Berechnung von U-förmigen Kompensatoren. Berechnung der Wärmeausdehnung von Rohrleitungen

Ausgangsdaten:

Rohrdurchmesser mit gebogenen Radiusbögen R = 1 M, Kühlmitteltemperatur  = 110°C und Bodentemperatur T GR.= 4°C;

1. Lineare Verlängerung des kompensierten Abschnitts der Wärmeleitung.

∆L=a*l(t 1 -T VC ), mm

∆L=1,2·0,01(110-(-25)) ·48=81,64

Berücksichtigung der Vordehnung des Kompensators

∆X=ε*∆ L

∆X=0.5 ·81,64=40,82

Die Berechnung erfolgte für Abschnitt 11 mit einem Rohrdurchmesser von 0,07

3. Technologischer Teil

3.1 Beschreibung des konzipierten Wärmeversorgungssystems

Das Kursprojekt hat ein offenes entwickelt. zentralisiert. Wasser abhängiges Fahrzeugsystem bestehend aus drei Elementen:

Hitzequelle

Wärmeverbraucher

Wärmenetze

Offene Wärmeversorgungssysteme sind Systeme, bei denen Warmwasser für den Verbraucherbedarf direkt aus dem Wärmenetz bezogen wird. In diesem Fall kann die Wasserentnahme teilweise oder vollständig erfolgen. Das verbleibende Warmwasser im System wird zum Heizen und Belüften verwendet. Der Wasserverbrauch im Wärmenetz wird durch die zusätzlich in das Wärmenetz eingespeiste Wassermenge ausgeglichen. Der Hauptvorteil eines offenen Heizsystems liegt in seinen wirtschaftlichen Vorteilen. Die Wärmeenergieerzeugung erfolgt wie folgt: Schema eines Warmwasserkesselhauses.

Um Metallkorrosion zu verhindern, muss die Wassertemperatur am Kesseleintritt beim Betrieb mit Gasbrennstoff mindestens 60 °C betragen, um eine Kondensation des in den Rauchgasen enthaltenen Wasserdampfs zu vermeiden. Da die Rücklauftemperatur fast immer unter diesem Wert liegt, wird in Heizräumen mit Stahlkesseln ein Teil des Warmwassers über eine Umwälzpumpe in den Rücklauf geleitet. An den Sammler Netzwerkpumpe Nachspeisewasser kommt aus dem Tank (einer Pumpe, die den Wasserverbrauch der Verbraucher ausgleicht). Das von der Pumpe geförderte Quellwasser durchläuft einen Erhitzer, chemische Wasseraufbereitungsfilter und nach der Enthärtung einen zweiten Erhitzer, wo es auf 75–80 °C erhitzt wird. Anschließend gelangt das Wasser in die Kolonne des Vakuumentgasers. Das Vakuum im Entgaser wird durch Absaugen des Dampf-Luft-Gemisches aus der Entgaserkolonne mit einem Wasserstrahl-Ejektor aufrechterhalten. Das Arbeitsmedium des Ejektors ist Wasser, das von einer Pumpe aus dem Tank der Ejektoreinheit zugeführt wird. Das aus dem Entgaserkopf entnommene Dampf-Wasser-Gemisch durchläuft einen Wärmetauscher – einen Dampfkühler. In diesem Wärmetauscher kondensiert Wasserdampf und das Kondensat fließt zurück in die Entgasungskolonne. Das entlüftete Wasser fließt durch Schwerkraft zur Nachspeisepumpe, die es dem Saugverteiler der Netzwerkpumpen oder dem Nachspeisewassertank zuführt.

Die Erwärmung von chemisch gereinigtem Wasser und Quellwasser in Wärmetauschern erfolgt mit Wasser aus den Kesseln. In vielen Fällen wird die an dieser Rohrleitung installierte Pumpe (dargestellt durch die gestrichelte Linie) auch als Umwälzpumpe verwendet. Wenn der Heizkesselraum mit Dampfkesseln ausgestattet ist, dann heißes Wasser für das Wärmeversorgungssystem wird in Oberflächen-Dampf-Warmwasserbereitern gewonnen. Dampf-Wasser-Warmwasserbereiter sind meist freistehend, in einigen Fällen werden jedoch auch Heizgeräte verwendet, die in den Zirkulationskreislauf des Kessels eingebunden sind, sowie über Heizkesseln gebaut oder in Heizkessel eingebaut. Das Projekt verabschiedete ein Schema für die gemeinsame Verbindung von Heizungs- und Warmwassersystemen nach dem Prinzip der Verbundregelung (siehe Blatt 2). Die Wärmeenergie wird über zwei Rohrwasser-Sackgassen-Wärmenetze geleitet (siehe Blatt 1, 2). . Die Länge der Wärmenetze vom Kesselhaus bis zum entferntesten Verbraucher beträgt 262 m. Der Durchmesser der Rohrleitungen wird nach hydraulischen Berechnungen (siehe Abschnitt 2.4) gewählt und liegt zwischen 50 und 380 mm. Entlang der Fahrzeugtrasse ist in den Abschnitten 9 und 11 ein U-förmiger Kompensator installiert. Zur Wärmeverteilung und -abrechnung entlang der Strecke sind Rohrleitungseinheiten vorgesehen, in denen Ventile installiert sind. IN Sowjetzeit Etwa 50 % aller Wärmeversorgungssysteme waren offene Systeme. Dieses System hat mehrere Nachteile. Erstens die geringe sanitäre und hygienische Qualität des Wassers. Heizgeräte und Rohrleitungsnetze verleihen dem Wasser Farbe und Geruch; es treten verschiedene Verunreinigungen und Bakterien auf. Um Wasser in einem offenen System zu reinigen, werden verschiedene Methoden eingesetzt, deren Einsatz jedoch den wirtschaftlichen Effekt verringert.

