Méthodes de compensation des extensions de température dans les réseaux de chaleur. Équipements des réseaux de chaleur. Tuyaux et leurs connexions. Soutient. Compensation des déformations thermiques

Tout matériau : solide, liquide, gaz, conformément aux lois de la physique, change de volume proportionnellement à l'évolution de la température. Pour les objets dont la longueur dépasse largement la largeur et la profondeur, par exemple un tuyau, l'indicateur principal est l'expansion longitudinale le long de l'axe - allongement thermique (température). Ce phénomène doit être pris en compte lors de la réalisation de certains ouvrages d'ingénierie.

Par exemple, lors d'un trajet en train, un bruit de tapotement caractéristique se fait entendre en raison des joints thermiques des rails (Fig. 1), ou lors de la pose de lignes électriques, les fils sont montés de manière à s'affaisser entre les supports (Fig. 2).

Figure 4

La même chose se produit en plomberie technique. Sous influence extensions de température, lorsque des matériaux inappropriés sont utilisés et qu'il n'y a pas de mesures de compensation thermique dans le système, les tuyaux s'affaissent (Fig. 4 à droite), les forces sur les éléments de fixation des supports fixes et sur les éléments d'installation augmentent, ce qui réduit la durabilité de le système dans son ensemble et, dans des cas extrêmes, peut conduire à un accident.

L'augmentation de la longueur du pipeline est calculée à l'aide de la formule :

ΔL - augmentation de la longueur de l'élément [m]

α - coefficient dilatation thermique matériel

lo - longueur initiale de l'élément [m]

T2 - température finale [K]

T1 - température initiale [K]

Compensation de dilatation thermique pour canalisations systèmes d'ingénierie réalisée principalement de trois manières :

compensation naturelle en changeant la direction du tracé du pipeline ;
l'utilisation d'éléments de compensation capables d'absorber la dilatation linéaire des canalisations (compensateurs) ;
prétension des tuyaux (cette méthode est assez dangereuse et doit être utilisée avec une extrême prudence).

Figure 5

La compensation naturelle est utilisée principalement avec la méthode d'installation « cachée » et consiste à poser les tuyaux en arcs de cercle arbitraires (Fig. 5). Cette méthode convient aux canalisations en polymère à faible rigidité, telles que les canalisations KAN-therm Push System : PE-X ou PE-RT. Cette exigence indiqué dans SP 41-09-2005(Conception et installation systèmes internes approvisionnement en eau et chauffage des bâtiments à l'aide de tuyaux en polyéthylène « réticulé ») à l'article 4.1.11 Dans le cas de la pose de tuyaux PE-S dans la structure du plancher, la tension en ligne droite n'est pas autorisée, mais ils doivent être posés en arcs de légère courbure (serpent) (...)

Cette installation a du sens lors de l'installation de canalisations selon le principe « pipe-in-pipe », c'est-à-dire dans un tuyau ondulé ou dans une isolation thermique de tuyau, ce qui est spécifié non seulement dans le SP 41-09-2005, mais également dans le SP 60.13330-2012 (Chauffage, ventilation et climatisation) à l'article 6.3.3 ... La pose de canalisations des tuyaux en polymère doivent être cachés : dans le sol (dans un tuyau ondulé)…

L'allongement thermique des canalisations est compensé par des vides dans les tuyaux ondulés de protection ou par l'isolation thermique.

Lors de l'exécution de ce type de compensation, vous devez faire attention au bon fonctionnement des raccords. Des contraintes excessives dues à la flexion des tuyaux peuvent entraîner des fissures dans le té (Figure 6). Pour éviter cela, les changements de direction du tracé du pipeline doivent se produire à une distance d'au moins 10 diamètres extérieurs de la buse du raccord, et le tuyau à côté du raccord doit être fixé de manière rigide, ce qui minimise l'impact. des charges de flexion sur les buses de montage.

Figure 6

Un autre type de compensation naturelle de température est la fixation dite « rigide » des canalisations. Il représente la division du pipeline en sections limitées de compensation de température de telle sorte que l'augmentation minimale du tuyau n'affecte pas de manière significative la linéarité de sa pose et que les contraintes excessives soient affectées aux efforts de fixation des points de supports fixes (Fig. 7 ).

