Заглавная страница Избранные статьи Случайная статья Познавательные статьи Новые добавления Обратная связь КАТЕГОРИИ: АрхеологияБиология Генетика География Информатика История Логика Маркетинг Математика Менеджмент Механика Педагогика Религия Социология Технологии Физика Философия Финансы Химия Экология ТОП 10 на сайте Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрацииТехника нижней прямой подачи мяча. Франко-прусская война (причины и последствия) Организация работы процедурного кабинета Смысловое и механическое запоминание, их место и роль в усвоении знаний Коммуникативные барьеры и пути их преодоления Обработка изделий медицинского назначения многократного применения Образцы текста публицистического стиля Четыре типа изменения баланса Задачи с ответами для Всероссийской олимпиады по праву Мы поможем в написании ваших работ! ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?
Влияние общества на человека
Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрации Практические работы по географии для 6 класса Организация работы процедурного кабинета Изменения в неживой природе осенью Уборка процедурного кабинета Сольфеджио. Все правила по сольфеджио Балочные системы. Определение реакций опор и моментов защемления |
Прочностные расчеты тепловых сетей ⇐ ПредыдущаяСтр 7 из 7
Тепловая сеть – это комплекс связанного между собой разнообразного оборудования (труб, задвижек, клапанов, компенсаторов температурных расширений, опор, дренажных устройств, каналов, камер и т.д.). Оборудование в процессе эксплуатации подвергается непрерывному воздействию разнообразных внешних механических и термических сил, вызывающих возникновение внутренних напряжений, деформаций и смещений, поэтому требуются предварительные прочностные расчеты для обоснованного выбора необходимого типоразмера. Основные зависимости и методики проведения этих расчетов изложены в [13], раздел 9. Ниже излагаются особенности применения указанных методик к конкретному оборудованию тепловых сетей в условиях его функционирования, определяемого нормативно-технической и эксплуатационной документацией. Трубы, по которым транспортируется теплоноситель, являются одним из важнейших элементов тепловой сети. Техника транспорта через них специфических теплоносителей в виде пара, горячего конденсата и горячей воды предъявляет многообразные требования к свойствам трубопроводов. К применению рекомендуются:
В табл.2.35 приведены сортаменты стальных труб, рассчитанных на транспорт теплоносителя с температурой до 200°С, с условным давлением Pусл, соответственно, равным 1,6 МПа и 2,5 МПа. При транспортировке более горячего теплоносителя эти трубы могут использоваться для рабочего давления не выше Pраб = ε Pусл, МПа. Значение коэффициента e в зависимости от максимальной температуры транспортируемого теплоносителя составляет:
Максимальная температура теплоносителя, °С....200, 250, 300, 350, 400, 425, 435, 445. Значение коэффициента.........…………….............1.00, 0.90, 0.80, 0.70, 0.64, 0.53, 0.50, 0.45.
а) для паровых сетей:
б) для подающих трубопроводов водяных тепловых сетей:
в) для конденсатных сетей:
Компенсация температурных удлинений в трубопроводах тепловых сетей является необходимым условием их надежной работы. Монтируемые при умеренных температурах наружного воздуха tн, °C, трубопроводы тепловых сетей в рабочих условиях передают горячий теплоноситель и могут прогреваться до его расчетных температур. При нагреве материала стенок трубы любой ее участок длиной lу, м, удлиняется на величину Δlу = αл×lу×Δt, мм, где: αл – коэффициент линейного расширения, 1/°С (для углеродистой стали αл.=12×10-6, 1/°С); Δt = τ - tн – разность между температурой стенок трубы в ее рабочий период и в момент монтажа, °С. Расчетная величина разности температур Δtр для определения максимально-возможного удлинения участка трубы, подлежащего компенсации, – Δlп , – вычисляется по наиболее тяжелым условиям, когда трубопровод работает при максимальных температурах теплоносителя τ1ор или tsp, °С, а его монтаж был произведен при расчетной температуре наружного воздуха tн.хБ.5. Для водяных сетей Δtр=τ1ор-tн.хБ.5, а для паропроводов Δtр= tsp - tн.хБ.5.
Если возникающие удлинения не компенсировать, то в стенках трубы возникают напряжения, определяемые по закону Гука: σр = E×i = E×αл×Δtр, где Е – модуль продольной упругости (для стали Е= 0.2×106 МПа); i = Δl/l = αл×Δt – относительное удлинение материала труб. Максимально-допустимые напряжения в стенках стальных труб приведены в табл. 3.13. Табл.3.13
Таблица 3.13.Допустимые напряжения для стальных трубопроводов, МПа [12]
В тепловых сетях, которые транспортируют теплоносители с высокими температурами, напряжения выше допустимых, и в них должна предусматриваться компенсация температурных удлинений. Используемые в тепловых сетях компенсаторы делятся на два вида:
Для трубопроводов с диаметром от 100 мм и более, транспортирующих теплоносители с Ру<2,5 МПа и tр<3000 С, при их подземной канальной прокладке или наземной на низких опорах, наибольшее распространение получили стальные сальниковые компенсаторы (рис.3.19), присоединяемые к трубопроводу на сварке.
