Planung von Wärmenetzen für ein Industrieunternehmen in Tambow. Berechnung von U-förmigen Kompensatoren

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. Heizsysteme und Fernwärme 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 der Heizungsanlage

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; Bei rinnenloser Verlegung sind außerdem die Reibungskräfte in den beweglichen Stützen und am Boden sowie die Reaktion von Kompensatoren und die Selbstkompensation zu berücksichtigen.

Online-Berechnung des L-förmigen Kompensators

Die Durchführung von Berechnungen mit START-Programmen gewährleistet Zuverlässigkeit und Sicherheit im Betrieb Rohrleitungssysteme 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.

Kompensatoren für Wärmenetze. In diesem Artikel geht es um die Auswahl und Berechnung von Kompensatoren für Wärmenetze.

Warum werden Kompensatoren benötigt? Beginnen wir mit der Tatsache, dass sich jedes Material beim Erhitzen ausdehnt, was bedeutet, dass sich die Rohrleitungen von Wärmenetzen verlängern, wenn die Temperatur des durch sie strömenden Kühlmittels steigt. Für einen störungsfreien Betrieb des Wärmenetzes werden Kompensatoren eingesetzt, die die Dehnung von Rohrleitungen beim Komprimieren und Expandieren ausgleichen, um ein Einklemmen von Rohrleitungen und deren anschließende Druckentlastung zu vermeiden.

Es ist erwähnenswert, dass für die Erweiterung und Kontraktion von Rohrleitungen nicht nur Kompensatoren konzipiert sind, sondern auch ein Stützsystem, das wiederum entweder „gleitend“ oder „tot“ sein kann. Wie normalerweise in Russland Die Regulierung der thermischen Belastung erfolgt qualitativ, also bei Temperaturänderungen Umfeld, ändert sich die Temperatur am Ausgang der Wärmeversorgungsquelle. Auf Kosten der Qualitätsregulierung Wärmeversorgung – die Anzahl der Expansions-Kompressions-Zyklen von Rohrleitungen nimmt zu. Die Lebensdauer von Rohrleitungen verringert sich und die Einklemmgefahr steigt. Die quantitative Lastregelung erfolgt wie folgt: Die Temperatur am Ausgang der Wärmeversorgungsquelle ist konstant. Wenn eine Änderung der Wärmelast erforderlich ist, ändert sich der Kühlmittelfluss. In diesem Fall arbeitet das Metall der Wärmenetzleitungen unter einfacheren Bedingungen, den Expansions-Kompressions-Zyklen minimale Menge, wodurch die Lebensdauer der Wärmenetzleitungen erhöht wird. Daher müssen Sie vor der Auswahl der Kompensatoren, ihrer Eigenschaften und Menge das Ausmaß der Ausdehnung der Rohrleitung bestimmen.

Formel 1:

δL=L1*a*(T2-T1)wobei

δL ist das Ausmaß der Pipeline-Verlängerung,

mL1 - Länge des geraden Abschnitts der Rohrleitung (Abstand zwischen festen Stützen),

ma – linearer Ausdehnungskoeffizient (für Eisen gleich 0,000012), m/Grad.

T1 - Maximale Temperatur Rohrleitung (die maximale Kühlmitteltemperatur wird angenommen),

T2 - Mindesttemperatur Rohrleitung (minimale Umgebungstemperatur kann akzeptiert werden), °C

Betrachten Sie zum Beispiel die Lösung elementare Aufgabe um den Umfang der Pipelineverlängerung zu bestimmen.

Aufgabe 1. Bestimmen Sie, um wie viel sich die Länge eines geraden Abschnitts einer 150 Meter langen Rohrleitung verlängert, vorausgesetzt, dass die Kühlmitteltemperatur 150 °C und die Umgebungstemperatur 150 °C beträgt Heizperiode-40 °C.

δL=L1*a*(T2-T1)=150*0,000012*(150-(-40))=150*0,000012*190=150*0,00228=0,342 Meter

Antwort: Die Länge der Pipeline erhöht sich um 0,342 Meter.

