Расчет и подбор компенсаторов

В тепловых сетях в настоящее время наиболее широко применяются сальниковые, П- образные, а в последнее время и сильфонные компенсаторы. Кроме специальных компенсаторов используют для компенсации и естественные углы поворотов теплотрассы - самокомпенсацию. Компенсаторы должны иметь достаточную компенсирующую способность для восприятия температурного удлинения участка трубопровода между неподвижными опорами, при этом максимальные напряжения в радиальных компенсаторах не должны превышать допускаемых (обычно 110 МПа). Необходимо также определить реакцию компенсатора, используемую при расчетах нагрузок на неподвижные опоры.

Тепловое удлинение расчетного участка трубопровода , мм, определяют по формуле

 

, (2.81)

 

где - средний коэффициент линейного расширения стали, мм/(м · ^оС), (для типовых расчетов можно принять =1,2· 10ˉ² мм/(м · ^оС),

- расчетный перепад температур, определяемый по формуле

 

, (2.82)

 

где - расчетная температура теплоносителя, ^оС;

- расчетная температура наружного воздуха для проектирования отопления, ^оС;

L - расстояние между неподвижными опорами, м.

 

Компенсирующую способность сальниковых компенсаторов, приведенную в табл. 4.13 [8], уменьшают на величину запаса - 50 мм.

Реакция сальникового компенсатора - сила трения в сальниковой набивке определяется по формуле

, (2.83)

 

где - рабочее давление теплоносителя, МПа;

- длина слоя набивки по оси сальникового компенсатора, мм;

- наружный диаметр патрубка сальникового компенсатора, м;

- коэффициент трения набивки о металл, принимается равным 0,15.

 

При подпоре П-образных компенсаторов их компенсирующая способность, размеры, а также осевая реакция, могут быть определены по[8 табл. 11.3 - 11.7] а также по приложению 14 учебного пособия.

Осевая реакция сильфонных компенсаторов складывается из двух слагаемых

 

R_cк = R_ж + R_р (2.84)

 

где R_ж - осевая реакция, возникающая вследствие жесткости осевого хода определяется по формуле

 

R_ж = С_l ∙ l (2.85)

 

где С_l - жесткость волны, Н/мм, принимаемая по паспорту компенсатора;

l - аплитуда осевого хода, мм;

 

R_р - осевая реакция от внутреннего давления, определяемая по формуле

 

, (2.86)

 

где - коэффициент, зависящий от геометрических размеров и толщины стенки волны, равный в среднем 0.5 - 0.6;

D_с и d_T – соответственно, диаметры волн сильфона и трубы, м;

- избыточное давление теплоносителя, Па.

 

Максимальная длина участка Lm , на котором устанавливается один сильфонный компенсатор, рассчитывается по формуле:

 

 

(2.87)

 

где:

a - коэффициент линейного расширения стали, мм/м∙^oC

τ₁- максимальная расчетная температура теплоносителя, ^oC

t_{o –} расчетная температура наружного воздуха для проектирования отопления обеспеченностью 0,92.

 

Технические характеристики сильфонных компенсаторов приведены в каталогах заводов-изготовителей. Характеристики сильфонных компенсаторов АООТ «МЕТАЛКОМП» см. в табл.2 приложения 14 учебного пособия.

 

При расчете самокомпенсации основной задачей является определение максимального напряжения s у основания короткого плеча угла поворота трассы, которое определяют для углов поворотов 90^о и более, т.е. 90+b, по формуле по формуле

(2.88)

где Dl - удлинение короткого плеча, м;

l - длина короткого плеча, м;

Е - модуль продольной упругости, равный в среднем для стали

2· 10⁵ МПа;

d - наружный диаметр трубы, м;

- отношение длины длинного плеча к длине короткого.

 

Для угла поворота 90^о формула (2.88) приобретает вид:

 

 

При расчетах углов на самокомпенсацию величина максимального напряжения s не должна превышать [s] = 80 МПа.

При расстановке неподвижных опор на углах поворотов, используемых для самокомпенсации, необходимо учитывать, что сумма длин плеч угла между опорами не должна быть более 60% от предельного расстояния между неподвижными опорами для прямолинейных участков. Следует учитывать также, что максимальный угол поворота, используемый для самокомпенсации, не должен превышать 130^о.

 

3.

Определить диаметры спускных устройств (воздушников и спускников) для участка трубопровода, схема которого приведена на рис.3.10. Схема расчетного участка.

Решение. Условные проходы штуцеров и арматуры для выпуска воздуха

принимаем согласно рекомендациям на стр. 40-42 учебного пособия. При диаметрах условного прохода труб тепловых сетей 100-150 мм диаметр штуцеров и арматуры для выпуска воздуха принимается равным 20 мм. Для определения

условных проходов штуцера и арматуры для выпуска воды, предварительно определим диаметры этих устройств для каждой из примыкающей к нижней точке сторон трубопровода.

Выполним расчеты для левой стороны. Определим приведенный диаметр d_red по формуле (2.90) учебного пособия.

 

 

Определим приведенный уклон

 

 

Приняв коэффициент расхода для вентиля m = 0,0144, коэффициент

n = 0,72 при времени опорожнения не более 2 часов, по формуле (2.89) определим диаметр спускного устройства для левой стороны d₁

 

 

Выполним аналогичные расчеты и для правой стороны. Приведенный диаметр d_red составит

 

 

Приведенный уклон i_red составит

 

 

Диаметр спускного устройства для правой стороны d₂

 

 

Определим по формуле (2.92) диаметр штуцера и запорной арматуры d для обеих сторон

 

 

Поскольку расчетный диаметр спускного устройства d = 18 мм меньше рекомендованного d_у = 50 мм (см. табл. 2.5 методического пособия), к установке принимаем штуцер с наибольшим диаметром из сравниваемых d_у = 50 мм.