ПОДБОР И РАСЧЕТ ЭЛЕМЕНТОВ ОБОРУДОВАНИЯ ТЕПЛОВЫХ СЕТЕЙ: КОМПЕНСАТОРОВ, НЕПОДВИЖНЫХ И ПОДВИЖНЫХ ОПОР, ТРУБОПРОВОДОВ.
Лекции.ИНФО


ПОДБОР И РАСЧЕТ ЭЛЕМЕНТОВ ОБОРУДОВАНИЯ ТЕПЛОВЫХ СЕТЕЙ: КОМПЕНСАТОРОВ, НЕПОДВИЖНЫХ И ПОДВИЖНЫХ ОПОР, ТРУБОПРОВОДОВ.



Материалы , трубы и арматуру для тепловых сетей, а также расчет трубопроводов на прочность, способы строительства и монтажа принимают в соответствии с требованиями [1, 10].

 

 

РАСЧЕТ НА КОМПЕНСАЦИЮ ТЕПЛОВЫХ УДЛИНЕНИЙ УЧАСТКА ТРУБОПРОВОДА С П-ОБРАЗНЫМ КОМПЕНСАТОРОМ:

 

В тепловых сетях в настоящее время наиболее широко применяются сальниковые, П-образные, а в последнее время и сильфонные компенсаторы. Кроме специальных компенсаторов используют для компенсации и естественные углы поворотов теплотрассы -самокомпенсацию. Компенсаторы должны иметь достаточную компенсирующую способность Δlк для восприятия температурного удлинения участка трубопровода между неподвижными опорами, при этом максимальные напряжения в радиальных компенсаторах не должны превышать допускаемых (110 -160 МПа в зависимости от марки стали). Необходимо также определить реакцию компенсатора, используемую при расчетах нагрузок на неподвижные опоры.

Тепловое удлинение расчетного участка трубопровода Δl, мм, определяют по формуле

Δl = a·l·Δt, (49)

где α - средний коэффициент линейного расширения стали, мм/(м °С) (для типовых расчетов можно принять α = 1,2 · 10-2 мм/(м · °С) [21];

Δt - расчетный перепад температур, определяемый по формуле

Δt=τ1- t0, (50)

где τ1 - расчетная температура теплоносителя, °С;

t0 - расчетная температура наружного воздуха, °С;

l- расстояние между неподвижными опорами, м.

При проектировании тепловых сетей нет необходимости рассчитывать каждый из устанавливаемых компенсаторов по формулам, изложенным в [10]. Это может потребоваться только при проверке прочности и компенсирующей способности компенсаторов с заранее заданными размерами или при выборе наиболее рациональной конфигурации (например, отношения ширины к размеру вылета).

При подборе П-образных компенсаторов в курсовом проекте их компенсирующая способность, размеры в соответствии с рисунком 16, а также осевая реакция могут быть определены по таблицам 19,20 [13].

Рисунок 16 -Схема П-образного компенсатора

Таблица 19 - Типоразмеры П-образных компенсаторов

Диаметр Н,м b, мм с, мм d, мм e, мм f, мм R, мм l, мм L, м Δlк, мм
Dy, мм Dн, мм                    
0,6 0,8 1,0 1,2 1200 1200 1200 1200 200 200 200 200 314 314 314 314 2,05 2,45 2,85 3,25
1,2 1,6 2,0 2,4 2600 2600 2600 2600 1100 1100 1100 1100 450 450 450 450 707 707 707 707 4,28 5,02 5,82 6,62
1,5 2,0 2,5 3,0 2970 2970 2970 2970 1310 1310 1310 1310 530 530 530 530 832 832 832 832 5,02 6,05 7,05 8,05
1,8 2,4 3,0 3,6 3520 3520 3520 3520 1560 1560 1560 1560 630 630 630 630 989 989 989 989 6,03 7,23 8,43 9,63
2,4 3,2 4,0 4,8 4600 4600 4600 4600 2100 2100 2100 2100 850 850 850 850 1335 1335 1335 1335 7,94 9,64 11,14 12,74
3,0 4,0 5,0 6,0 9,78 11,78 13,78 15,78
3,6 4,8 6,0 7,2 11,85 14,25 16,65 19,65
4,2 5,6 7,0 4,8 6,4 8,0 13,92 16,72 19,52 16,40 19,30 22,50
6,0 8,0 10,0 19,56 23,56 27,56

Примечание. L - выпрямленная длина компенсатора; lк - компенсирующая способность с учетом предварительной растяжки при монтаже на Δlк/2.

