Lielā naftas un gāzes enciklopēdija. Temperatūras deformāciju kompensācija

Cauruļvadu termiskais pagarinājums dzesēšanas šķidruma temperatūrā 50 °C un augstāks ir jāabsorbē ar īpašām kompensējošām ierīcēm, kas pasargā cauruļvadu no nepieņemamu deformāciju un spriegumu rašanās. Kompensācijas metodes izvēle ir atkarīga no dzesēšanas šķidruma parametriem, siltumtīklu ieklāšanas metodes un citiem vietējiem apstākļiem.

Cauruļvadu termiskā pagarinājuma kompensāciju, izmantojot trases pagriezienus (paškompensāciju), var izmantot visām siltumtīklu ieklāšanas metodēm neatkarīgi no cauruļvadu diametra un dzesēšanas šķidruma parametriem līdz 120° leņķī. Kad leņķis ir lielāks par 120°, kā arī gadījumā, ja pēc stiprības aprēķiniem cauruļvadu rotāciju nevar izmantot paškompensācijai, cauruļvadus pagrieziena punktā nostiprina ar nekustīgiem balstiem.

Lai nodrošinātu pareizu kompensatoru un paškompensāciju darbību, cauruļvadi ar fiksētiem balstiem ir sadalīti sekcijās, kas termiskā pagarinājuma ziņā ir viena no otras neatkarīgas. Katrā cauruļvada posmā, ko ierobežo divi blakus esoši fiksēti balsti, ir uzstādīts kompensators vai paškompensācija.

Aprēķinot caurules, lai kompensētu siltuma izplešanos, tika izdarīti šādi pieņēmumi:

fiksētie balsti tiek uzskatīti par absolūti stingriem;

netiek ņemta vērā kustīgo balstu berzes spēku pretestība cauruļvada termiskās pagarināšanas laikā.

Dabiskā kompensācija jeb paškompensācija ir visuzticamākā darbībā, tāpēc to plaši izmanto praksē. Dabiskā termiskās izplešanās kompensācija tiek panākta trases pagriezienos un līkumos, pateicoties pašu cauruļu elastībai. Tās priekšrocības salīdzinājumā ar citiem kompensācijas veidiem ir: dizaina vienkāršība, uzticamība, uzraudzības un apkopes nepieciešamības trūkums, kā arī fiksēto balstu izkraušana no iekšējiem spiediena spēkiem. Dabiskās kompensācijas uzstādīšanai nav nepieciešams papildu cauruļu un īpašu būvkonstrukciju patēriņš. Dabiskās kompensācijas trūkums ir deformēto cauruļvada posmu sānu kustība.

Noteiksim cauruļvada posma kopējo termisko pagarinājumu

Lai siltumtīkli darbotos bez traucējumiem, ir nepieciešams, lai kompensācijas ierīces būtu paredzētas maksimālai cauruļvadu pagarināšanai. Tāpēc, aprēķinot pagarinājumus, dzesēšanas šķidruma temperatūra tiek uzskatīta par maksimālo, un temperatūra vidi- minimāls. Cauruļvada posma pilnīga termiskā izplešanās

l= αLt, mm, 28. lpp. (34)

kur α ir tērauda lineārās izplešanās koeficients, mm/(m-deg);

L – attālums starp nekustīgiem balstiem, m;

t – projektētās temperatūras starpība, ko ņem kā starpību starp dzesēšanas šķidruma darba temperatūru un āra gaisa aprēķināto temperatūru apkures projektēšanai.

l= 1,23 * 10 -2 * 20 * 149 = 36,65 mm.

l= 1,23* 10 -2 * 16* 149 = 29,32 mm.

l= 1,23 * 10 -2 * 25 * 149 = 45,81 mm.

Līdzīgi mēs atrodam  l citām jomām.

Elastīgās deformācijas spēkus, kas rodas cauruļvadā, kompensējot termisko pagarinājumu, nosaka pēc formulas:

Kgs; , N; 28. lpp. (35)

kur E ir cauruļu tērauda elastības modulis, kgf/cm2;

es- caurules sienas šķērsgriezuma inerces moments, cm;

l– cauruļvada mazākā un lielākā posma garums, m;

t – aprēķinātā temperatūras starpība, °C;

A, B - papildu bezdimensiju koeficienti.

Vienkāršot elastīgās deformācijas spēka noteikšanu (P x, P v) 8. tabulā ir norādīta papildu vērtība dažādiem cauruļvadu diametriem.

11. tabula

Caurules ārējais diametrs d H, mm

Caurules sieniņu biezums s, mm

Siltumtīkla darbības laikā cauruļvadā parādās spriegumi, kas rada neērtības uzņēmumam. Lai samazinātu spriegumus, kas rodas, kad cauruļvads tiek uzkarsēts, tiek izmantoti aksiālie un radiālie tērauda izplešanās savienojumi (pildījums, U un S formas un citi). Plaši tiek izmantoti U-veida kompensatori. Lai palielinātu U-veida izplešanās šuvju kompensācijas kapacitāti un samazinātu lieces kompensācijas spriegumu cauruļvada ekspluatācijas stāvoklī cauruļvadu posmiem ar elastīgiem kompensācijas savienojumiem, cauruļvads uzstādīšanas laikā tiek iepriekš izstiepts aukstā stāvoklī.

Iepriekšēja stiepšanās tiek veikta:

dzesēšanas šķidruma temperatūrā līdz 400 °C, ieskaitot 50% no cauruļvada kompensētā posma kopējā termiskā pagarinājuma;

pie dzesēšanas šķidruma temperatūras virs 400 °C par 100% no cauruļvada kompensētā posma kopējā termiskā pagarinājuma.

Paredzamā cauruļvada termiskā izplešanās

Mm 37. lappuse (36)

kur ε ir koeficients, kas ņem vērā kompensatoru priekšstiepuma lielumu, iespējamo aprēķina neprecizitāti un kompensācijas spriegumu atslābumu;

l– cauruļvada posma kopējais termiskais pagarinājums, mm.

1 sekcija х = 119 mm

Saskaņā ar pieteikumu, pie x = 119 mm, mēs izvēlamies izplešanās šuves nobīdi H = 3,8 m, tad kompensatora sviru B = 6 m.