Figure 7

Ce type de compensation fonctionne pour la flexion longitudinale. Pour protéger les canalisations contre les dommages, il est nécessaire de diviser la canalisation avec des points de supports fixes en sections de compensation ne dépassant pas 5 m. Il convient de noter qu'avec une telle installation, les fixations des canalisations ne sont pas seulement affectées par le poids de l'équipement, mais aussi par les contraintes de dilatation thermique. Cela conduit à la nécessité de calculer à chaque fois la charge maximale admissible sur chacun des supports.

Les forces résultant des allongements thermiques et agissant sur les points d'appui fixes sont calculées à l'aide de la formule suivante :

DZ - diamètre extérieur du pipeline [mm]

s - épaisseur de paroi du pipeline [mm]

α - coefficient d'allongement thermique du tuyau

E - module d'élasticité (Young) du matériau du tuyau [N/mm]

ΔT - changement (augmentation) de la température [K]

De plus, le point d'appui fixe est également affecté par le poids propre de la section de canalisation remplie de liquide de refroidissement. Dans la pratique, le principal problème est qu'aucun fabricant de fixations ne fournit de données sur les charges maximales admissibles sur ses éléments de fixation.

Les compensateurs naturels de dilatation thermique sont des compensateurs en forme de G, P ou Z. Cette solution est utilisée dans les endroits où il est possible de rediriger les extensions thermiques libres des canalisations vers un autre plan (Fig. 8).

Figure 8

La taille du bras de compensation pour les compensateurs de type « G », « P » et « Z » est déterminée en fonction des allongements thermiques résultants, du type de matériau et du diamètre du pipeline. Le calcul est effectué à l'aide de la formule :

[m]

K - constante du matériau du tuyau

Dz - diamètre extérieur du pipeline [m]

ΔL - allongement thermique d'une section de pipeline [m]

La constante matérielle K est liée aux contraintes auxquelles un type donné de matériau de pipeline peut résister. Pour Systèmes individuels Les valeurs constantes du matériau KAN-therm K sont présentées ci-dessous :

Pousser PlatinumK = 33

Bras de compensation du type de compensateur « G » :

A - longueur du bras de compensation

L - longueur initiale de la section du pipeline

ΔL - allongement de la section du pipeline

PP - support mobile

A - longueur du bras de compensation

PS - point d'appui fixe (fixation fixe) du pipeline

S - largeur du joint de dilatation

Pour calculer le bras de compensation A, il faut prendre la plus grande des valeurs L1 et L2 comme longueur équivalente Le. La largeur S doit être S = A/2, mais pas inférieure à 150 mm.

A - longueur du bras de compensation

L1, L2 - longueur initiale des segments

ΔLx - allongement de la section du pipeline

PS - point d'appui fixe (fixation fixe) du pipeline

Pour calculer le bras de compensation, il faut prendre la somme des longueurs des segments L1 et L2 comme longueur équivalente Le : Le = L1+L2.

Figure 9

En plus des compensateurs géométriques de température, il existe grand nombre des solutions constructives ce type d'élément :

joints de dilatation à soufflet,
compensateurs élastomères,
joints de dilatation en tissu,
compensateurs en forme de boucle.

En raison de relativement prix élevé Certaines options, de tels compensateurs, sont le plus souvent utilisées dans des endroits où l'espace ou les capacités techniques des compensateurs géométriques ou de compensation naturelle sont limités. Ces compensateurs ont une durée de vie limitée, calculée en cycles de fonctionnement - de la dilatation complète à la compression complète. Pour cette raison, pour les équipements fonctionnant de manière cyclique ou avec des paramètres variables, il est difficile de déterminer la durée finale de fonctionnement de l'appareil.

Les compensateurs à soufflet utilisent l’élasticité du matériau du soufflet pour compenser la dilatation thermique. Les soufflets sont souvent fabriqués à partir de acier inoxydable. Cette conception détermine la durée de vie de l'élément - environ 1 000 cycles.

La durée de vie des compensateurs axiaux à soufflet est considérablement réduite si le compensateur est installé hors d'alignement. Cette caractéristique nécessite une grande précision de leur installation, ainsi que leur fixation correcte :

il est possible d'installer au maximum un compensateur dans la zone de compensation de température entre 2 points adjacents de supports fixes ;
les supports mobiles doivent enserrer complètement les tuyaux et ne pas créer haute résistance compensation. La taille maximale des espaces ne dépasse pas 1 mm ;
Pour une plus grande stabilité, il est recommandé d'installer le compensateur axial à une distance de 4Dn de l'un des supports fixes ;

Si vous avez des questions concernant la compensation de température des canalisations du système KAN-therm, vous pouvez contacter .

