(495) 766-86-01603-971-803
Мы работаем по выходным - тел. 8-926-197-21-13
 

Расчет компенсатора для стальных труб


Расчёт П-образного компенсатора

Расчёт компенсирующей способности компенсатора заданных размеров.

Расчёт П-образного компенсатора заключается в определении минимальных размеров компенсатора, достаточных для компенсации температурных деформаций трубопровода. Заполнив выше приведенную форму, вы сможете рассчитать компенсирующую способность П-образного компенсатора заданных размеров.

В основе алгоритма данной online программы лежит методика расчёта П-образного компенсатора приведенная в — Справочнике проектировщика «Проектирование тепловых сетей» под редакцией А. А. Николаева.

  1. Максимальное напряжение в спинке компенсатора рекомендуется принимать в диапазоне от 80 до 110 МПа.
  2. Оптимальное отношение вылета компенсатора к наружному диаметру трубы рекомендуется принимать в диапазоне H/Dн = (10 — 40), при этом вылет компенсатора в 10DN соответствует трубопроводу DN350, а вылет в 40DN – трубопроводу DN15.
  3. Оптимальное отношение ширины компенсатора к его вылету рекомендуется принимать в диапазоне L/H= (1 — 1,5), хотя могут быть приняты и другие значения.
  4. Если для компенсации расчётных тепловых удлинений необходим компенсатор слишком больших размеров, возможна его замена двумя меньшими компенсаторами.
  5. При расчёте тепловых удлинений трубопровода температуру теплоносителя следует принимать максимальной, а температуру окружающей трубопровод среды минимальной.
  • Трубопровод заполнен водой или паром
  • Трубопровод выполнен из стальной трубы
  • Максимальная температура рабочей среды не превышает 200 °С
  • Максимальное давление в трубопроводе не превышает 1,6 МПа (16 бар)
  • Компенсатор установлен на горизонтальном трубопроводе
  • Компенсатор симметричен, а его плечи одинаковой длины
  • Неподвижные опоры считаются абсолютно жёсткими
  • Трубопровод не испытывает ветрового давления и других нагрузок
  • Сопротивление сил трения подвижных опор при тепловом удлинении не учитывается
  • Отводы гладкие
  1. Не рекомендуется располагать неподвижные опоры на расстоянии менее 10DN от П–образного компенсатора, так как передача на него момента защемления опоры снижает гибкость.
  2. Участки трубопровода от неподвижных опор до П-образного компенсатора рекомендуется принимать одинаковой длины. Если компенсатор располагают не посредине участка а смещают в сторону одной из неподвижных опор, то силы упругой деформации и напряжения увеличиваются примерно на 20-40%, по отношению к значениям полученным для компенсатора, расположенного посередине.
  3. Для увеличения компенсирующей способности применяют предварительное растягивание компенсатора. При монтаже компенсатор испытывает изгибающую нагрузку, нагреваясь принимает ненапряжённое состояние, а при максимальной температуре приходит в напряжение. Предварительное растягивание компенсатора на величину равную половине теплового удлинения трубопровода, позволяет увеличить его компенсирующую способность вдвое.

П-образные компенсаторы применяют для компенсации температурных удлинений труб на протяжённых прямых участках, если возможности самокомпенсации трубопровода за счёт поворотов тепловой сети — нет. Отсутствие компенсаторов на жёстко закреплённых трубопроводах с переменной температурой рабочей среды, приведёт к росту напряжений способных деформировать и разрушить трубопровод.

Гибкие компенсаторы применяют

  1. При надземной прокладке для всех диаметров труб независимо от параметров теплоносителя.
  2. При прокладке в каналах туннелях и общих коллекторах на трубопроводах от DN25 до DN200 при давлении теплоносителя до 16бар.
  3. При бесканальной прокладке для труб диаметром от DN25 до DN100.
  4. Если максимальная температура рабочей среды превышает 50°C

Достоинства

  • Высокая компенсирующая способность
  • Не требует обслуживания
  • Прост в изготовлении
  • Незначительные усилия передаваемые на неподвижные опоры

Недостатки

  • Большой расход труб
  • Большая занимаемая площадь
  • Высокое гидравлическое сопротивление

Образец расчёта П-образного компенсатора

Расчёт и Подбор осевого сильфонного компенсатора

Осевые компенсаторы применяют для компенсации линейных тепловых удлинений трубопровода при всех видах прокладки. Осевые компенсаторы отличаются малой массой и незначительными габаритами.

Подбор осевого сильфонного компенсатора не требует специальных прочностных расчётов и выполняется по компенсирующей способности, которая должна с небольшим запасом покрывать линейные тепловые удлинения участка трубопровода.

В том случае, если компенсирующей способности одного компенсатора недостаточно для компенсации расчётных тепловых удлинений — на участке устанавливается несколько осевых компенсаторов последовательно.