Lai atrastu elastīgās deformācijas spēku, mēs novelkam horizontālu līniju H = 3,8 m, tās krustpunkts ar B = 5 (P k) dos punktu, nolaižot perpendikulu, no kura iegūstam P k digitālajām vērtībām. rezultāts P k - 0,98 tf = 98 kgf = 9800 N.

3. attēls – U veida kompensators

7 sekcija х = 0,5*270 = 135 mm,

N = 2,5, V = 9,7, R k – 0,57 tf = 57 kgf = 5700 N.

Tādā pašā veidā mēs aprēķinām atlikušās sadaļas.

Neatkarīgi no materiāla, no kura tie ir izgatavoti, tie ir pakļauti termiskai izplešanās un kontrakcijai. Lai noskaidrotu cauruļvadu garuma lineāro izmaiņu lielumu to paplašināšanas un saraušanās laikā, tiek veikts aprēķins. Ja jūs to neievērosit un neuzstādīsiet nepieciešamos kompensatorus, tad, kad trase ir atvērta, caurules var noslīdēt vai pat izraisīt visas sistēmas atteici. Tāpēc cauruļvadu temperatūras izplešanās aprēķins ir obligāts un prasa profesionālas zināšanas.

Šajā apmācību kursa daļā “”, piedaloties REHAU speciālistam, pastāstīsim:

• Kāpēc ir jāņem vērā cauruļvadu termiskā izplešanās?
• Kā aprēķināt cauruļvada novirzi termiskās pagarināšanas laikā.
• Kā aprēķināt un uzstādīt siltuma izplešanās kompensatora roku.
• Kā kompensēt polimēru cauruļvadu temperatūras deformācijas.
• Kurus polimēru cauruļvadus vislabāk izmantot atklātai santehnikai un apkures sadalei.

Nepieciešamība aprēķināt temperatūras pagarinājumu cauruļvadiem, kas izgatavoti no polimērmateriāliem

Cauruļvadu temperatūras pagarinājumi vai saīsinājumi notiek darba temperatūras izmaiņu ietekmē, pa tiem pārvietojoties ūdenim, kā arī apkārtējās vides temperatūrai. Attiecīgi uzstādīšanas laikā ir jānodrošina pietiekama cauruļvadu brīvības pakāpe, kā arī jāaprēķina nepieciešamās pielaides to garuma palielināšanai. Bieži vien iesācēju izstrādātāji neņem vērā šīs izmaiņas, uzstādot santehniku ​​un apkures vadus. Tipiskas kļūdas:

• Aukstā un karstā ūdens padeves cauruļu iestrādāšana grīdas segumā, neizmantojot izolāciju vai aizsargājošu gofrējumu.
• Atvērta cauruļu ieguldīšana, piemēram, uzstādot apkures sistēmas radiatorus, neizmantojot īpašus kompensatorus.

Sergejs Bulkins Virziena “Iekšējais inženiertehniskās sistēmas» uzņēmums REHAU

Cauruļvadu temperatūras pagarinājumu uzskaite no polimēru materiāli, jo īpaši no PE-Xa, būtu jāizgatavo tikai tad, kad tie ir atvērti. Ieklājot slēptu, temperatūras pagarinājumu kompensācija rodas aizsarggofrētā caurulē vai siltumizolācijā ielikto cauruļvadu līkumu dēļ, mainoties trases virzienam. Šajā gadījumā stiepes kompensācija notiek klona vai apmetuma spriedzes dēļ.

Tehnoloģijai slēptai cauruļvadu ieguldīšanai rievās vai klājumos jānodrošina iespēja kompensēt radušās deformācijas bez mehāniski bojājumi caurules un savienojošie elementi.

Ņemiet vērā, ka klona var izturēt stresu bez iznīcināšanas, jo radītie spēki ir ļoti mazi un veido nenozīmīgu procentuālo daļu no tā pieejamās drošības rezerves. Jums tikai jāpārliecinās, ka, ielejot klonu vai apmetot sienas, šķīdums neietilpst gofrētās caurules iekšpusē vai zem siltumizolācijas. Caurules ir savienotas ar ūdens veidgabaliem caur sienas līkumiem, kas ir stingri piestiprināti pie ēkas konstrukcija vai uz speciāla kronšteina. Rezultātā cauruļu aksiālās kustības siltumizolācijā vai aizsargājošā gofrētā caurulē temperatūras pagarinājuma dēļ neizraisa savienojumu ar spēku. Savienojot cauruļvadus ar sadales kolektoriem, pie izejas no klona vai no apmetuma apakšas tiek veikts 90° pagrieziens.

Tādējādi spēki no ļoti īsiem posmiem, kurus var atstāt novārtā, tiks pārnesti uz mezgliem, kas savieno cauruļvadus ar kolektoru.

Atverot polimēru cauruļvadus, jo īpaši cauruļvadus, kas izgatavoti no PE-Xa, siltuma izplešanās būs ļoti jūtama, jo šiem cauruļvadiem ir augsts termiskās izplešanās koeficients.

Termiskā pagarinājuma koeficienta fiziskā nozīme ir tāda, ka tas parāda, cik milimetrus izstiepsies 1 m caurules, kad tā tiks uzkarsēta par 1 grādu.

Šai pašai vērtībai ir arī pretēja nozīme, t.i. ja cauruļvads ir atdzesēts par 1 grādu, tad termiskā pagarinājuma koeficients parādīs, cik milimetru 1 m cauruļvads tiks saīsināts.

Termiskās izplešanās koeficients ir fiziskā īpašība materiāls, no kura izgatavots cauruļvads.

Cauruļvadu, kas izgatavoti no šķērssaistīta polietilēna PE-Xa, termiskā pagarinājuma aprēķins

Cauruļvadu temperatūras pagarinājumi vai saīsinājumi rodas, mainoties caur tiem cirkulējošā ūdens darba temperatūrai, kā arī apkārtējās vides temperatūrai. Atvērtā stāvoklī cauruļvadam jābūt brīvam, lai to varētu pagarināt vai saīsināt, nepārslogojot cauruļu, veidgabalu un cauruļvada savienojumu materiālu. Tas tiek panākts, pateicoties cauruļvada elementu kompensācijas spējai. Piemēram:

• Pareizs balstu (stiprinājumu) novietojums.
• Cauruļvada līkumu klātbūtne pagrieziena punktos, citi liekti elementi un temperatūras kompensatoru uzstādīšana.