Compensation des déformations thermiques tuyaux en acier Les fils sont extrêmement importants dans la technologie du transport de chaleur.

S'il n'y a pas de compensation pour les déformations thermiques dans le pipeline, en cas de fort échauffement, d'importantes contraintes destructrices peuvent survenir dans la paroi du pipeline. La valeur de ces contraintes peut être calculée à l'aide de la loi de Hooke

, (7.1)

Où E– module d'élasticité longitudinale (pour l'acier E= 2 10 5 MPa); je– déformation relative.

À mesure que la température augmente, la longueur du tuyau je sur Dt l'allongement doit être

où a est le coefficient d'allongement linéaire, 1/K (pour l'acier au carbone a= 12-10 -6 1/K).

Si une section de tuyau est pincée et ne s'allonge pas lorsqu'elle est chauffée, alors sa compression relative

À partir de la solution commune (7.1) et (7.3), on peut trouver la contrainte de compression qui apparaît dans un tuyau en acier lors du chauffage d'une section droite pincée (sans compensateurs) du pipeline

Pour l'acier s= 2,35 D t MPa.

Comme le montre (7.4), la contrainte de compression apparaissant dans une section droite pincée du pipeline ne dépend pas du diamètre, de l'épaisseur de la paroi et de la longueur du pipeline, mais dépend uniquement du matériau (module d'élasticité et coefficient d'allongement linéaire) et la différence de température.

La force de compression qui se produit lorsqu'un pipeline droit est chauffé sans compensation est déterminée par la formule

, (7.5)

Où f- carré coupe transversale murs de canalisation, m2.

De par leur nature, tous les compensateurs peuvent être divisés en deux groupes : axial Et radial.

Les compensateurs axiaux sont utilisés pour compenser la dilatation thermique des sections droites de pipeline.

La compensation radiale peut être utilisée dans n'importe quelle configuration de pipeline. La compensation radiale est largement utilisée sur les caloducs posés dans les zones entreprises industrielles, et avec de petits diamètres de caloducs (jusqu'à 200 mm) - également dans les réseaux de chauffage urbains. Sur les caloducs grand diamètre, posés sous les allées de la ville, des joints de dilatation axiaux sont principalement installés.

Compensation axiale. En pratique, deux types de compensateurs axiaux sont utilisés : omental et élastique.

Sur la fig. La figure 7.27 montre un compensateur à presse-étoupe unidirectionnel. Entre le verre 1 et le corps 2 du compensateur se trouve un joint d'étanchéité 3. La garniture d'étanchéité, qui assure la densité, est serrée entre la bague de poussée 4 et la douille de masse 5. Habituellement, la garniture est constituée d'anneaux en amiante de section carrée imprégné de graphite. Le compensateur est soudé dans la canalisation, son installation sur la ligne n'entraîne donc pas une augmentation du nombre de connexions à brides.

Riz. 7.27. Compensateur de presse-étoupe simple face :
1 – verre ; 2 – corps; 3 – emballage ; 4 – bague de poussée ; 5 – livre de base

Sur la fig. La figure 7.28 montre une coupe transversale d'un compensateur à presse-étoupe double face. L'inconvénient de tous les types de compensateurs à presse-étoupe est le presse-étoupe, qui nécessite un entretien systématique et minutieux pendant le fonctionnement. La garniture dans le presse-étoupe s'use, perd son élasticité avec le temps et commence à fuir du liquide de refroidissement. Le serrage du joint d'étanchéité dans ces cas ne donne pas de résultats positifs, c'est pourquoi après un certain temps, les joints d'étanchéité doivent être interrompus.

Riz. 7.28. Compensateur de presse-étoupe double face

Tous les types de compensateurs élastiques sont exemptés de cet inconvénient.

Sur la fig. La figure 7.29 montre une coupe d'un compensateur à soufflet à trois ondes. Pour réduire la résistance hydraulique, un tuyau lisse est soudé à l'intérieur de la section du soufflet. Les sections de soufflet sont généralement constituées d'aciers alliés ou d'alliages.
Dans notre pays, les compensateurs à soufflet sont en acier 08Х18Н10Т.