Прирост длины участка трубопровода при температурном расширении определяется по формуле:

dL = a · l · (tmax – tc), мм

a – коэффициент линейного теплового расширения, °C-1, его величина зависит от физических свойств материала.

tmax - максимальная температура теплоносителя в трубопроводе, °C.

tс - температура окружающей среды в момент монтажа трубопровода, °C.

l - длина участка трубопровода, м.

Расчёт Г-образного компенсатора

Расчёт длины короткого плеча Г-образного компенсатора.

Г-образными компенсаторами называют естественные углы поворотов трубопровода, используемые для компенсации тепловых удлинений труб. Использование поворотов трассы (самокомпенсация) применяется для всех способов прокладки тепловых сетей, независимо от диаметров трубопровода и параметров теплоносителя.

В основе алгоритма данной online программы лежит методика расчёта Г-образного компенсатора приведенная в — Справочнике проектировщика «Проектирование тепловых сетей» под редакцией А. А. Николаева.

Рекомендации к расчёту

Расчёт Г-образного компенсатора заключается в определении длины короткого плеча, необходимого для компенсации тепловых удлинений длинного плеча компенсатора, при котором не будет превышено максимальное допустимое изгибающее напряжение.

  1. Рекомендуется задаваться максимальным напряжением на участках самокомпенсации не более 80 МПа.
  2. Полученные в результате расчёта длины плеч, следует проверить на боковое смещение трубопровода, которое должно быть не более величины зазора (с учётом запаса около 50мм) между наружной поверхностью изоляционной конструкции и строительной конструкцией.
  3. Для компенсации тепловых удлинений труб используют повороты трубопровода с углом от 90 до 130°.

В расчёте приняты следующие ограничения

  • Трубопровод заполнен водой или паром
  • Трубопровод выполнен из стальной трубы
  • Максимальная температура рабочей среды не превышает 200 °С
  • Максимальное давление в трубопроводе не превышает 1,6 МПа (16 бар)
  • Компенсатор установлен на горизонтальном трубопроводе
  • Неподвижные опоры считаются абсолютно жёсткими
  • Трубопровод не испытывает ветрового давления и других нагрузок
  • Сопротивление сил трения подвижных опор при тепловом удлинении не учитывается
  • Отвод гладкий с углом поворота 90°

Рекомендации по монтажу

  1. При максимальной температуре теплоносителя угол компенсатора не должен упираться в стенку лотка, поэтому лоток в месте поворота трубопровода выполняют больших размеров.
  2. Предварительную растяжку участков самокомпенсации предусматривают по конструктивным соображениям, если нельзя увеличить длину участка самокомпенсации.

Образец расчёта Г-образного компенсатора

Расчёт Z-образного компенсатора

Расчёт изгибающих напряжений в Z-образном компенсаторе.

Z - образными компенсаторами называют участки трубопровода с двумя отводами в одной плоскости. Их используют для самокомпенсации тепловых удлинений в тепловых сетях при любых способах прокладки независимо от диаметра трубопровода.

Расчёт Z-образного компенсатора выполняется для определения размеров вылета (Н) и плеч (L, P), при которых изгибающее напряжение от тепловой деформации трубопровода, не превысит допустимого значения в 80 МПа.

Данная online программа рассчитает напряжение изгиба на критических участках трубопровода, c Z-образным компенсатором заданных размеров.

Алгоритм взят из методики расчёта Z-образного компенсатора приведенной в — Справочнике проектировщика «Проектирование тепловых сетей» под редакцией А. А. Николаева.

В расчёте приняты следующие ограничения

  • Трубопровод заполнен водой или паром
  • Трубопровод выполнен из стальной трубы
  • Максимальная температура рабочей среды не превышает 200 °С
  • Максимальное давление в трубопроводе не превышает 1,6 МПа (16 бар)
  • Компенсатор установлен на горизонтальном трубопроводе
  • Неподвижные опоры считаются абсолютно жёсткими
  • Трубопровод не испытывает ветрового давления и других нагрузок
  • Сопротивление сил трения подвижных опор при тепловом удлинении не учитывается
  • Отвод гладкий с углом поворота 90°

Образец расчёта Z-образного компенсатора

11 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

(81)

где - средний коэффициент линейного расширения стали,

(для типовых расчетов можно принять ),

- расчетный перепад температур, определяемый по формуле

(82)

где - расчетная температура теплоносителя,оС;

- расчетная температура наружного воздуха для проектирования отопления, оС;

L - расстояние между неподвижными опорами, м (см. приложение №17).

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

Реакция сальникового компенсатора- сила трения в сальниковой набивкеопределяется по формуле

(83)

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 компенсаторовскладывается из двух слагаемых:

(84)

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

(85)

здесь 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

(86)

здесь - 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 самокомпенсацииосновной задачей является определение максимального напряженияу основания короткого плеча угла поворота трассы, которое определяют для углов поворотов 90опоформуле

(87)

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

(88)

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 130о.

