Практическое занятие №5 конструкторские расчеты тепловых сетей

5.1 Расчет и подбор компенсаторов

В тепловых сетях широко применяются сальниковые, П - образные и сильфонные (волнистые) компенсаторы. Компенсаторы должны иметь достаточную компенсирующую способность для восприятия температурного удлинения участка трубопровода между неподвижными опорами, при этом максимальные напряжения в радиальных компенсаторах не должны превышать допускаемых (обычно 110 МПа).

Тепловое удлинение расчетного участка трубопровода , мм, определяют по формуле

(5.1)

где - средний коэффициент линейного расширения стали,

(для типовых расчетов можно принять ),

- расчетный перепад температур, определяемый по формуле

(5.2)

где - расчетная температура теплоносителя, ^оС;

- расчетная температура наружного воздуха для проектирования отопления, ^оС;

L - расстояние между неподвижными опорами, м (см. табл. 13 мет. ук. справочные данные).

Компенсирующую способность сальниковых компенсаторов уменьшают на величину запаса - 50 мм.

Реакция сальникового компенсатора - сила трения в сальниковой набивке определяется по формуле

(5.3)

где - рабочее давление теплоносителя, МПа;

- длина слоя набивки по оси сальникового компенсатора, мм;

- наружный диаметр патрубка сальникового компенсатора, м;

- коэффициент трения набивки о металл, принимается равным 0,15.

При подборе компенсаторов их компенсирующая способность и технические параметры могут быть определены по приложению.

Осевая реакция сильфонных компенсаторов складывается из двух слагаемых:

(5.4)

где - осевая реакция, вызываемая деформацией волн, определяемая по формуле

(5.5)

где l - температурное удлинение участка трубопровода, м;

 - жесткость волны, Н/м, принимаемая по паспорту компенсатора;

n - количество волн (линз).

- осевая реакция от внутреннего давления, определяемая по формуле

(5.6)

где - коэффициент, зависящий от геометрических размеров и толщины стенки волны, равный в среднем 0.5 - 0.6;

D и d – соответственно наружный и внутренний диаметры волн, м;

- избыточное давление теплоносителя, Па.

При расчете самокомпенсации основной задачей является определение максимального напряжения  у основания короткого плеча угла поворота трассы, которое определяют для углов поворотов 90^о по формуле

(5.7)

для углов более 90^о, т.е. 90+, по формуле

(5.8)

где l - удлинение короткого плеча, м;

l - длина короткого плеча, м;

Е - модуль продольной упругости, равный в среднем для стали 2· 10⁵ МПа;

d - наружный диаметр трубы, м;

- отношение длины длинного плеча к длине короткого.

При расчетах углов на самокомпенсацию величина максимального напряжения  не должна превышать [] = 80 МПа.

При расстановке неподвижных опор на углах поворотов, используемых для самокомпенсации, необходимо учитывать, что сумма длин плеч угла между опорами не должна быть более 60% от предельного расстояния для прямолинейных участков. Следует учитывать также, что максимальный угол поворота, используемый для самокомпенсации, не должен превышать 130^о.

Как и в предыдущщих занятиях сведем все расчеты в табличную форму. Это позволяет упростить однотипные расчеты и полностью отразить конструкцию всех компенсаторов расчитываемой теплосети.

Таблица 5.1 Расчет самокомпенсации

Участок	ИТ-УТ1
Диаметр трубопровода, мм	207
Температура теплоносителя, °С	140
Температура окружающей среды,°С	20
Модуль упругости стали, МПа	200000
Коэффициент лнейного расширения α, 1/°С	0,0000125
Допускаемое напряжение δдоп, МПа	80
Длинна участка АВ, м	35
Длинна участка ВС, м	28
Угол излома участка φ, град	90
Угол β, град	0
Линейное удлиннение длинного плеча, м	0,05
Отношение длинн	1,25
Изгибающее напряжение σ, МПа	13,28
Условие самокомпенсации	выполняется

Таблица 5.2 Расчет П-образных компенсаторов

Участок	УТ1-УТ10
Диаметр трубопровода, мм	79
Расстояние между опорами L, м	80
Температура теплоносителя, °С	140
Температура окружающей среды,°С	20
Коэфф темп удлинения α, мм/м·°С	0,012
Расчетное удлинение Δl, мм	115,2
Расчетное удлинение с учетом предварительной растяжки Δlр, мм	57,6
Компенсирующая способность Δlк, мм	70
Вылет компенсатора Н, м	0,8
Спинка компенсатора с, м	0,5
Реакция компенсатора Pк, кН	0,3
Реакция компенсатора P, кН	1,728