3.2 Betrieb des Wärmeversorgungssystems.

Eine Reihe von Arbeiten, um das Wärmeversorgungssystem in gutem Zustand zu halten und es bestimmungsgemäß zu nutzen. In Großstädten und Industriegebieten werden Spezialbetriebe gegründet, die Wärmenetze aus dem Fernkesselhaus, Kesselhäuser und Wärmenetze daraus betreiben. Die Organisationsstruktur von Wärmeversorgungsunternehmen hängt von ihrer Kapazität, der Art der Verbraucher und Wärmequellen ab. Struktureinheiten wie Netzbezirke, Ingenieurdienstleistungen sowie Produktions- und Technikabteilungen stehen in direktem Zusammenhang mit dem Betrieb. Die wichtigste Produktions- und Technikeinheit ist der Netzbezirk, der den gesamten Betrieb der Netze und ihrer Strukturen übernimmt, die Wärmeüberwachung der Verbraucher durchführt, Wärme verteilt und abrechnet. Netzbezirke verfügen über einen Stab von Netz- und Heizwerksinspektoren, Reparaturpersonal und Einstellern. Die operativen Tätigkeiten der Bezirke im Zusammenhang mit den Verbraucherbeziehungen werden durch diensthabendes Personal rund um die Uhr wahrgenommen. Netzwerkbezirke werden gefördert folgende Ingenieurleistungen: Reparatur von Wärmenetzen, Notfallreparaturdienst des Wärmeversorgungssystems, elektrische Ausrüstung, Anschlüsse, Kontrollraum, thermische Inspektion, Produktionslabor, Instrumentierung und Automatisierung, Abteilung für automatisierte Steuerungssysteme. Für die Versandsteuerung der Wärmeversorgung und das Funktionieren eines automatisierten Versandsteuerungssystems für die zentrale Wärmeversorgung und eines automatisierten Prozessleitsystems werden der Versanddienst und die Abteilung Automatisierungsleitsystem geschaffen Fernwärme. Zur Wartung von Wärme- und Energieverbänden werden Reparatur- und Produktionsstandorte geschaffen, die Folgendes anbieten: mittlere und größere Reparaturen von Geräten, Wiederherstellungsreparaturen von Gebäudestrukturen von Wärmenetzen; Notsanierungsarbeiten mit Hilfe mobiler Teams; Einstellung und Prüfung der Ausrüstung von Kesselhäusern, Pumpstationen, Heizstellen; Produktion von Ersatzteilen und Produkten; Lagerung von Instrumenten, Materialien, Geräten. Beim Betrieb von Wärmeversorgungsanlagen sind systematisch durchgeführte Hydraulik- und Temperaturprüfungen von großer Bedeutung. Der Zweck hydraulischer Tests besteht darin, Abschnitte von Heizungsleitungen zu identifizieren, die äußerer oder innerer Korrosion ausgesetzt waren. Jedes Jahr in Sommerzeit Alle Heatpipes werden mittels stationären Prüfstationen und mobilen Pumppressen auf Dichtheit und Festigkeit geprüft. Der Zweck von Temperaturprüfungen besteht darin, die Festigkeit von Heizungsnetzgeräten unter Temperaturverformungsbedingungen zu überprüfen und die tatsächliche Kompensationsfähigkeit von Netzkompensatoren zu bestimmen. Während der Prüfung wird die Wassertemperatur in den Vorlaufleitungen auf der Auslegungstemperatur gehalten, in den Rücklaufleitungen jedoch nicht über 90 °C. Alle neu angeschlossenen und rekonstruierten Wärmeverbrauchssysteme müssen in Übereinstimmung mit den aktuellen Regeln für den Bau und sicheren Betrieb von Dampf- und Warmwasserleitungen, anderen Regeln des Gosgortekhnadzor Russlands, Regeln für den Betrieb von Wärme verbrauchenden Anlagen und Wärme ausgeführt werden Verbrauchernetze, Sicherheitsregeln für den Betrieb von Wärmeverbrauchsanlagen und Wärmenetzen von Verbrauchern, Baunormen und -regeln (SNiP), diese Regeln und werden auch mit Entwurfs- und technischen Unterlagen versehen.

Vor der Inbetriebnahme neuer Wärmenetze und Wärmeverbrauchssysteme müssen deren Abnahmeprüfungen durchgeführt und vom Kunden vom Installationsbetrieb gemäß einem Gesetz gemäß den geltenden Vorschriften abgenommen und anschließend zur Inspektion vorgelegt werden und Betriebsgenehmigung bei der Landesenergieaufsichts- und Wärmeversorgungsorganisation. Die Entwurfs- und Bestandsdokumentation muss gleichzeitig eingereicht werden.

Die Zulassung von Wärmeverbrauchssystemen im Bau befindlicher Gebäude und Wärmenetzen zum vorübergehenden Betrieb für Abschlussarbeiten ist vorbehaltlich der Fertigstellung der Arbeiten gemäß dem genehmigten Inbetriebnahmeplan und des Abschlusses eines Wärmeliefervertrags zulässig.

Die Zulassung von Wärmeverbrauchsanlagen und Wärmenetzen sowohl für den dauerhaften als auch für den vorübergehenden Betrieb ist nur möglich, wenn geschultes Personal vorhanden ist, die Kenntnisprüfung in der vorgeschriebenen Weise bestanden hat und im Auftrag des Unternehmens (der Organisation) eine dafür verantwortliche Person benannt wurde Heizungsbranche, der die Kenntnisprüfung in der festgelegten Reihenfolge bestanden hat.

Liste der Informationsquellen.

SNiP 2.01.01-82 Bauklimatologie und Geophysik 1982

SNiP 41-02-2003 Wärmenetze 2003.

