Опорный конспект дисциплины «Источники и системы теплоснабжения предприятий», страница 66

Свободные опоры воспринимают вес изолированного теплопровода с теплоносителем и обеспечивают его свободное перемещение при тепловом расширении. При одинаковом расстоянии l (м) между соседними опорами максимальный изгибающий момент возникает на опоре  и равен, Н∙м

М_о = ql²/12 = σ₃W,                                                   (4.104)

длина пролёта между опорами, м

l = (12σ₃W/q) ^0,5,                                                     (4.105)

где q – удельная нагрузка (на 1 м длины теплопровода), Н/м; W – момент сопротивления поперечного сечения трубы, м³; σ₃ – напряжение изгиба, МПа, равное

σ₃ = ql²/(12W) = (0,4-0,5)φσ_доп.                                 (4.105а)

В непроходных каналах используются преимущественно  скользящие опоры и увеличение их количества малозаметно в затратах на строительство ТС. Поэтому величину пролёта с несколько занижают и принимают по табл. 4.8.

 Таблица 4.8

Рекомендуемая длина пролёта при канальной прокладке

Снижение затрат на строительство ТС надземной прокладки на эстакадах достигается за счёт применения подвесных опор на тягах. Оценка максимального пролёта между опорами возможна по формуле (без учёта сил трения и ветровой нагрузки)

l = [12W(R₂ – σ₁)/q] ^0,5,                                        (4.106)

где R₂ – характеристика прочности трубной стали, МПа (табл. 4.9).

Таблица 4.8

R₂ стали для труб

Приведённое суммарное напряжение в стенке трубопровода над свободной опорой от внутреннего давления и изгиба равно

σ_пр = (σ_р² + σ₃²)^0,5 ≤ φ σ_доп.                                  (4.107)

Нагрузки на  неподвижные опоры

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

Результирующее усилие на НО можно представить в виде, Н

N = a р_раб F_в + µ q_в ∆l + ∆s,                                      (4.108)

где   a – коэффициент, зависящий от направления действия осевых усилий внутреннего давления с обеих сторон опоры, что определяется конфигурацией трубопровода и способом компенсации температурных деформаций (при неизменном диаметре трубопровода он может иметь значение 0 или 1;   р_раб – внутреннее рабочее давление в трубопроводе, Па;   F   - площадь внутреннего сечения трубопровода, м²; µ - коэффициент трения на свободных опорах (µ = 0,4 – сталь по стали, µ = 0,6 – сталь по бетону); Δl – разность длин участков (расстояний между опорой и компенсатором) трубопровода с обеих сторон неподвижной опоры, м;      s – разность сил трения осевых скользящих компенсаторов или сил упругости гибких компенсаторов с обеих сторон неподвижной опоры, Н.

Первое слагаемое представляет собой результирующее осевое усилие внутреннего давления, второе – результирующую реакцию свободных опор, третье – результирующую осевую реакцию компенсаторов.

Осевое усилие превалирует над остальными и для облегчения НО стараются его уравновесить. Если оно полностью уравновешено, НО – разгруженная, а если частично – неразгруженная.

Компенсация температурных расширений

          Компенсация температурных расширений стальных трубопроводовимеет исключительно важное значение в технике транспорта теплоты. Если в трубопроводе отсутствует их компенсация, то при сильном нагревании в стенке трубы могут возникнуть разрушающие напряжения.