Riz. 7.29. Compensateur à soufflet à trois ondes

La capacité de compensation des compensateurs à soufflet est généralement déterminée par les résultats d'essais ou prise selon les données du fabricant. Pour compenser les déformations thermiques importantes, plusieurs sections de soufflet sont connectées en série.

La réaction axiale des compensateurs à soufflet est la somme de deux termes

, (7.6)

Où s à– réaction axiale de compensation de température provoquée par la déformation des vagues lors de la dilatation thermique du pipeline, N ; s ré– réaction axiale provoquée par la pression interne, N.

Pour augmenter la résistance à la déformation du soufflet sous l'influence de la pression interne, les compensateurs sont réalisés sans charge de la pression interne en disposant de manière appropriée les sections de soufflet dans le corps du compensateur, constitué d'un tuyau de plus grand diamètre. Cette conception de compensateur est illustrée à la Fig. 7h30.

Riz. 7h30. Compensateur à soufflet équilibré :
je p – longueur à l'état étiré ; jeсж – longueur compressée

Une méthode prometteuse pour compenser les déformations thermiques peut être l'utilisation de tuyaux auto-compensés. Dans la production de tubes soudés en spirale à partir de bandes tôle une rainure longitudinale d'environ 35 mm de profondeur y est extrudée à l'aide d'un rouleau. Après avoir soudé une telle feuille, la rainure se transforme en une ondulation en spirale qui peut compenser la déformation thermique du pipeline. Les tests expérimentaux de ces tuyaux ont donné des résultats positifs.

Compensation radiale. Avec compensation radiale, la déformation thermique du pipeline est perçue par des courbures d'inserts élastiques spéciaux ou des virages naturels (coudes) du tracé des sections individuelles du pipeline lui-même.

La dernière méthode de compensation des déformations thermiques, largement utilisée dans la pratique, s'appelle compensation naturelle. Les avantages de ce type de compensation par rapport aux autres types : simplicité de conception, fiabilité, absence de besoin de surveillance et de maintenance, déchargement des supports fixes des forces de pression internes. L'inconvénient de la compensation naturelle est le mouvement transversal des sections déformées du pipeline, qui nécessite une augmentation de la largeur des canaux non traversants et complique l'utilisation d'isolation de remblai et de structures sans canal.

Le calcul de la compensation naturelle consiste à rechercher les forces et contraintes apparaissant dans le pipeline sous l'influence de la déformation élastique, à sélectionner les longueurs des bras en interaction du pipeline et à déterminer le déplacement latéral de ses sections lors de la compensation. La méthode de calcul est basée sur les lois fondamentales de la théorie de l'élasticité, reliant les déformations aux forces agissantes.

Les sections de pipeline qui perçoivent les déformations thermiques lors de la compensation naturelle sont constituées de coudes (coudes) et de sections droites. Les coudes courbés augmentent la flexibilité du pipeline et augmentent sa capacité de compensation. L'effet des coudes pliés sur la capacité de compensation est particulièrement visible dans les canalisations de grand diamètre.

La flexion des sections courbes des tuyaux s'accompagne d'un aplatissement de la section transversale, qui passe de ronde à elliptique.

Sur la fig. La figure 7.31 montre un tuyau incurvé avec un rayon de courbure R. Soulignons avec deux sections ab Et CDélément de tuyau. Lors du pliage de la paroi du tuyau, des forces de traction apparaissent sur le côté convexe et des forces de compression apparaissent sur le côté concave. Les forces de traction et de compression donnent des résultantes T, normale à l’axe neutre.

Riz. 7.31. Aplatissement d'un tuyau lors du pliage

La capacité de compensation des joints de dilatation peut être doublée en les pré-étirant lors de l'installation d'une quantité égale à la moitié de l'allongement thermique de la canalisation. Sur la base de la méthodologie ci-dessus, des équations ont été obtenues pour calculer la contrainte de flexion maximale et la capacité de compensation de compensateurs symétriques de différents types.

Calcul thermique

À la tâche calcul thermique solution incluse les questions suivantes:

· détermination des pertes thermiques d'un caloduc ;

· calcul du champ de température autour du caloduc, c'est-à-dire détermination des températures de l'isolation, de l'air dans le canal, des parois du canal et du sol.

· calcul de la baisse de température du liquide de refroidissement le long du caloduc ;

· choix de l'épaisseur de l'isolation thermique du caloduc.