Рис.3.19. Односторонний сальниковый компенсатор: 1 – стакан; 2 – корпус; 3 – набивка; 4 – упорное кольцо; 5 - грундбукса
При установке сальниковых компенсаторов участок трубопровода разрезается перпендикулярно оси на две части. Одна из частей приваривается к стакану 1, а вторая – к корпусу 2. Затем стакан вводится внутрь корпуса. Между стаканом и корпусом компенсатора располагается сальниковая набивка 3, которая зажимается между упорным кольцом 4 и грундбуксой 5. Регулируя затяжку болтов, связывающих грундбуксу с фланцем корпуса, добиваются такого уплотнения набивки, чтобы она не допускала утечки теплоносителя, но позволяла при термическом расширении корпусу и стакану смещаться относительно друг друга по оси трубы. Максимальная величина смещения Δlск=Lmax-Lmin представляет собой компенсирующую способность сальникового компенсатора. При движении стакана относительно корпуса на поверхности набивки возникает горизонтальное усилие от трения стали по набивке, Н:
или
где Ас= 0,785(dвк2-dс2) – площадь поперечного сечения набивки компенсатора, м2; n – число болтов компенсатора, шт.; lc – длина слоя набивки сальникового компенсатора, м; dс – наружный диаметр стакана компенсатора, м; μс=0,15 – коэффициент трения сальниковой набивки о металл компенсатора; Рр – рабочее давление теплоносителя, Па; dвк - внутренний диаметр корпуса компенсатора, м. Большую из величин, вычисленных по (3.96) и (3.97), принимают за расчетное горизонтальное усилие от сил трения сальникового компенсатора. Этот тип компенсаторов нуждается в доступе для наблюдения и ремонта, так как в процессе эксплуатации при частых смещениях стакана относительно корпуса сальниковая набивка изнашивается и периодически приходится ее уплотнять или заменять на новую.
Рис.3.20. Трехволновой сильфонный компенсатор
где R – жесткость волны компенсатора при ее сжатии на 1 мм, Н/мм; Δl – компенсирующая способность компенсатора, мм; n – количество волн в компенсаторе, шт.;
где ψ» 0,5¸0,6 – опытный коэффициент, зависящий от геометрических размеров и толщины стенки волны; D и d – наружный и внутренний диаметры волны, м; Ри – избыточное давление теплоносителя, Па. Радиальная компенсация, при которой термическая деформация трубопровода воспринимается изгибами специальных эластичных гнутых поворотов, ввариваемых в состав трубы (гнутые компенсаторы, рис.3.21), или эластичностью естественных поворотов участка трубопровода (естественная компенсация, рис.3.22).
Рис.3.21. Схема П-образного компенсатора: Н – вылет компенсатора; l 1 – длина компенсатора; R – радиус изгиба гнутых участков
Рис.3.22. Схема угловой компенсации
Выбор типоразмера компенсатора должен обеспечивать восприятие возникающих удлинений без превышения предельных напряжений в стенках труб. Наибольшее распространение в тепловых сетях получили П-образные компенсаторы с гнутыми отводами (коленами) и со сварными коленами, каждое из которых выполнено из нескольких секций отрезков прямых труб, сваренных последовательно друг с другом под углом 11-15°. В табл.3.14 и 3.15 приведены типоразмеры используемых П-образных компенсаторов, величины их компенсирующих способностей (при условии их предварительной растяжки на 50%) и максимальные осевые силы реакций, возникающих при их работе.
Таблица 3.14. Компенсирующая способность Δlк, мм и осевые силы Рк, кН для П-образных компенсаторов с гнутыми отводами (при полной компенсации Δlк)*[15]
Самокомпенсация удлинений трубопроводов за счет гибкости собственных поворотов широко используется в тепловых сетях. Эти участки наиболее надежны в эксплуатации, не допускают утечки теплоносителя и не требуют регулярного наблюдения за своей работой. Наибольшее применение получили плоскостные Г-образные повороты с двумя участками и прямым или тупым углом поворота между ними.
Таблица 3.15. Компенсирующая способность Δlк, мм и осевые силы Рк, кН, для П-образных компенсаторов со сварными отводами (при полной компенсации Δlк)* [15]
При повышении температуры теплоносителя стенки трубы нагреваются, удлиняются и занимают положение, показанное пунктиром. При этом в стенках труб возникают изгибающие напряжения. Границы участков самокомпенсации ограничивают неподвижными опорами “В” и “C” таким образом, чтобы максимальная величина напряжений изгиба не превышала максимально-допустимых напряжений материалов труб σс < [σ], σА < [σ].