SNiP 2.04.01-85*. Interne Wasserversorgung und Kanalisation von Gebäuden

SNiP 41-03-2003 Wärmedämmung Pipeline-Ausrüstung.2003

SNiP 23.01.99 Bauklimatologie.1999

GOST 21.605-82. Arbeitszeichnungen für thermische Netzwerke (thermomechanischer Teil). 1986

E.Ya.Sokolov., Heizung und Wärmenetz; M., Energoizdat, 2009., -472

B.N.Golubkov., Heizgeräte und Wärmeversorgung Industrieunternehmen– M., Energie, 2008

Manyuk V.I., Kaplinsky Ya.I., Khizh E.B. Usw. Aufbau und Betrieb von Warmwasserbereitungsnetzen: Handbuch. Ed.4 Id.: Lan., 2009, -432.

Borovkov V.M. Reparatur Heizgeräte und Wärmenetze (1. Aufl.) Lehrbuch., Verlag: Lan., 2011, -208 (SPO-Stempel)

Thermotechnisches Nachschlagewerk. Unter der gemeinsamen Leitung von V.N. Grenev und P.D. M., „Energie“, 1975.

Shchekin R.V. Nachschlagewerk zur Wärmeversorgung und Lüftung, Bd. I, K., „Budivelnik“, 1976

Dieses Merkblatt (RD) gilt für Stahlrohrleitungen von Warmwasserbereitungsnetzen mit einem Betriebsdruck bis 2,5 MPa und einer Betriebstemperatur bis 200 °C sowie Dampfleitungen mit einem Betriebsdruck bis 6,3 MPa und einer Betriebstemperatur von bis 350 °C, auf Stützen verlegt (oberirdisch und in geschlossenen Kanälen), sowie kanallos im Erdreich. Die RD sieht vor, die Wandstärke von Bögen, T-Stücken und Einbindungen anhand des Zustands ihrer Gewährleistung zu bestimmen Tragfähigkeit aus der Einwirkung des Innendrucks sowie Beurteilung der statischen und zyklischen Festigkeit der Rohrleitung.

Snip -85

Bei der Berechnung der Stützen sind die Tiefe des Gefrierens oder Auftauens des Bodens, die Bodenverformung (Hebung und Senkung) sowie mögliche Änderungen der Bodeneigenschaften (im Rahmen der Lastaufnahme) je nach Jahreszeit zu berücksichtigen. Temperaturregime, Entwässerung oder Bewässerung von an die Trasse angrenzenden Flächen und andere Bedingungen. 8.43. Belastungen der Stützen durch Windeinfluss und durch Längenänderungen von Rohrleitungen unter dem Einfluss von Innendruck und Temperaturänderungen der Rohrwände sind in Abhängigkeit vom gewählten System zur Verlegung und zum Ausgleich von Längsverformungen von Rohrleitungen zu ermitteln, unter Berücksichtigung des Widerstands gegen Rohrleitungsbewegungen auf den Stützen.

Berechnung von U-förmigen Kompensatoren

Um Wärmeausdehnungen auszugleichen, werden U-förmige Kompensatoren am häufigsten in Wärmenetzen und Kraftwerken eingesetzt.

Trotz seiner zahlreichen Nachteile, darunter: relativ große Abmessungen (die Notwendigkeit, Ausgleichsnischen in Heizungsnetzen mit Kanalverlegung einzubauen), erhebliche hydraulische Verluste (im Vergleich zu Stopfbuchse und Faltenbalg); U-förmige Kompensatoren haben eine Reihe von Vorteilen.

Zu den Vorteilen zählen vor allem Einfachheit und Zuverlässigkeit.

Berechnung des U-förmigen Kompensators

Durchmesser des Rohres mit gebogenen Bögen mit Radius R = 1 m.

Reichweite l = 5 m; Kühlmitteltemperatur t = 150°C und Temperatur in der Kammer t inc. = 19,6°C; zulässige Ausgleichsspannung in der Rohrleitung s add = 110 MPa. Wärme- und Fernwärmesysteme sind ein wichtiges Bindeglied im Energiesektor und in der technischen Ausrüstung von Städten und Industriegebieten.

Rohre sind die beste Wahl

Pipeline-Design aus Polypropylen für Kalt- und Warmwasserversorgungssysteme wird gemäß den Vorschriften der Bauordnung (SNiP) 2.04.01 85 „Interne Wasserversorgung und Kanalisation von Gebäuden“ unter Berücksichtigung der Besonderheiten ausgeführt Polypropylenrohre.

Die Wahl des Rohrtyps erfolgt unter Berücksichtigung der Betriebsbedingungen der Rohrleitung: Druck, Temperatur, erforderliche Lebensdauer und Aggressivität der transportierten Flüssigkeit. Beim Transport aggressiver Flüssigkeiten sollten die Betriebszustandskoeffizienten der Rohrleitung gemäß Tabelle angewendet werden.

2 aus CH 550 82.

Die hydraulische Berechnung von Rohrleitungen aus PP R 80 besteht aus der Bestimmung Druckverlust(oder Druck), um den hydraulischen Widerstand zu überwinden, der im Rohr, in Verbindungsteilen, an Stellen mit scharfen Kurven und Änderungen im Durchmesser der Rohrleitung auftritt.

Hydraulikdruckverlust im Rohr bestimmt durch Nomogramme.

Seite 7); Verbesserung der thermischen und hydraulischen Bedingungen des Wärmeversorgungssystems

Biegelängskompensationsspannung am starren Befestigungspunkt des kleineren Arms b(a) = 45,53 MPa Biegelängskompensationsspannung am starren Befestigungspunkt des größeren Arms b(b) = 11,77 MPa Biegelängskompensationsspannung am Biegepunkt b( c) = 20,53 MPa.