La quantité de chaleur passant par unité de temps à travers une chaîne de résistances thermiques connectées en série est calculée par la formule

Où q- spécifique pertes de chaleur caloducs; t– température du liquide de refroidissement, °C ; à- température environnement, °C; R.– la résistance thermique totale du circuit caloporteur-ambiance (résistance thermique de l'isolation du caloduc).

Lors des calculs thermiques des réseaux de chaleur, il est généralement nécessaire de déterminer les flux de chaleur à travers les couches et les surfaces cylindriques.

Pertes de chaleur spécifiques q et résistances thermiques R. sont généralement référencés à une unité de longueur du caloduc et sont mesurés respectivement en W/m et (m K)/W.

DANS canalisation isolée, entourée d'air extérieur, la chaleur doit traverser quatre résistances connectées en série : la surface intérieure du tuyau de travail, la paroi du tuyau, la couche d'isolation et la surface extérieure de l'isolation. Puisque la résistance totale est égale à la somme arithmétique des résistances connectées en série, alors

R = R dans + R tr + R je + R n, (7.8)

Où R dans, R tr, R et Et R n– résistance thermique de la surface intérieure du tuyau de travail, de la paroi du tuyau, de la couche isolante et de la surface extérieure de l'isolation.

Dans les caloducs isolés, la résistance thermique de la couche d’isolation thermique est primordiale.

Dans les calculs thermiques, il existe deux types de résistances thermiques :

· résistance superficielle ;

· résistance des couches.

Résistance thermique de la surface. La résistance thermique d'une surface cylindrique est

Où PD– surface de 1 m de longueur de caloduc, m ; un– coefficient de transfert de chaleur depuis la surface.

Pour déterminer la résistance thermique de la surface d'un caloduc, il est nécessaire de connaître deux grandeurs : le diamètre du caloduc et le coefficient de transfert thermique de la surface. Le diamètre du caloduc lors du calcul thermique est spécifié. Le coefficient de transfert de chaleur de la surface extérieure du caloduc vers l'air ambiant est la somme de deux termes - le coefficient de transfert de chaleur par rayonnement un l et coefficient de transfert de chaleur par convection un à:

Coefficient de transfert de chaleur par rayonnement un l peut être calculé à l'aide de la formule de Stefan-Boltzmann :

, (7.10)

Où AVEC– l'émissivité ; t– température de la surface rayonnante, °C.

L'émissivité d'un corps complètement noir, c'est-à-dire une surface qui absorbe tous les rayons tombant sur elle et ne réfléchit rien, AVEC= 5,7 W/(m K) = 4,9 kcal/(h m 2 K 4).

L'émissivité des corps « gris », qui incluent les surfaces des canalisations non isolées, structures isolantes, a une valeur de 4,4 à 5,0 W/(m 2 K 4). Coefficient de transfert de chaleur de tuyau horizontalà l'air pendant la convection naturelle, W/(m K), peut être déterminé à l'aide de la formule de Nusselt

, (7.11)

Où d– diamètre extérieur du caloduc, m ; t, à– températures de surface et ambiante, °C.

En cas de convection forcée de l'air ou du vent, le coefficient de transfert thermique

, (7.12)

Où w– vitesse de l'air, m/s.

La formule (7.12) est valable pour w> 1 m/s et d> 0,3 m.

Pour calculer le coefficient de transfert thermique à l'aide de (7.10) et (7.11), il est nécessaire de connaître la température de surface. Étant donné que lors de la détermination des pertes de chaleur, la température de surface du caloduc est généralement inconnue à l'avance, le problème est résolu par la méthode des approximations successives. Le coefficient de transfert de chaleur de la surface extérieure du caloduc est prédéfini un, trouvez les pertes spécifiques q et température de surface t, vérifiez l'exactitude de la valeur reçue un.

Lors de la détermination des pertes thermiques des caloducs isolés, il n'est pas nécessaire d'effectuer des calculs de vérification, car la résistance thermique de la surface isolante est faible par rapport à la résistance thermique de sa couche. Ainsi, une erreur de 100 % dans le choix du coefficient de transfert de chaleur de surface conduit généralement à une erreur dans la détermination de la perte de chaleur de 3 à 5 %.

Pour déterminer au préalable le coefficient de transfert de chaleur de la surface d'un caloduc isolé, W/(m K), lorsque la température de surface est inconnue, la formule peut être recommandée

, (7.13)

Où w– vitesse de l'air, m/s.