Для Г-образного участка максимальные напряжения возникнут у опоры короткого плеча, вычисляемые по выражению
где l– короткое плечо, м; Δl– удлинение короткого плеча, м; n = l1/1; dн – наружный диаметр, м. При бесканальной прокладке изолированных теплопроводов, засыпанных грунтом, с хорошей адгезией между трубой и изоляцией, особенностью расчета компенсации температурных удлинений и расчета на прочность является:
Большие осевые усилия от трения в грунте в периоды изменения температуры теплоносителя вызывают сильное увеличение сжимающих или растягивающих напряжений в стенках и усилий, передаваемых на конструкции неподвижных опор. Это требует более частого расположения осевых компенсаторов и повышенной прочности неподвижных опор. Невозможность поперечных перемещений теплопроводов требует на участках естественных поворотов и на участках установки П-образных компенсаторов переходить на их канальную прокладку. Расчеты усилий трения требуют для каждого участка знание величин:
Опоры являются ответственными деталями теплопроводов. По своему функциональному назначению они разделяются на:
В качестве подвижных опор используются:
Рис.3.23. Скользящая опора: 1 – тепловая изолящия; 2 – опорный полуцилиндр; 3 – стальная скоба; 4 – бетонный камень; 5 – цементно-песчаный раствор
Рис.3.24. Катковая опора
Рис.3.25. Подвесные опоры: а – простая; б – пружинная
Рис.3.26. Железобетонная щитовая неподвижная опора
Рис.3.27. Неподвижная опора в камере
где [σ] – допускаемое напряжение материала стенки трубы, МПа, приведенное в табл. 3.16; β = 0,4¸0,5 – коэффициент, снижающий значение [σ] при определении расстояний между опорами; φ – коэффициент прочности сварного стыка (односторонний ручной шов – φ=0,7; двухсторонний ручной шов – φ=0,85; односторонний автоматический шов φ=0,8; двухсторонний автоматический шов – φ=0,9); W – экваториальный момент сопротивления сечения стенок трубы, м3; q = √(qв2+qг2) – удельная нагрузка на единицу длины трубопровода, Н/м; qв = (qтр +qиз +qт) – вертикальная нагрузка на единицу длины теплопровода, включающая: qтр – вес 1 м трубы, qи - вес изоляции на одном метре трубы, qт – вес теплоносителя, находящегося в одном метре трубы, Н/м; qг = k×Wб2×ρ(dн + 2δиз) – горизонтальная удельная нагрузка на единицу длины теплопровода, учитывающая ветровое усилие, Н/м, воздействующее только на опоры теплопроводов воздушной прокладки; k=1,4¸1,6 – аэродинамический коэффициент; Wб – расчетная скорость ветра, м/с; r – плотность воздуха, кг/м3; dн – наружный диаметр трубы, м; δиз – толщина слоя теплоизоляции, м. Вертикальная нагрузка на опору Fв, Н: Fв=qв×l. Горизонтальная нагрузка на опору Fг, Н: Fг=qг×l. Горизонтальные нормативные осевые Fгх и боковые Fгу, Н, нагрузки на подвижные опоры труб от сил трения:
где μх и μу – коэффициенты трения в опорах, соответственно, при перемещении опоры вдоль оси трубопровода и под углом к оси, принимаются по табл.3.16. Таблица 3.16. Трение на подвижных опорах
Неподвижные опоры'препятствуют деформации или перемещению закрепленных сечений трубопроводов под действием сил внутреннего давления теплоносителя, реакции от подвижных опор и реакций компенсаторов температурных удлинений. Расчетная горизонтальная нагрузка на неподвижную опору теплопровода определяется следующим образом. Если неподвижная опора промежуточная, то расчетную осевую нагрузку следует считать как разность сумм сил, действующих на нее с участков, расположенных по разные стороны от опоры. При этом меньшая сумма сил (за исключением неуравновешенных сил внутреннего давления, распорных усилий и жесткости сильфонных компенсаторов) принимается с коэффициентом 0,7. Если неподвижная опора концевая, т.е. расположена в начале или в конце сети, то расчетное горизонтальное усилие, действующее на нее, следует определять как алгебраическую сумму всех перечисленных выше горизонтальных сил со стороны ближайшего к опоре участка. Нормативная горизонтальная нагрузка на неподвижную опору F, Н, со стороны участка, прилегающего к опоре, складывается: а) из сил трения:
б) из осевой реакции от деформации:
в) из неуравновешенных сил внутреннего давления теплоносителя:
По конструкции неподвижные опоры разделяются на:
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Последнее изменение этой страницы: 2017-01-20; просмотров: 700; Нарушение авторского права страницы; Мы поможем в написании вашей работы! infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 3.21.233.41 (0.066 с.) |