Als errechnet wurden die Ergebnisse des Programms Px = 1287,88 H übernommen, bei der Ermittlung der Standardhorizontallast auf einem festen Träger ist folgendes zu berücksichtigen: unausgeglichene Innendruckkräfte beim Einsatz von Stopfbuchskompensatoren in Bereichen mit Absperrventilen, Übergänge, Drehwinkel, Stecker; Sie sollten auch die Reibungskräfte in den beweglichen Stützen und im Boden berücksichtigen kanallose Dichtungen sowie die Reaktionen von Kompensatoren und Selbstkompensation.

Online-Berechnung des L-förmigen Kompensators

Die Durchführung von Berechnungen mit START-Programmen gewährleistet Zuverlässigkeit und Sicherheit beim Betrieb von Rohrleitungssystemen für verschiedene Zwecke, erleichtert die Koordinierung des Projekts mit den Regulierungsbehörden (Rostekhnadzor, Glavsgosexpertiza), reduziert Kosten und Zeit für die Inbetriebnahme.

START wurde von NTP Truboprovod LLC, einer Expertenorganisation von Rostechnadzor, entwickelt. Es liegt eine Konformitätsbescheinigung vor Bundesbehördeüber technische Regulierung und Messtechnik.

Um Wärmeausdehnungen auszugleichen, werden U-förmige Kompensatoren am häufigsten in Wärmenetzen und Kraftwerken eingesetzt. Trotz seiner zahlreichen Nachteile, darunter: relativ große Abmessungen (die Notwendigkeit, Ausgleichsnischen in Heizungsnetzen mit Kanalverlegung einzubauen), erhebliche hydraulische Verluste (im Vergleich zu Stopfbuchse und Faltenbalg); U-förmige Kompensatoren haben eine Reihe von Vorteilen.

Zu den Vorteilen zählen vor allem Einfachheit und Zuverlässigkeit. Darüber hinaus ist diese Art von Kompensatoren in der pädagogischen, methodischen und Referenzliteratur am besten untersucht und beschrieben. Dennoch fällt es jungen Ingenieuren, die nicht über spezielle Programme verfügen, oft schwer, Kompensatoren zu berechnen. Dies liegt vor allem an einer recht komplexen Theorie, an der Präsenz große Menge Korrekturfaktoren und leider kommt es in einigen Quellen zu Tippfehlern und Ungenauigkeiten.

Nachfolgend wird ausgeführt Detaillierte Analyse Verfahren zur Berechnung von P- figurativer Kompensator Laut zwei Hauptquellen bestand der Zweck darin, mögliche Tippfehler und Ungenauigkeiten zu identifizieren und die Ergebnisse zu vergleichen.

Die typische Berechnung von Kompensatoren (Abb. 1, a)), die von den meisten Autoren vorgeschlagen wird, beinhaltet ein Verfahren, das auf der Verwendung des Satzes von Castiliano basiert:

Wo: U- potentielle Verformungsenergie des Kompensators, E- Elastizitätsmodul des Rohrmaterials, J- axiales Trägheitsmoment des Kompensatorabschnitts (Rohrabschnitts),

Wo: S- Wandstärke des Auslasses,

D N- Außendurchmesser des Auslasses;

M- Biegemoment im Kompensatorabschnitt. Hier (aus der Gleichgewichtsbedingung, Abb. 1 a)):

M = P j x - P X J+M 0 ; (2)

L- volle Länge des Kompensators, J X- axiales Trägheitsmoment des Kompensators, J xy- Zentrifugalträgheitsmoment des Kompensators, S X- statisches Moment des Kompensators.

Um die Lösung zu vereinfachen, werden die Koordinatenachsen auf den elastischen Schwerpunkt übertragen (neue Achsen). Xs, Ja), Dann:

S X = 0, J xy = 0.

Aus (1) erhalten wir die elastische Widerstandskraft Px:

Die Verschiebung kann als Kompensationsfähigkeit des Kompensators interpretiert werden:

Wo: B T- linearer Koeffizient Wärmeausdehnung, (1,2x10 -5 1/Grad für Kohlenstoffstähle);

T N- Anfangstemperatur (Durchschnittstemperatur des kältesten Fünf-Tage-Zeitraums der letzten 20 Jahre);

T Zu- Endtemperatur ( Maximale Temperatur Kühlmittel);

L äh- Länge des kompensierten Abschnitts.

Bei der Analyse von Formel (3) können wir zu dem Schluss kommen, dass die größte Schwierigkeit in der Bestimmung des Trägheitsmoments liegt J xs, zumal es zunächst notwendig ist, den Schwerpunkt des Kompensators zu bestimmen (mit j S). Der Autor schlägt vernünftigerweise vor, zur Bestimmung eine ungefähre, grafische Methode zu verwenden J xs unter Berücksichtigung des Steifigkeitskoeffizienten (Karman) k:

Das erste Integral wird relativ zur Achse bestimmt j, Sekunde relativ zur Achse j S(Abb. 1). Die Achse des Kompensators ist maßstabsgetreu auf Millimeterpapier eingezeichnet. Die gesamte gekrümmte Achse des Kompensators L ist in viele Segmente unterteilt Ds ich. Abstand von der Mitte des Segments zur Achse j ich mit einem Lineal gemessen.

Der Steifigkeitskoeffizient (Karman) soll den experimentell nachgewiesenen Effekt der lokalen Abflachung widerspiegeln Querschnitt Biegebiegungen, was ihre Kompensationsfähigkeit erhöht. IN Regulierungsdokument Der Karman-Koeffizient wird anhand empirischer Formeln bestimmt, die sich von den in , angegebenen unterscheiden. Härtekoeffizient k Wird zur Bestimmung der reduzierten Länge verwendet L PRD Bogenelement, das immer größer ist als seine tatsächliche Länge l G. In der Quelle der Karman-Koeffizient für gebogene Biegungen:

wobei: l - Biegecharakteristik.

