Головна | Про нас | Зворотній зв'язок
Зважаючи на значний перепаду температур теплоносія в період опалювального сезону і в літній період трубопроводи теплових мереж подовжуються або коротшають. Внаслідок цього теплопроводи можуть переміщатися і при поганому закріпленні зійти з опор.
Щоб уникнути цього трубопроводи закріплюються в окремих точках, які поділяють їх на незалежні по температурних деформацій ділянки, нерухомими опорами. між якими трубопроводи можуть вільно переміщатися по рухомим опор.
Компенсаційні пристрої в теплових мережах служать для уст-поранення (або значного зменшення) зусиль, що виникають при теплових подовженнях труб. В результаті знижуються напруги в стінках труб і сили, що діють на обладнання та опорні кон-струкції.
Подовження труб в результаті теплового розширення металу оп-чати по формулі
де # 945; - коефіцієнт лінійного розширення, 1 / ° С; l - довжина труби, м; t - робоча температура стінки, ° С; tм - температура монтажу, ° С.
Для трубопроводів теплової мережі значення t приймають рівним робочої (максимальної) температурі теплоносія; tм - розрахункової для опалення температурі зовнішнього повітря. При середній величи-ні # 945; = 12 · 10 -6 1 / ° С для вуглецевої сталі подовження 1 м труби на кожні 100 ° С зміни температур складе = 1,2 мм / м. або при = 150 ° С і = -26 ° С (для Москви) = 2,1 мм / м.
Якщо не передбачити компенсації подовження труб, то в прямо-лінійному защемлення по обидва боки ділянці трубопроводу виник-нут напруги стиснення, що визначаються згідно із законом Гука:
де Е - модуль поздовжньої пружності, рівний в середньому для стали 2 · 105 МПа (2 × 10 6 кгс / см 2); # 916; l / l - відносне подовження.
При температурах = 150 ° С і = - 26 ° С і зазначених зна-ченіях # 945; і Е напруга складе # 963; = 414,1 МПа (4224 кгс / см 2), що значно перевищує допустиму напругу [# 963; ] = 100. 150 МПа (1000. 1500 кгс / см 2).
Як видно з (8.6), напруга стиснення, що виникають в затисненого прямолінійній ділянці трубопроводу, не залежить від діаметра, товщини стінки або довжини трубопроводу, а залежить тільки від матеріалу (модуля пружності і коефіцієнта лінійного подовження) і перепаду температур.
Сила, яка діяла б на затискаються конструкції (ес-ли б труба не зігнулася і не зруйнувалася), визначається за формулою
де fст - площа поперечного перерізу стінки труби.
Для труби діаметром dн / dвн = 326/310 мм площа стінки fст = 80 см 2 = 0,008 м 2. а сила Р = 414,1 · 0,008 ≈ 3,25 МН.
Для компенсації теплових подовжень в першу чергу необхідно прагнути використовувати самокомпенсацією трубопроводів у вигляді Г і Z- подібних компенсаторів, так як вони не вимагають ні застосування спеціальних конструкцій, ні спостережень за їх роботою. Самокомпенсацією може застосовуватися при будь-яких діаметрах трубопроводів і будь-яких способах їх прокладки (за винятком деяких видів безканальної прокладки), але вона вимагає зміни траси мережі і на прямих ділянках не застосовується.
Гнуті ділянки (повороти) труб при самокомпенсации підвищують гнучкість трубопроводів і збільшують їх компенсує здатність (рис. 8.16).
Мал. 8.16. Схема роботи Г-образного ділянки теплопроводу:
а - при однакових довжинах плечей; б - при різних довжинах плечей.
Там, де застосування самокомпенсации неможливо (на прямолінійний ділянках трубопроводів), застосовують різні типи компенсаторів. серед яких переважне поширення знайшли сальникові і П - образні компенсатори.
На рис. 8.15 показаний односторонній Сальникова компенсатор.
Мал. 8.15. Односторонній Сальникова компен-Сатор
1 - стакан; 2 - корпус; 3 - набивка; 4 - завзяте кільце;
Між склянкою 1 і корпусом 2 компенсатора распола-гается сальникове ущільнення 3. сальних-ковая набивка, що забезпечує щільність, затискається між затятим кільцем 4 і грундбуксой 5. Зазвичай набивка виконуємо-ється з азбестових кілець квадратного січі-ня, просочених графітом. Компенсатор вваривают в трубопровід, тому уста-новка його на лінії не призводить до збільшен-ня кількості фланцевих з'єднань.