Kompensatoru uzstādīšana ir nepieciešama tikai būtiskiem cauruļvadu lineāriem pagarinājumiem. Tā kā sistēmai jābūt racionālai, vispirms tiek aprēķināts cauruļvada termiskais pagarinājums. Ņemsim cauruļvadus, kas izgatavoti no šķērssaistīta polietilēna RE-Xa. Lai aprēķinātu, mums ir nepieciešams:

Tab. 1. Termiskās izplešanās koeficients un materiāla konstante ūdensvadiem.

Sergejs Bulkins

Cauruļvada posma termiskais pagarinājums ir proporcionāls tā garumam un uzstādīšanas temperatūras un maksimālās darba temperatūras starpībai. Ja mēs, piemēram, uzstādām cauruļvada posmu karsts ūdens 10 m garumā, un apkārtējās vides temperatūra, t.i. uzstādīšanas temperatūra ir 20°C un maksimālā darba temperatūra ir 70°C, tad termisko pagarinājumu var aprēķināt, izmantojot formulu

ΔL = L α ΔТ (t maks. ekspluatācijas – t uzstādīšana). Kur:

• ΔL - termiskais pagarinājums mm;
• L - cauruļvada garums m;
• α ir termiskās izplešanās koeficients mm/m K;
• ΔT - temperatūras starpība K.

Aizvietojiet vērtības formulā:

ΔL = L α (t maks. darbs. – t uzstādīšana) = 10 0,15 (70 – 20) = 75 mm.

Tie. Šajā gadījumā 10 metru sekcija pagarinās par 75 mm vai 7,5 cm. Tas novedīs pie sistēmas deformācijas un cauruļvada noslīdēšanas. Šīs deformācijas, pirmkārt, pārkāpj izskats sistēmas. Bet ievērojamā garumā tie var iznīcināt, pirmkārt, stiprinājuma ierīces vai izraisīt slēgvārstu un vadības vārstu vai veidgabalu pārrāvumu. Cilvēka acs spēj uztvert cauruļvada novirzi (ΔН), sākot no 5 mm.

Caurules novirze termiskās izplešanās rezultātā.

Nākamais solis ir aprēķināt cauruļvada novirzes (noliekšanās) apjomu.

Cauruļvada novirzes aprēķins un polimēru cauruļvadu temperatūras deformāciju kompensācijas metodes

Zinot sekcijas garumu starp skavām (L) un tā garumu maksimāli Darbības temperatūra(L 1), cauruļvada novirzi nosaka, izmantojot attiecību:

Kopumā ar cauruļvada termisko pagarinājumu par 75 mm 10 metru posmā novirze būs:

Sergejs Bulkins

Ir dažādi veidi, kā cīnīties ar polimēru cauruļvadu temperatūras deformācijām:

• Papildu stiprinājuma skavu uzstādīšana.
• L-veida kompensatora ierīce.
• U veida kompensatora ierīce.
• Izmantojot fiksācijas rievu kā kompensatoru.
• Papildu fiksēto balstu uzstādīšana.
• Metāla-polimēru cauruļvadu izmantošana, kurā alumīnija slānis ir stingri pielīmēts iekšējam pašnesošajam PE-Xa slānim.

Apskatīsim katru no šīm metodēm.

Polimēru cauruļvadu temperatūras deformāciju kompensācijas metodes

1. Papildu stiprinājuma skavu uzstādīšana.

Uzstādot papildu stiprinājuma skavas, tiek novērsta cauruļvadu nokarāšanās vai novirzīšanās. Ieteicams maksimālais attālums starp skavām polimēru caurulēm, kas izgatavotas no PE-Xa, ir norādītas 2. tabulā.

2. L-veida kompensatora ierīce.

L-veida kompensatori ir izvietoti tāpat kā tērauda cauruļvadu ieguldīšanas gadījumā. Uzstādiet L-veida izplešanās savienojumus polimēru caurules no RE-Ha ir daudz efektīvāka, jo Šīs caurules ir ļoti elastīgas. Tajā pašā laikā vietas, kur cauruļvadi griežas par 90°, var izmantot kā L-veida kompensatorus. Lai noteiktu temperatūras pagarinājumu ΔL no taisnā posma pirms pagrieziena, ir jāizmanto iepriekš aprakstītā formula. Šī vērtība ietekmē attālumu no cauruļvada līdz ēkas konstrukcijai. Attālumam līdz ēkas konstrukcijai jābūt vismaz ΔL. Turklāt ir nepieciešams ļaut caurulei brīvi saliekties. Lai to izdarītu, pirmā stiprinājuma skava pēc pagriešanas jāuzstāda noteiktā attālumā no pagrieziena.

L-veida kompensatora konstrukcija uz polimēru caurulēm.

• LBS – kompensatora rokas garums;
• x – minimālais attālums no sienas;
• ΔL – temperatūras pagarinājums;
• FP – fiksēts atbalsts;
• L – caurules garums;
• GS – bīdāmā skava.

Kompensatora sviras garums galvenokārt ir atkarīgs no materiāla (materiāla konstante C). Kompensatorus parasti uzstāda vietās, kur mainās cauruļvada virziens.

Fiksācijas notekas nav uzstādītas uz kompensatoriem, lai netraucētu caurules līkumu.

Kompensatora sviras garumu nosaka pēc formulas:

• C – caurules materiāla konstante;
• d – cauruļvada ārējais diametrs mm;
• ΔL – cauruļvada posma termiskais pagarinājums.

Ja termiskais pagarinājums ir 75 mm, materiāla konstante C = 12 un cauruļvada diametrs ir 25 mm, tad kompensatora sviras garums būs:

Sergejs Bulkins

L-veida kompensators ir visekonomiskākā ierīce siltuma izplešanās kompensēšanai. Tās ierīcei nekas nav vajadzīgs papildu ierīces un elementi.

3. U-veida kompensatora ierīce.

U-veida kompensatorus uzstāda gadījumos, kad nav vēlama termiskās izplešanās kompensācija vietas malās. Tas parasti tiek uzstādīts cauruļvada sekcijas vidū, un temperatūras izplešanās kompensācija ir vērsta uz sekcijas centru. U veida kompensatora pamatnes ir vienmērīgi nobīdītas uz centru abās pusēs, tādējādi katra puse kompensē pusi no termiskās izplešanās ΔL/2. U veida kompensatora sviras ir LBS kompensācijas sviras.

Kompensatora sviras garumu aprēķina, izmantojot iepriekš minēto formulu, un U-veida kompensatora pamatnes platumam jābūt vismaz pusei no kompensatora sviras garuma.