Nachdem Sie das Ausmaß der Dehnung ermittelt haben, sollten Sie genau wissen, wann eine Dehnungsfuge erforderlich ist und wann nicht. Für eine klare Antwort auf diese Frage Sie benötigen ein klares Pipeline-Diagramm mit lineare Abmessungen und darauf angebrachte Stützen. Es sollte klar sein, dass eine Richtungsänderung der Rohrleitung Dehnungen, also Drehungen, ausgleichen kann Gesamtabmessungen nicht kleiner als die Abmessungen des Kompensators, mit richtig Die Anordnung der Stützen ist in der Lage, die gleiche Dehnung wie der Kompensator zu kompensieren.

Nachdem wir das Ausmaß der Rohrleitungsverlängerung ermittelt haben, können wir mit der Auswahl der Kompensatoren fortfahren. Sie müssen wissen, dass jeder Kompensator ein Hauptmerkmal hat – dies ist die Höhe der Kompensation. Tatsächlich hängt die Wahl der Anzahl der Kompensatoren von der Wahl des Typs ab Design-Merkmale Kompensatoren Um den Kompensatortyp auszuwählen, muss der Durchmesser des Heizungsnetzrohrs bestimmt werden Bandbreite blase die Trompete benötigte Leistung Wärmeverbraucher.

Tabelle 1. Das Verhältnis von U-förmigen Dehnungsfugen aus Bögen.

Tabelle 2. Auswahl der Anzahl der U-förmigen Kompensatoren basierend auf ihrer Kompensationsfähigkeit.

Aufgabe 2: Anzahl und Größe der Kompensatoren bestimmen.

Für eine Rohrleitung mit einem Durchmesser von DN 100 und einer geraden Abschnittslänge von 150 Metern ist die Anzahl der Kompensatoren bL = zu ermitteln, sofern die Trägertemperatur 150 °C beträgt und die Umgebungstemperatur während der Heizperiode -40 °C beträgt 0,342 m (siehe Aufgabe 1) ermitteln wir die Abmessungen von N-förmigen Kompensatoren (mit den Abmessungen 2x2 m können 0,134 Meter Rohrleitungsverlängerung ausgeglichen werden), wir müssen also 0,342 Meter kompensieren Ncomp = bL/∂x = 0,342/0,134 = 2,55, runden auf die nächste ganze Zahl. In Richtung der Erhöhung werden 3 Kompensatoren mit den Maßen 2x4 Meter benötigt.

Gegenwärtig werden Linsenkompensatoren immer weiter verbreitet; sie sind viel kompakter als U-förmige Kompensatoren, allerdings erlauben eine Reihe von Einschränkungen ihre Verwendung nicht immer. Ressourcen-P- figurativer Kompensator deutlich höher als bei der Linse, aufgrund der schlechten Qualität des Kühlmittels. Unterteil Der Linsenkompensator wird normalerweise durch Schlamm „verstopft“, was zur Entwicklung von Parkkorrosion des Kompensatormetalls beiträgt.

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. Das 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 eines U-förmigen Kompensators unter Verwendung von zwei Hauptquellen, deren Zweck darin bestand, 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, umfasst 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 Kühlmitteltemperatur);

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 Schweiß- und Stanzbögen.

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 so erreicht werden, dass 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 Ausgleichsspannung [y sk ] 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 von Abb. 2 sind die Stützen des Kompensators fest („Kreuze“ werden normalerweise 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

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 mittels eines Wasserstrahl-Ejektors 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 den Betrieb eines automatisierten Versandsteuerungssystems für die zentrale Wärmeversorgung und eines automatisierten Steuerungssystems für technologische Prozesse der zentralen Wärmeversorgung werden der Versanddienst und die Abteilung für automatisierte Leitsysteme geschaffen. 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 die Gestaltung und den 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 Konstruktions- 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.

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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

Berechnung eines U-förmigen Kompensators ist zu definieren Mindestgrößen Kompensator ausreichend, um Temperaturverformungen der Rohrleitung auszugleichen. Durch Ausfüllen des obigen Formulars können Sie die Kompensationskapazität eines U-förmigen Kompensators mit den angegebenen Abmessungen berechnen.

Der Algorithmus dieses Online-Programms basiert auf der Methode zur Berechnung eines U-förmigen Kompensators, die im Designerhandbuch „Design of Heat Networks“, herausgegeben von A. A. Nikolaev, beschrieben ist.

