Практическая работа Расчет и выбор П-образного компенсатора

Практическая работа №4.

Тема: Расчет и выбор П-образного компенсатора.

Цель: Изучить виды компенсаторов и научиться определять размеры П-образного компенсатора по номограмме.

Ход работы:

Компенсация температурных деформа­ ций стальных трубопроводов имеет исклю­чительно важное значение в технике транс­порта теплоты.

Если в трубопроводе отсутствует ком­пенсация температурных деформаций, то при сильном нагревании в стенке трубопро­вода могут возникнуть большие разрушаю­щие напряжения.

При повышении температуры трубы длиной l на Δt удлинение должно составить

Δl = α Δt

где α― коэффициент линейного удли­нения, 1/К (для углеродистой стали

α = 12*10^-6 1/К).

Если участок трубы защемлен и при на­ гревании не удлиняется, то его относитель­ное сжатие

i= Δl / l = α Δt

По своему характеру все компенсаторы могут быть разбиты на две группы: осевые и радиальные.

Осевые компенсаторы применяются для компенсации температурных удлинений прямолинейных участков трубопровода.

Радиальная компенсация может быть использована при любой конфигурации трубопровода. Радиальная компенсация широко применяется на теплопроводах, прокладываемых на территориях промышленные предприятий, а при небольших диаметрах теплопроводов (до 200 мм) ― также и в городских тепловых сетях. На теплопроводах большого диаметра, прокладываемых под городскими проездами, устанавливаются главным образом осевые компенсаторы.

Для безаварийной работы тепловых сетей необходимо, чтобы компенсирующие устройства были рассчитаны на максимальные удлинения трубопроводов. Исходя из этого при расчете удлинений температура теплоносителя принимается максимальной, а температура окружающей среды ― минимальной и равной: 1) расчетной температуре наружного воздуха при проектировании отопления― для надземной прокладки сетей на открытом воздухе; 2) расчетной температуре воздуха в канале ― для канальной прокладки сетей; 3) температуре грунта на глубине заложения бесканальных теплопроводов при расчетной температуре наружного воздуха для проектирования отопления.

Пример.

Найти размеры П-образного компенсатора, установленного на трубопроводе с наружным диаметром 273 мм. Расстояние между неподвижными опорами 110 м. Температура теплоносителя, t, ⁰С, температура окружающей среды t_0, ⁰C. Радиус гнутья гладких отводов 1000 мм, толщина стенки трубы 8 мм, длина спинки компенсатора В, м, вылет компенсатора Н, м. Сила упругой деформации Р_н = 0,9 mс.

Решение.

Находим тепловое удлинение трубопровода между опорами:

Δl₁= α L (t -t₀), где

L -длина трубопровода между неподвижными опорами, м

t - темпера­тура теплоносителя, ⁰С

t ― температура окружающей среды, ⁰С

α ― коэффициент линейного удлинения

Расчетное тепловое удлинение с учетом предварительной растяжки компенсатора определяем по формуле:

ΔХ_н = έ₁ * Δl₁, где

έ_{1 ―} коэффициент, учитывающий предварительную растяжку компенсаторов =0,5.

Найдем фактическую длину прямых участков труб с каждой стороны компенсатора:

l_п^ср = (L-В)/2.

Нормативная длина прямых участков компенсатора l_п = 10 м.

Если фактическая длина прямых участков будет меньше нормативной длины, тогда необходимо вводить поправки на компенсирующую способность компенсатора, если фактическая длина будет больше нормативной, то поправки вводить не следует.

По расчетному тепловому удлинению ΔХ_н =200 мм можно найти размеры компенсатора, пользуясь номограммой.

Например : Длина стенки В=6 м , вылет компенсатора Н=4,4м . Сила деформации компенсатора возрастает до 1,17 mс. Необходимо подобрать такие размеры компенсатора, при которых сила деформации будет минимальной.

Решение:

По номограмме находим точку пересечения ΔХ_н и В=6 м . По оси ординат находим вылет компенсатора, равный 5,4 м.

На пересечении с линией, учитывающей осевое усилие компенсаторов Р_к при В=6м находим силу упругой деформации Р_к = 0,9 mс..

Контрольные вопросы.

1. Назначение компенсаторов.

2. В чем состоит особенность компенсации тепловых деформаций бесканальных теплопроводов?

3. Принцип определения размеров П-образного компенсатора по номограмме.

Таблица

Номер варианта

Длина трубопровода между опорами L,м

Температура теплоносителя t, ⁰С

Коэф-т линейного удлинения α

Длина спинки В, м

1/2

100/110

210/260

0,010

2/3

3/4

105/115

205/255

0,012

4/6

5/6

120/113

215/250

0,018

8/10

7/8

122/114

220/245

0,020

12/14

9/10

125/130

225/240

0,020

16/18

11/12

135/127

230/235

0,025

20/22

13/14

133/140

255/215

0,023

3/10

15/16

105/120

240/220

0,010

8/14

17/18

108/122

245/255

0,012

18/16

19/20

110/130

235/260

0,015

2/6

21/22

100/120

255/225

0,010

3/10

23/24

108/118

245/215

0,017

8/18

25/26

110/130

230/220

0,020

14/20

27/28

105/125

240/230

0,020

6/22