U veida kompensatora konstrukcija uz polimēru caurulēm.

4. Stiprinājuma rieva kā termiskās izplešanās kompensators.

Fiksācijas noteka ir trīs metrus gara cinkota tērauda paplāte ar atlokiem gar malām. Fiksācijas notekas tiek ražotas atbilstošiem cauruļvadu diametriem. Cauruļvadi ir iespraužami fiksācijas rievās. Šajā gadījumā stiprinājuma grope nosedz cauruli aptuveni 60° leņķī.

Cauruļvada berzes spēki pret notekas sienām pārsniedz cauruļvada termiskās izplešanās spēku.

Uzstādot stiprinājuma kanālu, ir nepieciešams saglabāt 2 mm attālumu no polimērabīdāmas piedurknes.

Uzstādot fiksācijas tranšeju cauruļvada apakšā, tiek nodrošināta tā mehāniskā aizsardzība.

Izmantojot fiksācijas tekni, minimālais attālums starp stiprinājuma skavām, izmantojot visu diametru cauruļvadus, var būt 2 m.

5. Izmantojot fiksētos balstus

Ja nepieciešams kompensēt temperatūras pagarinājumus garā cauruļvada posmā, uz kura ir daudz atzaru, piemēram, ūdens stāvvads 20 stāvu ēkā, kura katrā stāvā ir uzstādītas dzīvokļa elektroinstalācijas tējas, tad kompensācija. temperatūras pagarinājumus var veikt, uzstādot fiksētus balstus. Lai to izdarītu, abās tējas pusēs aiz bīdāmajām piedurknēm ir uzstādītas parastās bīdāmās skavas.

Stacionāra balsta kā cauruļvada termiskās izplešanās kompensatora veidošana.

Skavas neļaus veidotajai daļai pārvietoties ne uz augšu, ne uz leju. Tādējādi garā daļa ir sadalīta daudzās īsās daļās, kas vienādas ar grīdas augstumu, aptuveni 3 m, kā mēs atceramies no aprēķina formulas, termiskais pagarinājums ir tieši proporcionāls sekcijas garumam, un mēs to esam samazinājuši. Uzstādot fiksētus balstus katrā stāvā uz stāvvada, citi cauruļvada termiskās izplešanās kompensatori nebūs nepieciešami. Ja ir, piemēram, “dīkstāves” stāvvads, kuram visā garumā nav sānu zaru, tad uz šī stāvvada var mākslīgi uzstādīt, piemēram, vienādus savienojumus un veidot uz tiem fiksētus balstus, kā aprakstīts iepriekš. Lai samazinātu izmaksas, jūs varat uzstādīt L vai U formas kompensācijas savienojumus uz stāvvada vai uzstādīt silfona izplešanās savienojumu.

Polimēru cauruļvadi modernām atklātām santehnikas un apkures iekārtām

Mūsdienīgi metāla polimēru cauruļvadi ir šķērssaistīta polietilēna caurule, kurā alumīnija slānis ir stingri pielīmēts iekšējam pašnesošajam PE-Ha slānim. Šādiem cauruļvadiem ir viszemākais termiskās izplešanās koeficients, jo alumīnija slānis kompensē termisko izplešanos un pasargā iekšējo polimēra slāni no termiskās deformācijas.

Metāla-polimēru cauruļvadu termiskās izplešanās koeficients ir tikai 0,026 mm/m K, kas ir 5,76 reizes mazāks nekā parastajiem cauruļvadiem, kas izgatavoti no šķērssaistīta polietilēna.

Metāla-polimēru cauruļvada 10 m gara posma termiskais pagarinājums apkārtējās vides temperatūrā (t.i., uzstādīšanas temperatūra 20 °C un maksimālā darba temperatūra 70 °C) būs tikai:

ΔL = L α (t maks. darbs. – t uzstādīšana) = 10 0,026 (70 – 20) = 13 mm.

Salīdzinājumam: mēs iepriekš aprēķinājām parastā PE-Xa cauruļvada termisko pagarinājumu 10 m garumā, kas sasniedza 75 mm.

Tāpēc metāla polimēru cauruļvadi tiek novietoti kā cauruļvadi atklātai uzstādīšanai. Bet variants ar metāla polimēru caurulēm būs dārgāks, jo... šīs caurules maksā vairāk nekā parastās PE-Xa šķērssaistītās polietilēna caurules.

Z secinājums

Ūdens sadales un uzstādīšanas atklātas ieklāšanas laikā nav iespējams ignorēt cauruļvadu temperatūras pagarināšanos no šķērssaistītā polietilēna PE-Xa. apsildes sistēma. Lai kompensētu pagarinājumu, jāizmanto viena no rakstā iepriekš minētajām metodēm, stingri ievērojot ražotāja ieteikumus.

fonta izmērs

Krievijas Federācijas Gosgortekhnadzor 2003. gada 10. jūnija LĒMUMS 80 PAR TEHNOLOĢISKO...

5.6. Cauruļvadu temperatūras deformāciju kompensācija

5.6.1. Temperatūras deformācijas jākompensē ar cauruļvada trases pagriezieniem un līkumiem. Ja nav iespējams aprobežoties ar paškompensāciju (piemēram, uz pilnīgi taisnām sekcijām ar ievērojamu garumu), cauruļvados tiek uzstādīti U veida, lēcas, viļņaini un citi kompensatori.

Gadījumos, kad dizains ir saistīts ar tvaika attīrīšanu vai karsts ūdens, cauruļvadu kompensējošā jauda jāprojektē šiem apstākļiem.

5.6.2. Nav atļauts izmantot blīvēšanas kārbas kompensatorus procesa cauruļvados, kas transportē A un B grupas materiālus.

Lēcu, blīvējuma kārbas un gofrēto kompensatoru uzstādīšana cauruļvados ar nominālo spiedienu virs 10 MPa (100 kgf/cm2) nav atļauta.

5.6.3. U veida izplešanās šuves jāizmanto visu kategoriju procesu cauruļvadiem. Tie ir izgatavoti vai nu izliekti no cietām caurulēm, vai izmantojot saliektus, strauji izliektus vai metinātus līkumus.