Hier: R- Rückzugsradius.

Wo: B- Rückzugswinkel (in Grad).

Für geschweißte und kurz gebogene Stanzbögen schlägt die Quelle vor, zur Bestimmung andere Abhängigkeiten zu verwenden k:

Wo: H- Biegeeigenschaften für geschweißte und gestanzte Biegungen.

Hier: R e – äquivalenter Radius des geschweißten Bogens.

Für Biegungen mit drei und vier Sektoren wird b = 15 Grad vorgeschlagen, für eine rechteckige Biegung mit zwei Sektoren wird vorgeschlagen, b = 11 Grad anzunehmen.

Es ist zu beachten, dass in , Koeffizient k ? 1.

Das Regulierungsdokument RD 10-400-01 sieht das folgende Verfahren zur Bestimmung des Flexibilitätskoeffizienten vor ZU R * :

Wo ZU R- Flexibilitätskoeffizient ohne Berücksichtigung der Zwangsverformung der Enden des gekrümmten Abschnitts der Rohrleitung; o ist ein Koeffizient, der die Festigkeit der Verformung an den Enden des gekrümmten Abschnitts berücksichtigt.

In diesem Fall wird der Flexibilitätskoeffizient mit 1,0 angenommen.

Größe ZU P bestimmt durch die Formel:

Hier ist P der überschüssige Innendruck, MPa; Et – Elastizitätsmodul des Materials bei Betriebstemperatur, MPa.

Dies kann anhand des Flexibilitätskoeffizienten nachgewiesen werden ZU R * wird größer als eins sein, daher muss bei der Bestimmung der reduzierten Länge der Biegung gemäß (7) der Kehrwert verwendet werden.

Zum Vergleich ermitteln wir die Flexibilität einiger Standardbögen gemäß OST 34-42-699-85 bei Überdruck R=2,2 MPa und Modul E T=2x 10 5 MPa. Wir fassen die Ergebnisse in der folgenden Tabelle zusammen (Tabelle Nr. 1).

Bei der Analyse der erhaltenen Ergebnisse können wir den Schluss ziehen, dass das Verfahren zur Bestimmung des Flexibilitätskoeffizienten gemäß RD 10-400-01 bei zusätzlicher Berücksichtigung ein „strengeres“ Ergebnis liefert (geringere Biegeflexibilität). Überdruck in der Rohrleitung und dem Elastizitätsmodul des Materials.

Trägheitsmoment des U-förmigen Kompensators (Abb. 1 b)) relativ zur neuen Achse j S J xs wie folgt definiert:

Wo: L usw- reduzierte Länge der Kompensatorachse,

j S- Koordinate des Schwerpunkts des Kompensators:

Maximales Biegemoment M Max(gültig an der Spitze des Kompensators):

Wo N- Kompensatorüberhang, gemäß Abb. 1 b):

Н=(m + 2)R.

Die maximale Spannung im Rohrwandabschnitt wird durch die Formel bestimmt:

wobei: m1 - Korrekturfaktor (Sicherheitsfaktor) unter Berücksichtigung des Spannungsanstiegs in gebogenen Abschnitten.

Für gebeugte Ellenbogen, (17)

Für geschweißte Bögen. (18)

W- Widerstandsmoment des Abzweigabschnitts:

Zulässige Spannung (160 MPa für Dehnungsfugen aus Stählen 10G 2S, St 3sp; 120 MPa für Stähle 10, 20, St 2sp).

Ich möchte sofort darauf hinweisen, dass der Sicherheitsfaktor (Korrektur) recht hoch ist und mit zunehmendem Rohrleitungsdurchmesser zunimmt. Zum Beispiel für eine 90°-Biegung: 159x6 OST 34-42-699-85 M 1 ? 2,6; für 90°-Bogen - 630x12 OST 34-42-699-85 M 1 = 4,125.

Abb.2.

Im Leitfaden erfolgt die Berechnung eines Abschnitts mit U-förmigem Kompensator, siehe Abb. 2, nach einem iterativen Verfahren:

Hier werden die Abstände von der Achse des Kompensators zu den festen Stützen eingestellt L 1 und L 2 Rückenlehne IN und der Abgang steht fest N. Im Iterationsprozess sollten beide Gleichungen erreicht werden, sodass sie gleich werden; der größte eines Wertepaares wird genommen = l 2. Anschließend wird der gewünschte Kompensatorüberhang ermittelt N:

Die Gleichungen stellen die geometrischen Komponenten dar, siehe Abb. 2:

Komponenten der elastischen Widerstandskräfte, 1/m2:

Trägheitsmomente um die Mittelachsen x, y.

Festigkeitsparameter Bin:

[у ск] - zulässige Kompensationsspannung,

Die zulässige Kompensationsspannung [уск] für Rohrleitungen, die in einer horizontalen Ebene liegen, wird durch die Formel bestimmt:

für Rohrleitungen, die in einer vertikalen Ebene liegen, nach der Formel:

wobei: - Nennzulässige Spannung bei Betriebstemperatur (für Stahl 10G 2S - 165 MPa bei 100°? t? 200°, für Stahl 20 - 140 MPa bei 100°? t? 200°).

D- Innendurchmesser,

Ich möchte anmerken, dass es den Autoren nicht gelungen ist, Tippfehler und Ungenauigkeiten zu vermeiden. Wenn wir den Schlankheitsfaktor verwenden ZU R * (9) in den Formeln zur Bestimmung der reduzierten Länge l usw(25), Koordinaten der Mittelachsen und Trägheitsmomente (26), (27), (29), (30), dann erhält man ein unterschätztes (falsches) Ergebnis, da der Flexibilitätskoeffizient ZU R * nach (9) ist größer als eins und muss mit der Länge der gebogenen Biegungen multipliziert werden. Die reduzierte Länge gebogener Ellenbogen ist immer größer als ihre tatsächliche Länge (nach (7)), nur dann gewinnen sie zusätzliche Flexibilität und Kompensationsfähigkeit.