Таблица 20 - Осевые силы Рк кН, для П-образных компенсаторов с гнутыми отводами при Δlк=1 см

 

Вылет Условный диаметр Примечание
компен­сатора Н, м
1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0 5,0 6,0 7,0 8,0 9,0 10,0 0,3 0,18 0,1 0,08 0,6 0,3 0,2 0,12 0,10 0,08 0,05 0,9 0,6 0,4 0,25 0,20 0,15 0,10 2,0 1,8 1,0 0,6 0,5 0,3 0,2 0,12 0,10 0,08 0,05   3,0 2,0 1,2 0,9 0,7 0,4 0,25 0,20 0,15 0,10 0,08     3,0 2,0 1,4 1,0 0,6 0,4 0,3 0,2 0,18 0,12   3,0 2,0 1,8 0,9 0,6 0,45 0,35 0,25 0,2     3,0 2,2 1,4 0,9 0,6 0,5 0,35 0,30 Приведенные в таблице величины Pк следует умножить на расчетную величину удлинения трубопровода Δl, см

 


ОПРЕДЕЛЕНИЕ НАГРУЗОК НА ОПОРЫ ТРУБ

 

Опоры являются ответственными деталями теплопровода. Они воспринимают усилия от трубопроводов и передают их на несущие конструкции или грунт. При сооружении теплопроводов применяют опоры двух типов: подвижные и неподвижные.

 

РАСЧЕТ УСИЛИЙ, ДЕЙСТВУЮЩИХ НА ПОДВИЖНЫЕ ОПОРЫ

 

При бесканальной прокладке обычно отказываются от установки подвижных опор под трубопроводами во избежание неравномерных просадок, а также дополнительных изгибающих напряжений. В этих теплопроводах трубы укладываются на нетронутый грунт или тщательно утрамбованный слой песка.

Нагрузки на подвижные опоры трубопроводов подразделяют на вертикальные и горизонтальные и зависят от веса участка трубопровода, приходящегося на опору и типа опоры.

Вертикальную нормативную нагрузку на опору труб , следует определять по формуле

 

, (51)

 

где Gv - вес 1м трубопровода, включающий вес трубы, теплоизоляционной конструкции и воды (для паропроводов учитывается вес воды при гидравлическом испытании), Н/м;
- пролет между подвижными опорами, м.

 

Примечания.

1. При размещении опоры в узлах трубопроводов должен дополнительно учитываться вес запорной и дренажной арматуры, компенсаторов, а также вес трубопроводов на прилегающих участках ответвлений, приходящихся на данную опору.

2. Схема нагрузок па опору приведена на чертеже.

 

Рисунок 17 - Схема нагрузок на опору

1 ‑ труба; 2 — подвижная опора трубы

 

Горизонтальные нормативные осевые , Н, и боковые , Н, нагрузки на подвижные опоры труб от сил трения в опорах нужно определять по формулам:

 

, (52)

, (53)

 

где mx,my — коэффициенты трения в опорах соответственно при перемещении опоры вдоль оси трубопровода и под углом к оси, принимаемые по табл. 21.

— вес 1 м трубопровода в рабочем состоянии, включающий вес трубы, теплоизоляционной конструкции и воды для водяных и конденсатных сетей (вес воды в паропроводах не учитывается), Н/м.

Таблица 21 - Коэффициенты трения

Тип опор Коэффициент трения (сталь по стали)
  mx mу
Скользящая Катковая Шариковая Подвеска жесткая 0,3 0,1 0,1 0,1 0,3 0,3 0,1 0,1
Примечание. При применении фторопластовых прокладок под скользящие опоры коэффициенты трения принимаются равными 0,1

 

Горизонтальные боковые нагрузки с учетом направления их действия должны учитываться при расчете опор, расположенных под гибкими компенсаторами, а также на расстоянии £ 40Dу трубопровода от угла поворота или гибкого компенсатора.

 

Таблица 22 - Пролеты между подвижными опорами

Условный проход Dу ,мм Пролет, м Dу, мм Пролет, м
3,5
4,5
8,5

 

РАСЧЕТ УСИЛИЙ, ДЕЙСТВУЮЩИХ НА НЕПОДВИЖНЫЕ ОПОРЫ

 

Неподвижные опоры фиксируют положение трубопровода в определенных точках и воспринимают усилия, возникающие в местах фиксации под действием температурных деформаций и внутреннего давления.

Усилия, воспринимаемые неподвижными опорами, складываются из неуравновешенных сил внутреннего давления, реакций свободных опор и реакций компенсаторов температурных деформаций. Эти усилия, как правило, действуют с обеих сторон неподвижной опоры. В зависимости от направления их векторов усилия взаимно уравновешиваются (т. е. вычитаются) или суммируются.

Неподвижные опоры выполняются обычно из железобетона или стали. Если неподвижная опора установлена в камере, то усилие, воспринимаемое опорой, передается на вертикальные стойки, концы которых защемлены в основании и перекрытии камеры

 

Рисунок 18 - Железобетонная щитовая неподвижная опора

При расположении неподвижных опор между камерами, в непроходных каналах или при канальной прокладке удобны железобетонные щитовые опоры (рисунок 17). Такая опора представляет собой железобетонную плиту. Конструкция не требует солидных фундаментов, так как нагрузка от нее передается центрально.