5.6.4. U veida izplešanās šuvēm izliektie līkumi jāizmanto tikai no bezšuvju caurulēm, bet metinātie līkumi no bezšuvju un metinātām taisnšuvju caurulēm. Metināto līkumu izmantošana U veida izplešanās šuvju izgatavošanai ir atļauta saskaņā ar šo noteikumu 2.2.37.punkta norādījumiem.

5.6.5. U veida izplešanās šuvju izgatavošanai nav atļauts izmantot ūdens un gāzes caurules, un elektriski metinātas caurules ar spirālveida šuvi ir ieteicamas tikai taisnām izplešanās šuvju sekcijām.

5.6.6. U-veida izplešanās šuves jāuzstāda horizontāli, saglabājot nepieciešamo kopējo slīpumu. Izņēmuma kārtā (ja ierobežota platība) tos var novietot vertikāli ar cilpu uz augšu vai uz leju ar atbilstošu drenāžas ierīce zemākajā punktā un gaisa atverēs.

5.6.7. Pirms uzstādīšanas uz cauruļvadiem jāuzstāda U veida kompensatori kopā ar starplikas ierīcēm, kuras tiek noņemtas pēc cauruļvadu nostiprināšanas pie fiksētiem balstiem.

5.6.8. Procesa cauruļvadiem saskaņā ar normatīvo un tehnisko dokumentāciju tiek izmantoti lēcu izplešanās savienojumi, aksiālie, kā arī šarnīra lēcu izplešanās savienojumi.

5.6.9. Uzstādot lēcu kompensatorus uz horizontāliem gāzes vadiem ar kondensācijas gāzēm, katrai lēcai jānodrošina kondensāta novadīšana. Drenāžas caurules savienojums ir izgatavots no bezšuvju caurules. Uzstādot lēcu kompensatorus ar iekšējo uzmavu uz horizontālajiem cauruļvadiem, katrā kompensatora pusē ir jānodrošina virzošie balsti ne vairāk kā 1,5 DN attālumā no kompensatora.

5.6.10. Uzstādot cauruļvadus, kompensācijas ierīcēm jābūt iepriekš izstieptām vai saspiestām. Kompensācijas ierīces sākotnējās stiepšanās (saspiešanas) apjoms ir norādīts projekta dokumentācija un cauruļvada pasē. Izstiepuma apjomu var mainīt ar korekcijas apjomu, ņemot vērā temperatūru uzstādīšanas laikā.

5.6.11. Procesa cauruļvadiem uzstādāmo izplešanās šuvju kvalitāte jāapstiprina ar pasēm vai sertifikātiem.

5.6.12. Uzstādot kompensatoru, cauruļvada pasē tiek ievadīti šādi dati:

kompensatora tehniskie parametri, ražotājs un izgatavošanas gads;

attālums starp fiksētiem balstiem, nepieciešamo kompensāciju, priekšizstiepšanas apjoms;

apkārtējā gaisa temperatūra, uzstādot kompensatoru, un datums.

5.6.13. U-veida, L-veida un Z-veida kompensatoru aprēķins jāveic saskaņā ar normatīvās un tehniskās dokumentācijas prasībām.

190. Temperatūras deformācijas ieteicams kompensēt, pagriežot un saliekot cauruļvada trasi. Ja nav iespējams aprobežoties ar paškompensāciju (uz pilnīgi taisniem posmiem ar ievērojamu garumu utt.), Uz cauruļvadiem tiek uzstādīti U veida, lēcas, viļņaini un citi kompensatori.

Gadījumos, kad projekta dokumentācija paredz tvaika vai karstā ūdens pūšanu, ieteicams paļauties uz šiem nosacījumiem attiecībā uz kompensācijas spēju.

192. Visu kategoriju procesu cauruļvadiem ieteicams izmantot U-veida kompensācijas šuves. Ieteicams tos izgatavot vai nu izliektus no cietām caurulēm, vai izmantojot saliektus, stipri izliektus vai metinātus līkumus.

Kompensatora iepriekšējas izstiepšanas (saspiešanas) gadījumā tā vērtību ieteicams norādīt projekta dokumentācijā.

193. U veida izplešanās šuvēm drošības apsvērumu dēļ ir ieteicams veikt liektus līkumus no bezšuvju caurulēm, bet metinātos līkumus no bezšuvju un metinātām taisnšuvju caurulēm.

194. U-veida izplešanās šuvju izgatavošanai nav ieteicams izmantot ūdens un gāzes caurules, bet taisniem izplešanās šuvju posmiem pieļaujamas elektriski metinātas caurules ar spirālveida šuvi.

195. Drošības apsvērumu dēļ U-veida kompensācijas šuves ieteicams ierīkot horizontāli, saglabājot kopējo slīpumu. Pamatotos gadījumos (ar ierobežotu platību) tos var novietot vertikāli ar cilpu uz augšu vai uz leju ar atbilstošu drenāžas ierīci zemākajā punktā un ventilācijas atverēm.

196. Pirms uzstādīšanas uz cauruļvadiem kopā ar starplikas ierīcēm ieteicams uzstādīt U veida kompensatorus, kurus pēc cauruļvadu nostiprināšanas pie fiksētiem balstiem noņem.

197. Lēcu izplešanās šuves, aksiālos, kā arī šarnīrsavienojumus lēcu izplešanās šuves ieteicams izmantot procesa cauruļvadiem saskaņā ar normatīvo un tehnisko dokumentāciju.

198. Uzstādot lēcu kompensatorus uz horizontāliem gāzes vadiem ar kondensācijas gāzēm, drošības apsvērumu dēļ ieteicams nodrošināt kondensāta novadīšanu katram objektīvam. Drošības apsvērumu dēļ drenāžas caurules savienojumu ieteicams veidot no bezšuvju caurules. Uzstādot lēcu kompensatorus ar iekšējo uzmavu uz horizontāliem cauruļvadiem katrā kompensatora pusē, drošības apsvērumu dēļ ir ieteicams uzstādīt virzošos balstus ne vairāk kā 1,5 DN attālumā no kompensatora.

199. Ierīkojot cauruļvadus, kompensācijas ierīces drošības apsvērumu dēļ ieteicams iepriekš izstiept vai saspiest. Projektēšanas dokumentācijā un cauruļvada pasē ieteicams norādīt kompensācijas ierīces sākotnējās stiepšanas (saspiešanas) apjomu. Izstiepuma apjomu var mainīt ar korekcijas apjomu, ņemot vērā temperatūru uzstādīšanas laikā.