Ні-достатком сальникових компенсаторів всіх типів є сальник, що вимагає систематичного і ретельного догляду в експлуатації. Набивка в Сальникова когось пенсаторе зношується, втрачає зі време-ньому пружність і починає пропускати теп-лоносітель. Підтяжка сальника в цих слу-чаях не дає позитивних результатів, тому через певні періоди ча-мени сальники доводиться перебивати.
Для можливості проведення вка-заних ремонтів сальникові компенсатори розміщують в камерах.
Сальникові компенсатори виготовляють односторонніми і двосторонніми. Двосторонні застосовують звичайні-но для зменшення числа камер, так як в середині їх встанов-ється нерухома опора, що розділяє ділянки труб, подовження яких компенсуються кожної зі сторін компенсатора.
Основними достоїнствами сальникових компенсаторів є малі габарити (компактність) і низький гідравлічний опору-ня, внаслідок чого вони знайшли широке застосування в теплових мережах, особливо при підземному прокладанні. В цьому випадку їх уста-новлюють при dу = 100 мм і більше, при надземному прокладанні - при dу = 300 мм і більше.
До радіальним компенсаторам, застосовуваним в теплових мережах, відносяться гнучкі і хвилясті шарнірного типу. У гнучких компенса-торах температурні деформації трубопроводів усуваються за допомогою вигинів і крутіння спеціально зігнутих або зварених навчаючи-стков труб різної конфігурації: П- і S- образних, лірообраз-них, омегообразного і ін.
Найбільшого поширення на практиці внаслідок простоти виготовлення отримали П-подібні компенсато-ри (рис. 8.17, а). П- образні компенсатори утворюються вигином трубопроводу у вигляді букви П. Вони застосовуються на прямих ділянках труб у вигляді спеціальних конструкцій для всіх діаметрів трубопроводів будь-прокладки і будь-яких видів і параметрів теплоносія. При параметрах теплоносія і їх застосування обов'язково (сальникові при цьому не допускаються). Їх компенсує здатність визначається сумою деформацій по осі кожного з ділянок трубопроводів # 916; l = # 916; l / 2 + # 916; l / 2. При цьому максимальні згинальні напруги мож-ника в найбільш віддаленому від осі трубопроводу відрізку - «спинці» компенсатора. Остання, згинаючись, зміщується на величину у. на яку необхідно збільшувати і габарити компенсаторною ніші.
Для збільшення компенсує здібності компенсатора або зменшення величини зміщення його встановлюють з предваритель-ної (монтажної) розтяжкою (рис. 8.17, б). При цьому «спинка» компен-сатора в неробочому стані вигнута всередину і відчуває через згину напруги. При подовженні труб компенсатор приходить спочатку в ненапряженное со-стояння, а потім вже спинка через згину назовні і в ній возника-ють изгибающие напруги об-ратного знака. Якщо в крайніх положеннях, т. Е. При попередній розтяжці і в робочому со-стоянні досягаються гранично допустимі напруги, то кому-пенсирующие здатність когось пенсатора збільшується вдвічі в порівнянні з компенсатором без попередньої розтяжки.
Компенсирующая здатність також збільшується зі збільшенням плеча і вильоту компенсатора, і зовнішній компенсатор завжди має велику компенсуючу здатність, ніж внутрішній. Тому виліт компенсаторів необхідно прагнути робити в ту сторону, яка знаходиться в гірших умовах компенсації, - більше подовження або діаметр трубопроводу (для водяних мереж - вправо по ходу теплоносія).
П - образні компенсатори завжди розміщуються в спеціальних нішах зі збірним залізобетонним перекриттям. (Додаток ...).
Мал. 8.17. Схема роботи П - образного компенсатора:
а - без попередньо розтяжки; б - з попередньою розтяжкою
Інженерна методика розрахунку П-подібних компенсаторів розроблена в ВГПИ «Теплоенергопроект» (ТЕП), на підставі якої розроблено таблиці і номограми, побудовані для стандартних діаметрів труб (рис. 8.18 і 8.19).
Завдання № 5 Визначити габаритні розміри і силу пружної деформації П - образного компенсатора трубопроводу теплової мережі. Проліт між нерухомими опорами, м; максимальна температура теплоносія. ; розрахункова температура зовнішнього повітря. .
Мал. 8.18. Номограма для розрахунку П - образних компенсаторів
Мал. 8.19. Номограма для розрахунку П - образних компенсаторів
Вихідні дані для виконання завдання прийняти за табл. 8.1.
Чисельні дані до завдання 5