Les coefficients de transfert de chaleur du liquide de refroidissement à la surface interne du pipeline sont très élevés, ce qui détermine des valeurs si faibles de la résistance thermique de la surface interne du pipeline qui peuvent être négligées dans les calculs pratiques.

Résistance thermique de la couche. L'expression de la résistance thermique d'une couche cylindrique homogène se déduit facilement de l'équation de Fourier, qui a la forme

Où je– conductivité thermique de la couche ; d 1 , d 2 – interne et diamètres extérieurs couche.

Pour les calculs thermiques, seules les couches à haute résistance thermique sont significatives. Ces couches sont l'isolation thermique, la paroi du canal et la masse de sol. Pour ces raisons, lors des calculs thermiques des caloducs isolés, la résistance thermique de la paroi métallique du tuyau de travail n'est généralement pas prise en compte.

Résistance thermique des structures isolantes des caloducs aériens. Dans les caloducs aériens entre le liquide de refroidissement et l'air extérieur, les résistances thermiques suivantes sont connectées en série : surface intérieure tuyau de travail, sa paroi, une ou plusieurs couches d'isolation thermique, la surface extérieure du caloduc.

Les deux premières résistances thermiques sont généralement négligées dans les calculs pratiques.

Parfois isolation thermique effectuer multicouche, basé sur divers températures admissibles pour applicable matériaux isolants ou pour des raisons économiques afin de remplacement partiel les matériaux d'isolation coûteux sont moins chers.

La résistance thermique d'un isolant multicouche est égale à la somme arithmétique des résistances thermiques des couches appliquées successivement.

La résistance thermique de l’isolant cylindrique augmente avec l’augmentation du rapport entre son diamètre extérieur et son diamètre intérieur. Par conséquent, dans l'isolation multicouche, il est conseillé de poser les premières couches d'un matériau ayant une conductivité thermique plus faible, ce qui conduit à l'utilisation la plus efficace des matériaux isolants.

Champ de température d'un caloduc aérien. Le champ de température du caloduc est calculé sur la base de l'équation bilan thermique. Dans ce cas, nous partons de la condition selon laquelle, dans un état thermique stable, la quantité de chaleur circulant du liquide de refroidissement vers la surface cylindrique concentrique passant par n'importe quel point du champ est égale à la quantité de chaleur circulant de cette surface concentrique vers l’environnement extérieur.

La température de surface de l'isolation thermique issue de l'équation du bilan thermique sera égale à

. (7.15)

Résistance thermique du sol. Dans les caloducs souterrains, la résistance du sol est impliquée comme l'une des résistances thermiques connectées en série.

Lors du calcul des pertes de chaleur pour la température ambiante à sont généralement acceptés température naturelle sol à la profondeur de l’axe du caloduc.

Uniquement à de petites profondeurs de l'axe du caloduc ( h/j < 2) за температуру окружающей среды принимают естественную температуру поверхности грунта.

La résistance thermique du sol peut être déterminée à l'aide de la formule de Forchheimer (Fig. 7.32)

, (7.16)

Où je– la conductivité thermique du sol ; h– profondeur de l'axe du caloduc ; d– diamètre du caloduc.

Lors de la pose de caloducs souterrains dans des canaux ayant une forme autre que cylindrique, dans (7.16) au lieu du diamètre, remplacer le diamètre équivalent

Où F– surface de la section transversale du canal, m ; P.– périmètre du canal, m.

La conductivité thermique du sol dépend principalement de son humidité et de sa température.

À des températures du sol comprises entre 10 et 40 °C, la conductivité thermique d'un sol avec une humidité moyenne est comprise entre 1,2 et 2,5 W/(m·K).

Un moyen moderne de prolonger la durée de vie des systèmes de canalisations consiste à utiliser des joints de dilatation. Ils aident à prévenir divers changements qui se produisent dans les tuyaux en raison de changements constants de température, de pression et de divers types de vibrations. L'absence de compensateurs sur les tuyaux peut entraîner des conséquences indésirables telles qu'une modification de la longueur du tuyau, sa dilatation ou sa compression, ce qui conduit ensuite à une percée du pipeline. À cet égard, le problème de la fiabilité des canalisations et des compensateurs fait l'objet de la plus grande attention et une recherche est effectuée solutions optimales pour assurer sécurité technique systèmes de rémunération.