200. Procesa cauruļvadiem uzstādāmo kompensācijas šuvju kvalitāti ieteicams apstiprināt ar pasēm vai sertifikātiem.

201. Uzstādot kompensatoru, cauruļvada pasē ieteicams ievadīt šādus datus:

Kompensatora tehniskie parametri, ražotājs un izgatavošanas gads;

Attālums starp fiksētajiem balstiem, kompensācija, priekšspriegojuma apjoms;

Apkārtējā gaisa temperatūra, uzstādot kompensatoru, un uzstādīšanas datums.

202. U-veida, L-veida un Z-veida kompensatorus ieteicams aprēķināt atbilstoši normatīvās un tehniskās dokumentācijas prasībām.

Tērauda cauruļvadu temperatūras deformāciju kompensācijai ir īpaša nozīme siltuma transportēšanas tehnoloģijā.

Ja temperatūras deformācijas cauruļvadā nav kompensētas, tad ar spēcīgu karsēšanu cauruļvada sienā var rasties lieli destruktīvi spriegumi. Šo spriegumu vērtību var aprēķināt, izmantojot Huka likumu

, (7.1)

Kur E– gareniskās elastības modulis (tēraudam E= 2 10 5 MPa); i- relatīvā deformācija.

Palielinoties temperatūrai, caurules garums l ieslēgts Dt pagarinājumam jābūt

kur a ir lineārā pagarinājuma koeficients, 1/K (oglekļa tēraudam a= 12-10 -6 1/K).

Ja kāda caurules daļa ir saspiesta un karsējot nepagarinās, tad tās relatīvā saspiešana

No savienojuma šķīduma (7.1) un (7.3) var atrast saspiešanas spriegumu, kas rodas tērauda caurule sildot taisni saspiestu (bez kompensatoriem) cauruļvada posmu

Tēraudam s= 2,35 D t MPa.

Kā redzams no (7.4), spiedes spriegums, kas rodas saspiestā taisnā cauruļvada posmā, nav atkarīgs no cauruļvada diametra, sieniņu biezuma un garuma, bet ir atkarīgs tikai no materiāla (elastības moduļa un lineārā pagarinājuma koeficienta) un temperatūras starpība.

Saspiešanas spēku, kas rodas, sildot taisnu cauruļvadu bez kompensācijas, nosaka pēc formulas

, (7.5)

Kur f– cauruļvada sienu šķērsgriezuma laukums, m2.

Pēc to būtības visus kompensatorus var iedalīt divās grupās: aksiāls Un radiāls.

Aksiālos kompensatorus izmanto, lai kompensētu taisnu cauruļvadu posmu siltuma izplešanos.

Radiālo kompensāciju var izmantot jebkurā cauruļvada konfigurācijā. Radiālā kompensācija tiek plaši izmantota siltuma cauruļvados, kas ievilkti rūpniecības uzņēmumu teritorijās, un ar mazu diametru siltumvadiem (līdz 200 mm) - arī pilsētu siltumtīklos. Uz liela diametra apkures cauruļvadiem, kas izvilkti zem pilsētas ejām, tie galvenokārt tiek uzstādīti aksiālās izplešanās šuves.

Aksiālā kompensācija. Praksē tiek izmantoti divu veidu aksiālie kompensatori: omentāls un elastīgs.

Attēlā Attēlā 7.27 parādīts vienvirziena blīvslēga kompensators. Starp stiklu 1 un kompensatora korpusu 2 atrodas blīvslēga blīvējums 3. Blīvumu nodrošinošais blīvslēga blīvējums ir nostiprināts starp vilces gredzenu 4 un zemējuma buksi 5. Parasti blīvējumu veido kvadrātveida azbesta gredzeni. piesūcināts ar grafītu. Kompensators ir metināts cauruļvadā, tāpēc tā uzstādīšana uz līnijas nepalielina atloku savienojumu skaitu.

Rīsi. 7.27. Vienpusējs blīvējuma kārbas kompensators:
1 – stikls; 2 – korpuss; 3 – iepakošana; 4 – vilces gredzens; 5 – zemes grāmata

Attēlā Attēlā 7.28 parādīts divpusējā blīvslēga kompensatora šķērsgriezums. Visu veidu dziedzeru izplešanās šuvju trūkums ir dziedzeris, kura darbības laikā nepieciešama sistemātiska un rūpīga apkope. Blīvējuma kārbas blīvējums nolietojas, laika gaitā zaudē savu elastību un sāk izplūst dzesēšanas šķidrums. Omentuma pievilkšana šajos gadījumos nedod pozitīvus rezultātus, tāpēc pēc noteikti periodi Laika gaitā plombas ir jāpārtrauc.

Rīsi. 7.28. Divpusējs blīvējuma kārbas kompensators

Visu veidu elastīgajiem kompensatoriem šis trūkums nav pieejams.

Attēlā 7.29. attēlā parādīta trīs viļņu silfona kompensatora sekcija. Lai samazinātu hidraulisko pretestību, silfona sekcijas iekšpusē tiek metināta gluda caurule. Silfonu sekcijas parasti izgatavo no leģētiem tēraudiem vai sakausējumiem.
Mūsu valstī silfonu izplešanās šuves ir izgatavotas no tērauda 08Х18Н10Т.

Rīsi. 7.29. Trīs viļņu silfonu kompensators

Silfonu kompensācijas šuvju kompensācijas jauda parasti tiek noteikta ar testu rezultātiem vai ņemta saskaņā ar ražotāja datiem. Lai kompensētu lielas termiskās deformācijas, virknē tiek savienotas vairākas silfonu sekcijas.

Silfonu izplešanās šuvju aksiālā reakcija ir divu terminu summa

, (7.6)

Kur s uz– aksiālā reakcija no temperatūras kompensācija, ko izraisa viļņu deformācija cauruļvada termiskās izplešanās laikā, N; s d– aksiālā reakcija, ko izraisa iekšējais spiediens, N.

Lai palielinātu izturību pret silfonu deformāciju iekšējā spiediena ietekmē, izplešanās šuves tiek izgatavotas no iekšējā spiediena atslogotas, atbilstoši sakārtojot silfonu sekcijas kompensatora korpusā, kas izgatavots no lielāka diametra caurules. Šis kompensatora dizains ir parādīts attēlā. 7.30.