Um das Verfahren zur Bestimmung geometrischer Merkmale gemäß (25) und (30) anzupassen, ist es daher erforderlich, den Umkehrwert zu verwenden ZU R *:

ZU R *=1/ K R *.

Im Konstruktionsdiagramm Abb. 2 sind die Stützen des Kompensators fest („Kreuze“ werden üblicherweise zur Bezeichnung fester Stützen verwendet (GOST 21.205-93)). Dies kann dazu führen, dass der „Rechner“ Entfernungen zählt L 1 , L 2 aus festen Stützen, d. h. die Länge des gesamten Ausgleichsabschnitts berücksichtigen. In der Praxis sind die seitlichen Bewegungen gleitender (bewegter) Stützen eines angrenzenden Rohrleitungsabschnitts häufig begrenzt; Abstände sollten von diesen beweglichen, aber begrenzten seitlichen Bewegungsstützen gemessen werden L 1 , L 2 . Wenn Sie die Querbewegungen der Rohrleitung über die gesamte Länge von der festen bis zur festen Stütze nicht begrenzen, besteht die Gefahr, dass die dem Kompensator am nächsten gelegenen Abschnitte der Rohrleitung von den Stützen fallen. Zur Veranschaulichung dieser Fakt Abbildung 3 zeigt die Berechnungsergebnisse für Temperaturkompensation Abschnitt der Hauptleitung DN 800 aus Stahl 17G 2S mit einer Länge von 200 m, Temperaturunterschied von - 46 °C bis 180 °C im MSC Nastran-Programm. Die maximale seitliche Bewegung des Kompensatormittelpunkts beträgt 1,645 m. Mögliche Wasserschläge bergen zusätzlich die Gefahr einer Entgleisung der Rohrleitungsstützen. Daher die Entscheidung über Längen L 1 , L 2 ist mit Vorsicht zu genießen.

Abb. 3.

Der Ursprung der ersten Gleichung in (20) ist nicht ganz klar. Außerdem ist es nicht maßhaltig. Schließlich werden in Klammern unter dem Modulzeichen die Größen addiert R X Und P j (l 4 +…) .

Die Richtigkeit der zweiten Gleichung in (20) lässt sich wie folgt beweisen:

Dazu ist Folgendes erforderlich:

Das ist wirklich wahr, wenn Sie sagen

Für einen Sonderfall L 1 =L 2 , R j =0 Mit (3), (4), (15), (19) kann man zu (36) gelangen. Es ist wichtig, dies im Notationssystem zu berücksichtigen y = y S .

Für praktische Berechnungen würde ich die zweite Gleichung in (20) in einer vertrauteren und bequemeren Form verwenden:

wobei A 1 = A [y sk].

Im Sonderfall wann L 1 =L 2 , R j =0 (symmetrischer Kompensator):

Der offensichtliche Vorteil der Technik gegenüber ist ihre größere Vielseitigkeit. Der Kompensator Abb. 2 kann asymmetrisch sein; Die Normativität ermöglicht die Berechnung von Kompensatoren nicht nur für Wärmenetze, sondern auch für kritische Rohrleitungen hoher Druck, die im Register von RosTechNadzor eingetragen sind.

Lasst uns ausführen vergleichende Analyse Ergebnisse der Berechnung von U-förmigen Kompensatoren mit Methoden, . Lassen Sie uns die folgenden Anfangsdaten festlegen:

• a) für alle Dehnungsfugen: Material - Stahl 20; P=2,0 MPa; E T=2x 10 5 MPa; t?200°; Laden - Vordehnen; gebogene Bögen gemäß OST 34-42-699-85; Kompensatoren sind horizontal angeordnet und bestehen aus Rohren mit Fell. wird bearbeitet;
• B) Entwurfsschema mit geometrischen Bezeichnungen gemäß Abb. 4;

Abb.4.

c) Wir fassen die Standardgrößen der Kompensatoren in Tabelle Nr. 2 zusammen mit den Berechnungsergebnissen zusammen.

	Bögen und Rohre des Kompensators, D n H s, mm	Standardgröße, siehe Abb. 4	Vordehnung, m	Maximale Spannung, MPa	Zulässige Spannung, MPa
				entsprechend	entsprechend	entsprechend	entsprechend

Guten Tag! Bei Erwärmung neigen Heizungsrohrleitungen dazu, sich zu verlängern. Und wie stark sie an Länge zunehmen, hängt von ihren ursprünglichen Abmessungen, dem Material, aus dem sie hergestellt sind, und der Temperatur des durch die Pipeline transportierten Stoffes ab. Möglicherweise ändern lineare Abmessungen Rohrleitungen können zur Zerstörung von Gewinde-, Flansch-, Schweißverbindungen, Schäden an anderen Elementen. Selbstverständlich wird bei der Auslegung von Rohrleitungen berücksichtigt, dass diese sich bei Erwärmung verlängern und bei niedrigen Temperaturen verkürzen.

