина большего и меньшего плеч lб=44м, lм=40м
13 EMBED Equation.3 1415
13 EMBED Equation.3 1415 При n=2,
·=0 определяем значения коэффициентов : С=3,0; А=12,0; В=12,0.
Определяем значение вспомогательных величин
(
·EI)/107=(12*10-6*2*1011*339,20)/107=81,408
(
·EIdн)/107=(12*10-6*2*1011*339,20*0,529)/107=0,43
Продольное изгибающее компенсационное напряжение в заделке меньшего плеча составляет:
13 EMBED Equation.3 1415
Силы упругой деформации в заделке меньшего плеча составляет
13 EMBED Equation.3 1415
13 EMBED Equation.3 1415
Обратный трубопровод.
Максимальная температура теплоносителя 70°С
dH=529 мм,
·=6мм:
13 EMBED Equation.3 1415
13 EMBED Equation.3 1415 :




10.2. Расчет расчет углов поворота
Лист



24


Определяем значение вспомогательных величин
(
·EI)/107=(12*10-6*2*1011*339,20)/107=81,408
(
·EIdн)/107=(12*10-6*2*1011*339,20*0,529)/107=0,43
Продольное изгибающее компенсационное напряжение в заделке меньшего плеча составляет:
13 EMBED Equation.3 1415
Силы упругой деформации в заделке меньшего плеча составляет
13 EMBED Equation.3 1415
13 EMBED Equation.3 1415



10.2. Расчет расчет углов поворота
Лист



25


10.3 Расчет неподвижных опор.
Неподвижные опоры предназначены для закрепления трубопроводов в отдельных точках, разделения его на независимые по температурным деформациям участки и для восприятия усилий, которые возникают в трубопроводах этих участков при разных схемах компенсации тепловых удлинений. Следовательно, неподвижные опоры устраняют возможность последовательного нарастания усилий в теплопроводах и передачу их на оборудование и арматуру.
По трассе неподвижные опоры следует устанавливать в первую очередь в местах ответвлений и на поворотах, а потом уже на остальных прямых участках, исходя из допускаемых расстояний между промежуточными опорами на каждом участке теплопровода. Эти расстояния выбираются в зависимости от диаметра трубопроводов, типа компенсаторов и параметров теплоносителя.
На неподвижные опоры действуют как горизонтальные, так и вертикальные усилия. Они складываются из неуравновешенных сил внутреннего давления, сил трения в сальниковых компенсаторах и сил упругой деформации П - образных компенсаторов и участков самокомпенсации. При определении усилий на неподвижные опоры учитываются схема участка трубопровода, тип компенсирующих устройств, тип неподвижных опор и расстояния между ними а также наличие запорной арматуры и ответвлений.
Определим усилие на неподвижную опору 1.
Схема расчетного участка трубопровода:




Наружный диаметр dн=529 мм,
Подающий теплопровод:
Cо стороны компенсатора на неподвижную опору действует сила Рк=12454,45Н.



10.3. Расчет неподвижных опор
Лист



26


НГ.О.= 0,3(Рк+qLf)
НГ.О.=0,3(12454,45+289,39*67,5*0,3)=5494,38 Н
Обратный теплопровод:
НГ.О.= 0,3(Рк+qLf)
НГ.О.=0,3(6619,49+289,39*67,5*0,3)=3743,89 Н
где q-масса теплопровода, q =289,39 Н/м
f-коэффициент трения, f=0,3
Определим усилие на неподвижную опору 2.
Схема расчетного участка трубопровода:




НГ.О.=(Рк+q2L2f)-(0,7q1L1f)
НГ.О.=12454,45+0,3*289,39*44-0,7*0,3*289,39*67,5=12172,29Н
Обратный теплопровод:
Cо стороны компенсатора на неподвижную опору действует сила Рк=6619,49Н.
НГ.О.=(Рк+q2L2f)-(0,7q1L1f)
НГ.О.=6619,49+0,3*289,39*44-0,7*0,3*289,39*67,5=6337,34Н
Определим усилие на неподвижную опору 3.
Схема расчетного участка трубопровода:




Подающий теплопровод:
НГ.О.=Рх+qLf=1038+40*0,3*289,39=4510,68 Н
Обратный теплопровод
НГ.О.=Рх+qLf=549,5+40*0,3*289,39=4022,18 Н



10.3. Расчет неподвижных опор
Лист



27








Root EntryEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation Native

Приложенные файлы

  • doc 6153370
    Размер файла: 174 kB Загрузок: 0

Добавить комментарий