Rīsi. 7.30. Sabalansēts silfonu kompensators:
l p – garums izstieptā stāvoklī; lсж – saspiests garums

Daudzsološa metode temperatūras deformāciju kompensēšanai var būt paškompensējošo cauruļu izmantošana. Spirālmetināto cauruļu ražošanā no lentes lokšņu metāls uz tā ar rullīti ir izspiesta aptuveni 35 mm dziļa gareniskā rieva. Pēc šādas loksnes metināšanas rieva pārvēršas par spirālveida rievojumu, kas var kompensēt cauruļvada temperatūras deformāciju. Šādu cauruļu eksperimentālā pārbaude uzrādīja pozitīvus rezultātus.

Radiālā kompensācija. Ar radiālo kompensāciju cauruļvada termiskā deformācija tiek uztverta ar īpašu elastīgu ieliktņu līkumiem vai paša cauruļvada atsevišķu posmu trases dabiskiem pagriezieniem (līkumiem).

Tiek saukta jaunākā praksē plaši izmantotā termisko deformāciju kompensācijas metode dabiskā kompensācija.Šāda veida kompensācijas priekšrocības salīdzinājumā ar citiem veidiem: konstrukcijas vienkāršība, uzticamība, uzraudzības un apkopes nepieciešamības trūkums, fiksēto balstu izkraušana no iekšējiem spiediena spēkiem. Dabiskās kompensācijas trūkums ir cauruļvada deformēto posmu šķērsvirziena kustība, kas prasa palielināt necaurlaidīgo kanālu platumu un apgrūtina aizpildījuma izolācijas un bezkanālu konstrukciju izmantošanu.

Dabiskās kompensācijas aprēķins sastāv no cauruļvadā elastīgās deformācijas ietekmē radušos spēku un spriegumu atrašanas, cauruļvada mijiedarbojošo sviru garumu izvēles un tā posmu sānu nobīdes noteikšanas kompensācijas laikā. Aprēķinu metode balstās uz elastības teorijas pamatlikumiem, savienojot deformācijas ar iedarbojošiem spēkiem.

Cauruļvadu posmi, kas uztver temperatūras deformācijas dabiskās kompensācijas laikā, sastāv no līkumiem (līkumiem) un taisniem posmiem. Liekti līkumi palielina cauruļvada elastību un palielina tā kompensācijas spēju. Saliektu elkoņu ietekme uz kompensācijas spēju ir īpaši jūtama liela diametra cauruļvados.

Cauruļu izliekto posmu saliekšanu pavada šķērsgriezuma saplacināšana, kas no apaļas kļūst eliptiska.

Attēlā 7.31. attēlā parādīta izliekta caurule ar izliekuma rādiusu R. Izcelsim ar divām sadaļām ab Un CD caurules elements. Liekot caurules sienu, izliektajā pusē rodas stiepes spēki, bet ieliektajā pusē - spiedes spēki. Gan stiepes, gan spiedes spēki dod rezultātus T, normāli attiecībā pret neitrālo asi.

Rīsi. 7.31. Caurules saplacināšana liecoties

Izplešanās šuvju kompensācijas jaudu var dubultot, tos iepriekš izstiepjot uzstādīšanas laikā par summu, kas vienāda ar pusi no cauruļvada termiskā pagarinājuma. Pamatojoties uz augstāk minēto metodiku, tika iegūti vienādojumi dažādu veidu simetrisko kompensatoru maksimālās lieces sprieguma un kompensējošās jaudas aprēķināšanai.

Siltuma aprēķins

Siltuma aprēķina uzdevums ietver atrisināšanu šādus jautājumus:

· siltumvada siltuma zudumu noteikšana;

· temperatūras lauka aprēķins ap siltuma cauruļvadu, t.i., izolācijas, gaisa kanālā, kanālu sienu un augsnes temperatūru noteikšana.

· dzesēšanas šķidruma temperatūras krituma aprēķins pa siltuma cauruļvadu;

· siltumcaurules siltumizolācijas biezuma izvēle.

Siltuma daudzumu, kas iziet laika vienībā caur virknē savienotu siltuma pretestību ķēdi, aprēķina pēc formulas

Kur q– specifisks siltuma zudumi siltuma caurules; t– dzesēšanas šķidruma temperatūra, °C; t o– apkārtējās vides temperatūra, °C; R– dzesēšanas šķidruma-vides kontūras kopējā termiskā pretestība (siltuma caurules izolācijas termiskā pretestība).

Veicot siltumtīklu termiskos aprēķinus, parasti ir nepieciešams noteikt siltuma plūsmas caur slāņiem un cilindriskām virsmām.

Īpatnējie siltuma zudumi q un termiskās pretestības R parasti attiecas uz siltuma caurules garuma vienību, un tos mēra attiecīgi W/m un (m K)/W.

Izolētā cauruļvadā, ko ieskauj ārējais gaiss, siltumam jāiziet cauri četrām virknē savienotām pretestībām: iekšējo virsmu. darba caurule, caurules siena, izolācijas slānis un ārējā izolācijas virsma. Tā kā kopējā pretestība ir aritmētiskā summa sērijveidā savienotas pretestības, tad

R = R in + R tr + R i + R n, (7.8)

Kur R iekšā, R tr, R un Un R n– darba caurules iekšējās virsmas, caurules sienas, izolācijas slāņa un izolācijas ārējās virsmas termiskā pretestība.

Izolētajās siltumcaurulēs primārā nozīme ir siltumizolācijas slāņa siltuma pretestībai.

Siltuma aprēķinos ir divu veidu termiskās pretestības:

· virsmas pretestība;

· slāņa pretestība.

Virsmas termiskā pretestība. Cilindriskas virsmas termiskā pretestība ir

Kur pd– siltuma caurules garuma virsmas laukums 1 m, m; a– siltuma pārneses koeficients no virsmas.

Lai noteiktu siltumcaurules virsmas termisko pretestību, ir jāzina divi lielumi: siltuma caurules diametrs un virsmas siltuma pārneses koeficients. Siltuma caurules diametrs siltuma aprēķina laikā ir norādīts. Siltuma pārneses koeficients no siltumcaurules ārējās virsmas uz apkārtējo gaisu ir divu terminu summa - radiācijas siltuma pārneses koeficients a l un konvekcijas siltuma pārneses koeficients a līdz:

Radiācijas siltuma pārneses koeficients a l var aprēķināt, izmantojot Stefana-Bolcmaņa formulu:

, (7.10)

Kur AR– emisijas spēja; t– izstarojošās virsmas temperatūra, °C.