Selbstkompensation des Heizungsnetzes und zusätzlicher Kompensationselemente

Im Bereich der Wärmeversorgung gibt es ein Phänomen wie die Selbstkompensation. Damit ist die Fähigkeit gemeint, die Pipeline selbständig und ohne Hilfe zu betreiben spezielle Geräte und Geräte kompensieren die durch thermische Einwirkung auftretenden Dimensionsänderungen aufgrund der Elastizität des Metalls und Geometrische Figur. Eine Selbstentschädigung ist nur dann möglich, wenn sie vorhanden ist Rohrleitungssystem Kurven oder Wendungen. Allerdings ist es bei der Planung und Installation nicht immer möglich, eine große Anzahl solcher „natürlicher“ Ausgleichsmechanismen zu schaffen. In solchen Fällen ist es wichtig, über die Schaffung und den Einbau zusätzlicher Kompensatoren nachzudenken. Es handelt sich um folgende Typen:

U-förmig;

Linse;

Stopfbuchse;

wellig.

Verfahren zur Herstellung von U-förmigen Kompensatoren

In diesem Artikel werden wir ausführlich über U-förmige Kompensatoren sprechen, die heute am häufigsten vorkommen. Diese mit Polyethylenschalen beschichteten Produkte können verwendet werden Prozesspipelines alle Arten. Tatsächlich handelt es sich um eine der Methoden der Selbstkompensation: In einem kurzen Abschnitt werden mehrere Biegungen in Form des Buchstabens „P“ erstellt, und dann verläuft die Rohrleitung geradlinig weiter. Solche U-förmigen Konstruktionen bestehen aus massiven gebogenen Rohren, aus miteinander verschweißten Rohrabschnitten oder Bögen. Das heißt, sie bestehen aus dem gleichen Material und der gleichen Stahlsorte wie die Rohre.

Am wirtschaftlichsten ist es, Kompensatoren aus einem Vollrohr zu biegen. Aber falls Gesamtlänge Produkte mit einer Länge von mehr als 9 Metern sollten aus zwei, drei oder sieben Teilen bestehen.

Wenn der Kompensator aus zwei Teilen bestehen muss Komponenten, dann liegt die Naht am sogenannten Überhang.

Das dreiteilige Design geht davon aus, dass die gebogene „Rückseite“ des Produkts daraus entsteht ganzes Stück Rohre, und dann werden zwei gerade Bögen daran geschweißt.

Wenn es sieben Teile geben soll, dann sollten vier davon Bögen sein und die restlichen drei sollten Rohre sein.

Es ist auch wichtig zu bedenken, dass der Biegeradius der Biegungen bei der Herstellung von Dehnungsfugen aus geraden Teilen gleich vier Außendurchmessern des Rohrs sein muss. Dies kann durch die folgende einfache Formel ausgedrückt werden: R=4D.

Unabhängig davon, aus wie vielen Teilen der beschriebene Kompensator besteht, empfiehlt es sich immer, die Schweißnaht an einem geraden Abschnitt des Auslasses anzubringen, der dem Durchmesser des Rohrs entspricht (jedoch nicht weniger als 10 Zentimeter). Es gibt jedoch auch steile Kurven, bei denen überhaupt keine geraden Elemente vorhanden sind – in diesem Fall kann von der oben genannten Regel abgewichen werden.

Vor- und Nachteile der jeweiligen Produkte

Experten empfehlen den Einsatz solcher Kompensatoren für Rohrleitungen mit kleinem Durchmesser – bis zu 600 Millimeter. Diagramme im Formular Großbuchstaben Wenn an diesen Rohrleitungen Vibrationen auftreten, dämpft das „P“ diese effektiv, indem es ihre Position entlang der Rohrleitung ändert Längsachse. Dies verhindert sozusagen, dass sich die Vibrationen entlang der Heizungsleitung „weiter bewegen“. Bei Rohrleitungen, die zur Reinigung demontiert werden müssen, werden U-förmige Kompensatoren zusätzlich mit Anschlussteilen an den Flanschen ausgestattet.

U-förmige Produkte sind gut, weil sie während des Betriebs keiner Überwachung bedürfen. Dies unterscheidet sie von Stopfbuchsenprodukten, die für die Wartung spezielle Abzweigkammern erfordern. Allerdings erfordert der Einbau von U-förmigen Dehnungsfugen etwas Platz, der in einer dicht bebauten Stadt nicht immer zur Verfügung steht.

Die betrachteten Kompensatoren haben natürlich nicht nur Vorteile, sondern auch Nachteile. Das offensichtlichste davon ist, dass für die Herstellung von Kompensatoren zusätzliche Rohre verbraucht werden und Geld kosten. Darüber hinaus führt der Einbau dieser Kompensatoren zu einer Erhöhung des Gesamtwiderstands gegen die Bewegung der Kühlflüssigkeit. Darüber hinaus zeichnen sich solche Kompensatoren durch ihre erhebliche Größe und die Notwendigkeit spezieller Halterungen aus.

Berechnungen für U-förmige Dehnungsfugen

In Russland sind Parameter für U-förmige Kompensatoren noch nicht standardisiert. Sie werden gemäß den Anforderungen des Projekts und gemäß den in diesem Projekt vorgeschriebenen Daten (Typ, Abmessungen, Durchmesser, Material usw.) hergestellt. Dennoch sollten Sie die Abmessungen des U-förmigen Kompensators natürlich nicht zufällig bestimmen. Mithilfe spezieller Berechnungen können Sie die Abmessungen des Kompensators ermitteln, die ausreichen, um Verformungen der Heizungsleitung aufgrund von Temperaturänderungen auszugleichen.

Bei solchen Berechnungen wird es in der Regel akzeptiert folgenden Bedingungen:

Die Pipeline besteht aus Stahl Röhren;

Wasser oder Dampf strömen hindurch;

der Druck in der Rohrleitung überschreitet nicht 16 bar;

Temperatur Arbeitsumfeld nicht mehr als 2000 Grad Celsius

Kompensatoren sind symmetrisch, die Länge eines Arms entspricht genau der Länge des zweiten Arms;

die Rohrleitung befindet sich in horizontaler Lage;

Die Rohrleitung wird nicht durch Winddruck oder andere Belastungen beeinflusst.