Нагрузки на неподвижные опоры подразделяют на вертикальные и горизонтальные.

Вертикальные нагрузки определяют по формуле (51).

Горизонтальные нагрузки на неподвижные опоры возникают под влиянием следующих сил:

- трения в подвижных опорах при тепловом удлинении трубопровода, прокладываемого в непроходных и полупроходных каналах, тоннелях и надземно;

- трения в сальниковых компенсаторах при тепловом удлинении трубопроводов;

- упругой деформации гибких компенсаторов или самокомпенсации при растяжке в холодном состоянии или при тепловом удлинении трубопровода;

- внутреннего давления при применении неуравновешенных сальниковых компенсаторов (разрезанные трубопроводы).

Горизонтальные осевая (Н г.о.) и боковая нагрузка (Н г.б.) на опору определяются по формулам таблицы 23[11].

 

Силы трения в подвижных опорах труб определяются по формуле:

Роп тр= f·q·L, Н, (54)

f – коэффициент трения подвижных опор (для скользящих опор принимается 0,3);

q – вес трубопровода в рабочем состоянии: вес трубы, изоляционной конструкции и воды для водяных тепловых сетей, Н/м;

L – длина трубопровода от неподвижной опоры до компенсатора или угла поворота трассы при самокомпенсации, м.

Силы трения в сальниковых компенсаторах определяют в зависимости от рабочего давления теплоносителя, диаметра трубы и конструкции сальниковой набивки по формулам

, Н (55)

, Н (56)

где Рраб – рабочее давление теплоносителя, определяется по пьезометрическому графику (наибольшее давление), Па;

l2 – длина слоя набивки по оси сальникового компенсатора, м;

D2 – наружный диаметр патрубка сальникого компенсатора , м;

f – коэффициент трения набивки о металл принимают равным 0,15;

n – число болтов компенсатора;

fн – площадь поперечного сечения набивки сальникового компенсатора, м2;

Площадь поперечного сечения набивки определяют по формуле

, (57)

где D3 – внутренний диаметр корпуса сальникового компенсатора, м (см. таблицу А.1).

В качестве расчетной принимают большую из сил Рс, полученных по формулам (79,80).

Силы упругой деформации гибких компенсаторов и участков самокомпенсации определяют при расчете труб на компенсацию тепловых удлинений в соответствии с [10].

Силы внутреннего давления передаются только на те неподвижные опоры, которые расположены между неуравновешенным сальниковым компенсатором и поворотом трубы, между двумя смежными участками с разными диаметрами сальниковых компенсаторов ( переход диаметров труб), на участке с задвижкой ( при ее закрытии) или с заглушкой.

Для случаев размещения опоры на участке с поворотом трубы, с заглушкой или задвижкой силы внутреннего давления определяют по формуле:

Рв.д. = Рраб Fс.н., Н (58)

Для случая с переходом диаметров труб силу внутреннего давления определяют по формуле:

Рв.д = Рраб (Fс.н1 - Fс.н2), Н(57)

где Fс.н1 - площадь по наружному диаметру стакана сальникового компенсатора большего диаметра, м2;

Fс.н2 - площадь по наружному диаметру стакана сальникового компенсатора меньшего диаметра, м2.

5. Горизонтальную осевую нагрузку на неподвижную опору трубы следует определять:

на концевую опору — как сумму сил, действующих на опору;

на промежуточную опору - как разность сумм сил, действующих с каждой стороны опоры; при этом меньшая сумма сил, за исключением неуравновешенных сил внутреннего давления, распорных усилий и жесткости сильфонных компенсаторов, принимается с коэффициентом 0,7.

 

Примечание: Когда суммы сил, действующих с каждой стороны промежуточной неподвижной опоры, одинаковы, горизонтальная осевая нагрузка на опору определяется как сумма сил, действующих с одной стороны опоры с коэффициентом 0,3.

 

6. Горизонтальную боковую нагрузку на неподвижную опору трубы следует учитывать при поворотах трассы и от ответвлений трубопроводов.

При двухсторонних ответвлениях трубопроводов боковая нагрузка на опору учитывается от ответвлений с наибольшей нагрузкой.

7. Неподвижные опоры труб должны рассчитываться на наибольшую горизонтальную нагрузку при различных режимах работы трубопроводов, в том числе при открытых и закрытых задвижках.

При кольцевой схеме тепловых сетей должна учитываться возможность движения теплоносителя с любой стороны.


 

Таблица 23[11]

 

 

Продолжение таблицы 23

 

 

 

Продолжение таблицы 23

 

 


 









Читайте также:

Последнее изменение этой страницы: 2016-03-25; Просмотров: 1229;


lektsia.info 2017 год. Все права принадлежат их авторам! Главная