Pilnīgi melna ķermeņa izstarojuma spēja, t.i. virsma, kas absorbē visus uz tās krītošos starus un neko neatstaro, AR= 5,7 W/(m K) = 4,9 kcal/(h m 2 K 4).

“Pelēko” korpusu, kas ietver neizolētu cauruļvadu un izolācijas konstrukciju virsmas, izstarojuma koeficients ir 4,4 – 5,0 W/(m 2 K 4). Siltuma pārneses koeficientu no horizontālas caurules uz gaisu dabiskās konvekcijas laikā, W/(m K), var noteikt, izmantojot Nuseltas formulu

, (7.11)

Kur d– siltuma caurules ārējais diametrs, m; t, t o– virsmas un apkārtējās vides temperatūra, °C.

Ar piespiedu gaisa vai vēja konvekciju siltuma pārneses koeficients

, (7.12)

Kur w– gaisa ātrums, m/s.

Formula (7.12) ir derīga w> 1 m/s un d> 0,3 m.

Lai aprēķinātu siltuma pārneses koeficientu, izmantojot (7.10) un (7.11), ir jāzina virsmas temperatūra. Tā kā, nosakot siltuma zudumus, siltuma caurules virsmas temperatūra parasti nav zināma iepriekš, problēma tiek atrisināta ar secīgu tuvinājumu metodi. Siltuma caurules ārējās virsmas siltuma pārneses koeficients ir iepriekš iestatīts a, atrodiet konkrētos zaudējumus q un virsmas temperatūru t, pārbaudiet saņemtās vērtības pareizību a.

Nosakot izolēto siltumcauruļu siltuma zudumus, pārbaudes aprēķini nav jāveic, jo izolācijas virsmas termiskā pretestība ir maza, salīdzinot ar tās slāņa siltuma pretestību. Tādējādi 100% kļūda virsmas siltuma pārneses koeficienta izvēlē parasti rada kļūdu siltuma zudumu noteikšanā 3–5% apmērā.

Lai provizoriski noteiktu izolētas siltumcaurules virsmas siltuma pārneses koeficientu, W/(m K), kad virsmas temperatūra nav zināma, var ieteikt formulu

, (7.13)

Kur w– gaisa ātrums, m/s.

Siltuma pārneses koeficienti no dzesēšanas šķidruma uz cauruļvada iekšējo virsmu ir ļoti augsti, kas nosaka tik zemas cauruļvada iekšējās virsmas termiskās pretestības vērtības, kuras praktiskos aprēķinos var neņemt vērā.

Slāņa termiskā pretestība. Viendabīga cilindriska slāņa termiskās pretestības izteiksme ir viegli atvasināma no Furjē vienādojuma, kura forma ir

Kur l– slāņa siltumvadītspēja; d 1 , d 2 – slāņa iekšējais un ārējais diametrs.

Termiskajiem aprēķiniem nozīmīgi ir tikai slāņi ar augstu termisko pretestību. Šādi slāņi ir siltumizolācija, kanāla siena, augsnes masa. Šo iemeslu dēļ, veicot izolēto siltumcauruļu termiskos aprēķinus, parasti netiek ņemta vērā darba caurules metāla sienas termiskā pretestība.

Virszemes siltumvadu izolācijas konstrukciju termiskā pretestība. Virszemes siltuma caurulēs starp dzesēšanas šķidrumu un ārējo gaisu virknē ir savienotas šādas termiskās pretestības: iekšējā virsma darba caurule, tās siena, viens vai vairāki siltumizolācijas slāņi, ārējā virsma apkures caurules.

Praktiskajos aprēķinos pirmās divas termiskās pretestības parasti netiek ņemtas vērā.

Dažkārt siltumizolācija veikt daudzslāņu, pamatojoties uz dažādiem pieļaujamās temperatūras par piemērojamiem izolācijas materiāli vai ekonomisku iemeslu dēļ daļējai nomaiņai dārgi materiāli lētāka izolācija.

Daudzslāņu izolācijas siltuma pretestība ir vienāda ar secīgi uzklāto slāņu siltuma pretestību aritmētisko summu.

Cilindriskās izolācijas siltuma pretestība palielinās, palielinoties tās ārējā un iekšējā diametra attiecībai. Tāpēc daudzslāņu izolācijā pirmos slāņus vēlams likt no materiāla ar zemāku siltumvadītspēju, kas noved pie visvairāk efektīva lietošana izolācijas materiāli.

Gaisvadu siltuma cauruļvada temperatūras lauks. Siltuma caurules temperatūras lauku aprēķina, pamatojoties uz siltuma bilances vienādojumu. Šajā gadījumā mēs izejam no nosacījuma, ka vienmērīgā termiskā stāvoklī siltuma daudzums, kas plūst no dzesēšanas šķidruma uz koncentrisku cilindrisku virsmu, kas iet caur jebkuru lauka punktu, ir vienāds ar siltuma daudzumu, kas plūst no šīs koncentriskās virsmas uz ārējo vidi.

Siltumizolācijas virsmas temperatūra no siltuma bilances vienādojuma būs vienāda ar

. (7.15)

Augsnes termiskā pretestība. Pazemes siltuma cauruļvados augsnes pretestība ir iesaistīta kā viena no virknē savienotajām termiskām pretestībām.

Aprēķinot siltuma zudumus apkārtējai temperatūrai t o Parasti tie ņem augsnes dabisko temperatūru siltuma caurules ass dziļumā.

Tikai nelielos siltuma caurules ass dziļumos ( h/d < 2) за температуру окружающей среды принимают естественную температуру поверхности грунта.

Augsnes termisko pretestību var noteikt, izmantojot Forchheimer formulu (7.32. att.)

, (7.16)

Kur l– augsnes siltumvadītspēja; h– siltuma caurules ass dziļums; d– siltuma caurules diametrs.

Ieguldot pazemes siltuma cauruļvadus kanālos, kuru forma nav cilindriska, diametra vietā (7.16.) aizstāj ar ekvivalentu diametru

Kur F– kanāla šķērsgriezuma laukums, m; P– kanāla perimetrs, m.

Augsnes siltumvadītspēja galvenokārt ir atkarīga no tās mitruma un temperatūras.

Pie augsnes temperatūras 10 – 40 °C vidējā mitruma augsnes siltumvadītspēja ir robežās no 1,2 – 2,5 W/(m K).