Расчет трубопроводов на компенсацию тепловых удлинений. Г- образный компенсатор. Коэффициент линейного удлинения

Продольное изгибающее компенсационное напряжение в точке d:

aED Н-Ь*                       0,0182-154

<т  =С-                           —11,75                              =1,83 кгс/мм2

а                    7                                       то

10   -2-/                                 2'9

сг,=1.83л-гс/лш2<о\    = 8к<?с/лш2,   т. е. участок 10-6   может быть использован для самокомпенсации.

Силы упругой деформации определятся по формулам:

oEJ А/                               154

Р   =А---------------- -16-0.126— =3,8 кгс;

•Л                7    ^                                 ^

Ю'Г                                    9Z

оё/ АГ                                154

Рт =В------------- =33-0.126—=7,9  кгс.

^72                                                      2

10   /                                   9

J> Тепловой расчет. (13)

Для трубопроводов тепловых сетей, включая арматуру, фланцевые соединения и компенсаторы, тепловую изоляцию необходимо предусматривать независимо от температуры теплоносителя и способов прокладки.

Арматуру, фланцевые соединения, люки, компенсаторы следует изолировать, если изолируется оборудование или трубопровод, на котором они установлены.

В задачу теплового расчета входит решение следующих вопросов:

1)  определение тепловых потерь;

2)  расчет температурного поля вокруг теплопровода, т. е. определение температур изоляции, воздуха в канале, стен канала, грунта;

3)  расчет падения температуры теплоносителя вдоль теплопровода;

4)  выбор толщины тепловой изоляции теплопровода.

Количество теплоты, проходящей в единицу времени через цепь последовательно соединенных термических сопротивлений, определяется по формуле:

г — t q =------- ,Вт/м (ккал/мч)                                                                                 (^::)

где  q - удельные тепловые потери теплопровода, Вт/м; т -температура теплоносителя, °С; to - температура окружающей среды, °С; R - суммарное термическое сопротивление цепи, мК/Вт. В изолированном теплопроводе, теплота должна пройти несколько последовательно соединенных сопротивлений: внутреннюю поверхность трубы R_B, стенку трубы rtp, слой изоляции rh, наружную поверхность изоляции rhR = R   +R    +R   +R  ,мК/Вт  (мчК/ккал)                                                                                                 0)

В           ТР           И           И

Для теплового расчета существенное значение имеют только слои с большим термическим сопротивлением. Поэтому при тепловом расчете изолированных теплопроводов обычно не учитывается термическое сопротивление внутренней поверхности трубы и самой трубы, т. к. они малы по сравнению с остальными сопротивлениями.

Термическое сопротивление слоя изоляции определяется по формуле:

^и ⁼Т~з        л₅ мК/Вт                                                                                                ('/)

JLTtA,™       d-rp

где    А,_и -коэффициент теплопроводности слоя изоляции, Вт/мК; Для прошивных минераловатных матов Я   =0,05Вт/мК.

djj^djj, -диаметры слоя изоляции и трубы, соответственно, м.

Термическое сопротивление поверхности изоляции определяется как 4% от термического сопротивления слоя изоляции.

Тепловые потери сети слагаются из двух частей:

а) тешюпотерь участков трубопровода, не имеющих арматуры и фасонных частей, - линейные тепловые потери;

б) тешюпотерь фасонных частей, арматуры, опорных конструкций, фланцев и т. д. - местные теплопотери.

Суммарные тепловые потери теплопровода определяются по формуле:

Q_nOT=q-l-(l + P),BT(*)

где       /? — доля эквивалентной длины в общей длине трубопровода и учи тывает долю местных тепловых потерь, обусловленных тепловыми потерями фланцев, фасонных частей и арматуры: /? = /_э//

Для предварительных расчетов /? = 0,2 - 0,3; / -длина трубопровода, м.

Тепловые потери от неизолированного вентиля или задвижки принимают равными тепловым потерям изолированного теплопровода длиной 12 - 24 м того же диаметра при среднем качестве изоляции. Эквивалентную длину изолированного на Ул поверхности вентиля или задвижки в зависимости от диаметра трубопровода и температуры теплоносителя можно принимать равной 4 - 8 м изолированного трубопровода. Наименьшее значение для диаметра 100 мм и температуры теплоносителя 100 °С, наибольшее - для диаметра 500 мм и температуры 400°С.

Эквивалентную длину неизолированного фланца можно принимать равной 4 - 5 м изолированного трубопровода. Тепловые потери через неизолированные опорные конструкции теплопровода ( подвески, катки, скользящие опоры) оцениваются в размере 10 - 15 % линейных тепловых потерь.

Для подземных теплопроводов при подсчете тепловых потерь за температуру окружающей среды t принимают, как правило, температуру грунта на глубине заложения оси трубопровода. Термическое сопротивление грунта при малых глубинах заложения оси теплопровода (h/d<2) определяется по формуле Форхгеймера:

I       2

ягр=—-—1п2- + _ЛР?_г-1   ,мК/Вт(мчК/ккал)      (') 2яА_ГР        d    \ d

где   А,рр -коэффициент теплопроводности грунта, 1     = 1.25 ккал/мчК

(14, с.282).

h - глубина заложения оси теплопровода, Ь=1м; d - диаметр теплопровода, м.

В тех случаях, когда h/d>2, формулу Форхгеймера можно упростить, принимая с некоторым приближением радикал равным 2h/d. При этом допущении термическое сопротивление грунта будет:

₌1п(4А/<0 _{? мК/Вт} (_{мчК/ккал})                                                                    (с)

^{ГР     Ш}ГР

Сопротивление стенки канала определяется по формуле (У/), а сопротивление поверхности канала не учитывается т. к. Не имеет существенного значения. При прокладке трубопровода в канале не цилиндрической формы вместо диаметра подставляют эквивалентный диаметр:

d₃=4F/P, м                                                                      ($

где     F- площадь сечения канала, м²; Р- периметр канала, м.

Для диаметра 200 мм канал 2x1,2 м; для меньших диаметров