Es wird empfohlen, dass die maximale Spannung auf der Rückseite des Kompensators im Bereich von 80 bis 110 MPa liegt.

Es wird empfohlen, das optimale Verhältnis des Kompensatorüberstands zum Außendurchmesser des Rohrs im Bereich H/Dn = (10 - 40) zu wählen, wobei der Kompensatorüberhang von 10 DN einer DN350-Rohrleitung entspricht und ein Überhang von 40DN entspricht einer DN15-Rohrleitung.

Das optimale Verhältnis der Breite des Kompensators zu seiner Reichweite sollte im Bereich L/H = (1 - 1,5) liegen, obwohl auch andere Werte akzeptiert werden können.

Wenn zur Kompensation der berechneten Wärmeausdehnungen ein Kompensator benötigt wird, ist dieser auch vorhanden große Größen, kann er durch zwei kleinere Kompensatoren ersetzt werden.

Bei der Berechnung der thermischen Dehnung einer Rohrleitung sollte die Temperatur des Kühlmittels als Maximum und die Temperatur der Umgebung der Rohrleitung als Minimum angenommen werden.

Bei der Berechnung wurden folgende Einschränkungen berücksichtigt:

Die Rohrleitung ist mit Wasser oder Dampf gefüllt
Die Rohrleitung besteht aus Stahlrohr
Maximale Temperatur Arbeitsumfeld 200 °C nicht überschreitet
Der maximale Druck in der Rohrleitung überschreitet nicht 1,6 MPa (16 bar)
Der Kompensator wird an einer horizontalen Rohrleitung installiert
Der Kompensator ist symmetrisch und seine Arme sind gleich lang
Feste Stützen gelten als absolut starr
Die Rohrleitung ist keinem Winddruck oder anderen Belastungen ausgesetzt
Der Widerstand der Reibungskräfte der beweglichen Träger bei thermischer Dehnung wird nicht berücksichtigt
Sanfte Kurven

Es wird nicht empfohlen, feste Stützen in einem Abstand von weniger als 10 DN vom U-förmigen Kompensator zu platzieren, da die Übertragung des Klemmmoments der Stütze auf diesen die Flexibilität verringert.

Es wird empfohlen, dass die Rohrleitungsabschnitte von den Feststützen bis zum U-förmigen Kompensator gleich lang sind. Befindet sich der Kompensator nicht in der Mitte der Baustelle, sondern wird in Richtung einer der festen Stützen verschoben, dann erhöhen sich die elastischen Verformungs- und Spannungskräfte um ca. 20-40 %, bezogen auf die ermittelten Werte Der Kompensator befindet sich in der Mitte.

Zur Erhöhung der Kompensationsfähigkeit wird eine Vordehnung des Kompensators eingesetzt. Beim Einbau erfährt der Kompensator eine Biegebelastung, bei Erwärmung nimmt er einen spannungsfreien Zustand ein und bei maximaler Temperatur gerät er unter Spannung. Vordehnung des Kompensators um die Hälfte thermische Dehnung Pipeline ermöglicht es Ihnen, die Kompensationskapazität zu verdoppeln.

Anwendungsgebiet

Zum Ausgleich werden U-förmige Kompensatoren eingesetzt Temperaturerweiterungen Rohre auf langen geraden Abschnitten, wenn aufgrund von Windungen des Wärmenetzes keine Möglichkeit zur Selbstkompensation der Rohrleitung besteht. Das Fehlen von Kompensatoren an starr befestigten Rohrleitungen mit schwankender Temperatur der Arbeitsumgebung führt zu einer Erhöhung der Spannung, die die Rohrleitung verformen und zerstören kann.

Es kommen flexible Kompensatoren zum Einsatz

Bei Überkopfmontage für alle Rohrdurchmesser, unabhängig von den Kühlmittelparametern.
Bei der Verlegung in Tunneln und Sammelverteilern an Rohrleitungen von DN25 bis DN200 bei einem Kühlmitteldruck von bis zu 16 bar.
Bei kanallose Installation für Rohre mit Durchmessern von DN25 bis DN100.
Wenn die maximale Betriebstemperatur 50 °C überschreitet

Vorteile