6. Тепловой расчёт

При расчёте используются [2], [4], [16] и [17].

Расчётом определяется толщина основного слоя изоляции δ_из, м, исходя из норм потерь теплоты q, Вт/м:

где λ_u- коэффициент теплопроводности слоя изоляции, Вт/м· ⁰С

Фенольный поропласт ФЛ монолитный λ_u =0,055;

-термическое сопротивление трубопровода.

Находим термическое сопротивление подающего и обратного трубопровода по формулам:

(м·⁰С/Вт),

(м·⁰С/Вт).

где τ₀ – среднегодовая температура теплоносителя, ⁰С;

t₀ –среднегодовая температура грунта ⁰С;

-нормируемая плотность теплового потока [3], при применении фенольного поропласта ФЛ нормы плотности следует определять с учетом коэффициента , приведенного в [3] прил.15 табл. 3.

.

Таблица 6.1. Расчёт толщины тепловой изоляции

№ Участка	Наружный диаметр DН,ММ	Нормируемая плотность теплового потока , Вт/м		Термическое сопротивление , м·0С/Вт		Толщина основного слоя изоляции, мм
		Подающая магистраль	Обратная магистраль	Подающего трубопровода	Обратного трубопровода	Подающего трубопровода	Обратного трубопровода
1	0,31	45	30,48	2,169	2,447	0,173	0,206
2	0,359	45,83	32,12	1,864	2,032	0,162	0,183
3,4	0,406	52,5	35,56	1,627	1,835	0,153	0,180
5,6,7,8	0,462	59	39,64	1,448	1,646	0,150	0,177
9	0,612	68,83	45,45	1,241	1,436	0,164	0,196

Суммарные потери теплоты трубопроводами основной магистрали будут определятся как сумма потерь теплоты каждым участком:

, где

– номер участка магистрали;

- число участков;

- длинна i – го участка.

Потери теплоты в подающей магистрали:

Потери теплоты в обратной магистрали:

Снижение температуры теплоносителя по длине магистрали рассчитывается по формуле:

В подающей магистрали:

В обратной магистрали:

7. Напряжение трубопровода от тепловых удлинений

7.1. Сильфонный компенсатор

О пределим результирующее усилие на неподвижную опору А, если усилие от Г - образного компенсатора, действующее на опору справа, N_к = 1000 Н.

Приняв наружный диаметр стакана сальникового компенсатора равным наружному диаметру трубы, d_ст = 0,480 м, отношение высоты сальниковой набивки к наружному диаметру стакана b = 0,3, отношение давления сальниковой набивки на поверхность стакана к рабочему давлению а_с = 1,5 и коэффициент трения набивки по стакану μ_с = 0,15, находим силу трения в сальниковом компенсаторе:

,

.

Результирующее усилие на неподвижную опору:

,

7.2. П–образный компенсатор

Для П–образного компенсатора из трубы d_н=630 мм с гнутыми отводами радиусом R=1, вылетом l=6 м определим расчётные усилия и напряжения, если температура теплоносителя t=110 ^оC, а расчётная температура наружного воздуха для отопительного периода t_н.о= -38^оC. Допустимое компенсационное напряжение в трубопроводе σ_доп.=144 МПа (Принимаем по [5] приложение 24, стр. 460).

Линейное удлинение компенсируемого участка теплопровода при температуре окружающей среды t_о = t_н.о. = -38^оC:

,

.

Находим геометрическую характеристику отвода h при толщине стенки трубы δ = 0,009 м и среднем радиусе:

,

;

,

При h ≤ 1 определяем коэффициент жёсткости k:

,

.

Находим поправочный коэффициент напряжения:

,

.

Учитывая предварительное растяжение компенсатора:

,

.

Центральный момент инерции сечения трубопровода:

,

.

Вычисляем:

Осевое усилие:

Максимальное напряжение в средней части спинки компенсатора:

=144 МПа

Определим расчётное усилие и напряжение П–образном компенсаторе при сварных отводах.

При применении жестких сварных отводов R = 0, k = 1 и m = 1.

В этом случае:

,

.

Расчётное осевое усилие:

.

Максимальное напряжение в средней части спинки

=144 МПа

Таким образом, при применении сварных отводов повышается жёсткость компенсатора, а следовательно, осевое усилие и напряжение.

Найдём напряжение в точке В компенсатора, отводы у компенсатора сварные:

Если , а , то изгибающее напряжение в точке В:

,

=126 МПа

(Принимаем для марки стали Ст20 по [5] приложение 24, стр. 460)