Wie wir sehen, nehmen sie hier ideale Bedingungen, was die endgültigen Zahlen natürlich sehr bedingt und ungefähr macht. Dennoch ermöglichen solche Berechnungen, das Risiko einer Beschädigung der Pipeline im Betrieb zu reduzieren.

Und noch eine wichtige Ergänzung. Bei der Berechnung von Veränderungen einer Rohrleitung unter Wärmeeinfluss wird die höchste Temperatur des bewegten Wassers oder Dampfes zugrunde gelegt und die Temperatur ermittelt Umfeld, im Gegenteil, das Minimum ist festgelegt.

Montage von Kompensatoren

Es ist notwendig, Kompensatoren auf einem Ständer oder auf einer absolut ebenen, harten Plattform zu montieren, auf der sie bequem hergestellt werden können Schweißarbeiten und fit. Zu Beginn der Arbeiten müssen Sie die Achse des zukünftigen P-Abschnitts genau markieren und Kontrollbaken für die Kompensatorelemente installieren.

Nach der Herstellung der Kompensatoren müssen Sie auch deren Abmessungen überprüfen – die Abweichung von den vorgesehenen Linien sollte vier Millimeter nicht überschreiten.

Der Standort für U-förmige Kompensatoren wird normalerweise auf der rechten Seite der Wärmeleitung gewählt (von der Wärmequelle bis zum Endpunkt gesehen). Wenn auf der rechten Seite kein notwendiger Platz vorhanden ist, ist es (aber nur in Ausnahmefällen) möglich, auf der linken Seite einen Überstand für den Kompensator anzuordnen, ohne die Gesamtabmessungen zu ändern. Bei dieser Lösung befindet sich außen eine Rücklaufleitung, deren Abmessungen etwas größer sind als nach vorläufigen Berechnungen erforderlich.

Der Start von Kühlmittel führt immer zu erheblichen Spannungen in Metallrohren. Um dem entgegenzuwirken, sollte der U-förmige Kompensator beim Einbau maximal gedehnt werden – das erhöht seine Effizienz. Die Dehnung erfolgt nach der Montage und Befestigung der Stützen auf beiden Seiten des Kompensators. Im gedehnten Zustand muss die Rohrleitung in den Bereichen, in denen sie mit den Stützen verschweißt ist, strikt bewegungslos bleiben. U-förmige Kompensatoren werden heute mit Hebezeugen, Hebern und ähnlichen Geräten gedehnt. Das Ausmaß der Vordehnung des Ausgleichselements (bzw. das Ausmaß seiner Kompression) muss im Pass der Heizungshaupt- und Konstruktionsunterlagen angegeben werden.

Wenn geplant ist, U-förmige Elemente in Gruppen auf mehreren parallel verlaufenden Rohrleitungen anzuordnen, wird das Recken durch einen Vorgang wie das Recken von Rohren im „kalten“ Zustand ersetzt. Auch diese Option erfordert ein besonderes Verfahren zur Durchführung der Installationsvorgänge. IN in diesem Fall Der Kompensator sollte zunächst auf Stützen montiert und die Verbindungen verschweißt werden.

Gleichzeitig muss jedoch in einer der Gelenke ein Spalt verbleiben, der der vorgegebenen Dehnung des P-Kompensators entspricht. Um eine Verschlechterung der Kompensationsfähigkeit des Produkts zu vermeiden und Verformungen vorzubeugen, sollten Sie zum Spannen eine Verbindung verwenden, die von der Symmetrieachse des Kompensators in einem Abstand von 20 bis 40 Rohrdurchmessern liegt.

Installation von Stützen

Besonders hervorzuheben ist der Einbau von Stützen für P-Kompensatoren. Sie müssen so montiert werden, dass sich die Rohrleitung nur entlang der Längsachse bewegt und sonst nichts. In diesem Fall absorbiert der Kompensator alle entstehenden Längsschwingungen.

Heutzutage ist es für einen P-Kompensator notwendig, mindestens drei hochwertige Stützen zu installieren. Zwei davon sollten sich unter den Abschnitten des Kompensators befinden, die mit der Hauptleitung verbunden sind (d. h. unter zwei vertikalen Stäben mit dem Buchstaben „P“). Es ist auch zulässig, in der Nähe des Kompensators Stützen an der Rohrleitung selbst anzubringen. Darüber hinaus sollte zwischen der Kante des Trägers und der Schweißverbindung ein Abstand von mindestens einem halben Meter eingehalten werden. Eine weitere Stütze entsteht unter der Rückseite des Kompensators (ein horizontaler Stab mit dem Buchstaben „P“), meist an einer speziellen Aufhängung.

Wenn die Heizungsleitung ein Gefälle aufweist, müssen die Seitenteile der U-förmigen Elemente unbedingt eben sein (d. h. das Gefälle muss beachtet werden). In den meisten Fällen werden U-förmige Dehnungsfugen horizontal eingebaut. Wird der Kompensator unten vertikal eingebaut, muss ein entsprechendes Entwässerungssystem vorgesehen werden.

Welche Daten über Kompensatoren sollten im Heizungshauptpass enthalten sein?

Nach Abschluss der Installation des U-förmigen Kompensators werden folgende Informationen in den Wärmeleitungspass eingetragen:

technische Spezifikationen Kompensator, Hersteller und Produktionsjahr;

der Abstand zwischen den Stützen, der durchgeführte Ausgleich und das Ausmaß der Dehnung;

die Temperatur der umgebenden Atmosphäre während des Zeitraums, in dem die Arbeiten durchgeführt wurden, und das Datum der Installation.

Was beispielsweise die Ausgleichsfähigkeit eines U-förmigen Produkts betrifft, so hängt diese eindeutig von der Breite, dem Biegeradius und dem Überhang ab.