Расчет температурного удлинения трубопроводов

(1 оценок, среднее: 5,00 из 5) Загрузка...

Г – образный компенсатор П – образный компенсатор

При устройстве П-образного компенсатора, желательно его конструировать так, чтобы L2 = 0,5 × L1.

Трубы, проложенные в строительных конструкциях, должны иметь свободу для тепловых перемещений. Монтаж труб в защитной гофротрубе или теплоизоляции обеспечивают компенсацию деформации трубопроводов в радиальном направлении. При открытой прокладке трубопроводов либо в каналах, шахтах необходимо предусматривать элементы для компенсации линейных удлинений трубопроводов в виде П-образных компенсаторов или Г-образных элементов в случае изменения направления трубопровода.

Организация компенсаторов температурного удлинения не требуется, если:

  • Труба жестко зафиксирована с расстояниями между жесткими опорами не более 6 м.
  • Труба уложена в кожух, в котором имеется достаточное пространство для «самокомпенсации» (т.е. компенсации за счет поперечных изгибов)
  • Трубы проложены длинными отрезками на полке

Сильфонный осевой компенсатор. Расчет предварительного растяжения при монтаже

27.02.2018

Сильфонные компенсаторы (далее СК) и сильфонные компенсационные устройства (далее СКУ), предназначенные для герметичного соединения относительно перемещающихся элементов и компенсации температурных деформаций стальных трубопроводов водяных тепловых сетей и горячего водоснабжения (далее ГВС), а также водопроводов и паропроводов III категории при всех способах их прокладки и любых видах тепловой изоляции.

Чтобы обеспечить работу трубопровода, необходимо правильно осуществить выбор сильфонного компенсатора и монтаж. При выборе типа СК или СКУ следует руководствоваться способом прокладки теплопровода, видом его тепловой изоляции, а также его компенсирующей способностью. Так как СК и СКУ поставляются в нейтральном положении, относительно которого они могут растягиваться и сжиматься на величину амплитуды осевого хода, то для использования максимального рабочего хода (компенсирующей способности 2*λ-1=λ), СК и СКУ во время монтажа необходимо растянуть на величину ∆Lмонт, которая зависит от температуры наружного воздуха, при которой ведется монтаж (tмонт).

Величина предварительной растяжки (монтажной) деформации осевых СК и СКУ определяется по формуле:

∆Lмонт = Lλµ*α* [0,5*(tmaх+tmin)-tмонт], мм

Где: Lλµ - длина участка, на котором устанавливается СК или СКУ.

Монтажная длина СК или СКУ определяется по формуле:

Lмонт=Lск+ ∆Lмонт, мм

Где: Lск — длина СК или СКУ в состоянии поставки (указана в паспорте СК или СКУ), мм;

Пример расчёта предварительной растяжки сильфонного осевого компенсатора при монтаже

Для примера рассмотрим сильфонный компенсатор ОПН-16-1000-220-2.2. Согласно принятым обозначениям он представляет собой устройство, у которого максимальная компенсирующая способность составляет 220 мм: 110 мм на сжатие и 110 мм на растяжение.

∆Lмонт — величина предварительной растяжки СК или СКУ (искомая величина);

tmaх + tmin – минимальная и максимальная температуры эксплуатации, °С;

tмонт – температуры наружного воздуха, при которой ведется монтаж;

Lλµ - длина участка, на котором устанавливается СК или СКУ;

α – коэффициент линейного расширения трубопровода;

Пример: для Московской области: tmin = -28°С;

                для подающего трубопровода: tmaх = 150°С; tмонт = 20°С;

                для обратного: tmaх = 90°С; tмонт = 20°С;

                длина участка: Lλµ = 163;

                коэффициент линейного расширения трубопровода α = 0,0122

Величина предварительной растяжки для подающего трубопровода:

∆Lмонт = 163*0,0122*[0,5*(150+(-28)-20] = 101,4 мм

Величина предварительной растяжки для обратного трубопровода:

∆Lмонт = 163*0,0122*[0,5*(90+(-28)-20] = 41,8 мм

Для наземной и канальной прокладки трубопровода tmin соответствует расчетной температуре наружного воздуха для проектирования отопления по СНиП 23-01-99.

Завод АО «НПП «КОМПЕНСАТОР» занимается разработкой, изготовлением и поставкой сильфонных компенсаторов собственного производства. Ассортимент нашей продукции включает множество инженерных устройств, которые отличаются простотой монтажа и способны выдерживать значительные нагрузки. Компенсаторы имеют IV класс герметичности по ОСТ5Р.0170, сохраняют свои параметры в течение 30 лет и производятся согласно требованиям ГОСТ Р ИСО 9001-2015 (ISO 9001:2015).

Для оформления заказа заполните опросный лист на сайте или позвоните по телефонам +7 (812) 346-88-78 и +7 (812) 346-88-98.


Смотрите также