Il existe des compensateurs à tuyaux, à presse-étoupe, à lentilles et à soufflet. La plupart d'une manière simple est l'utilisation d'une compensation naturelle due à la flexibilité du pipeline lui-même à l'aide de coudes en forme de U. Les joints de dilatation en forme de U sont utilisés pour la pose de canalisations en hauteur et en canal. Pour eux quand installation aérienne Des supports supplémentaires sont nécessaires et pour les installations de canaux, des chambres spéciales sont nécessaires. Tout cela conduit à une augmentation significative du coût du pipeline et à l’aliénation forcée de zones de terrains coûteux.

Les joints de dilatation du presse-étoupe, qui jusqu'à récemment étaient le plus souvent utilisés dans les réseaux de chauffage russes, présentent également un certain nombre de de sérieuses lacunes. D'une part, le compensateur de presse-étoupe peut compenser les mouvements axiaux de toute ampleur. En revanche, il n'existe actuellement aucun joint d'étanchéité capable d'assurer l'étanchéité des canalisations avec eau chaude et ferry pendant longtemps. À cet égard, un entretien régulier des joints de dilatation du presse-étoupe est nécessaire, mais même cela n'empêche pas les fuites de liquide de refroidissement. Et depuis quand installation souterraine Les caloducs nécessitent des chambres de maintenance spéciales pour l'installation de compensateurs à presse-étoupe ; cela complique et rend considérablement la construction et le fonctionnement de canalisations de chauffage avec des compensateurs de ce type plus compliqués et plus coûteux.

Les compensateurs de lentilles sont principalement utilisés sur les conduites de chauffage et de gaz, les conduites d'eau et d'huile. La rigidité de ces joints de dilatation est telle qu'un effort important est nécessaire pour les déformer. Cependant, les compensateurs de lentilles ont une capacité de compensation très faible par rapport à d'autres types de compensateurs. De plus, l'intensité du travail de leur production est assez élevée et un grand nombre de soudures (causées par la technologie de fabrication) réduisent la fiabilité de ces dispositifs. .

Compte tenu de cette circonstance, l'utilisation de compensateurs de type soufflet, qui ne fuient pas et ne nécessitent pas d'entretien, devient actuellement pertinente. Les compensateurs à soufflet sont de petite taille, peuvent être installés n'importe où dans le pipeline en utilisant n'importe quelle méthode de pose et ne nécessitent pas la construction de chambres spéciales ni d'entretien pendant toute la durée de vie. Leur durée de vie correspond généralement à la durée de vie des canalisations. L'utilisation de compensateurs à soufflet garantit une fiabilité et une protection efficace pipelines contre les charges statiques et dynamiques résultant de déformations, de vibrations et de coups de bélier. Grâce à l'utilisation d'aciers inoxydables de haute qualité dans la fabrication des soufflets, les compensateurs à soufflet sont capables de fonctionner dans les conditions les plus sévères avec des températures des fluides de travail allant du « zéro absolu » à 1000°C et de résister à des pressions de fonctionnement allant du vide à 100 atm, en fonction de la conception et des conditions d'exploitation.

La partie principale du joint de dilatation à soufflet est le soufflet - une coque élastique en métal ondulé qui a la capacité de s'étirer, de se plier ou de se déplacer sous l'influence des changements de température, de la pression et d'autres types de changements. Ils diffèrent les uns des autres par des paramètres tels que les dimensions, la pression et les types de déplacements dans le tuyau (axiaux, de cisaillement et angulaires).

Sur la base de ce critère, les compensateurs sont divisés en axiaux, de cisaillement, angulaires (rotatifs) et universels.

Les soufflets des compensateurs modernes se composent de plusieurs fines couches en acier inoxydable, formés par pressage hydraulique ou conventionnel. Les joints de dilatation multicouches neutralisent l'impact haute pression Et diverses sortes vibrations sans provoquer de forces de réaction, elles-mêmes provoquées par des déformations.

La société Kronstadt (Saint-Pétersbourg), représentant officiel du fabricant danois Belman Production A/S, fournit marché russe compensateurs à soufflet spécialement conçus pour les réseaux de chaleur. Ce type de compensateur est largement utilisé dans la construction de réseaux de chaleur en Allemagne et en Scandinavie.

La conception de ce compensateur présente un certain nombre de caractéristiques distinctives.

Premièrement, toutes les couches du soufflet sont en acier inoxydable de haute qualité AISI 321 (analogique 08Х18Н10Т) ou AISI 316 TI (analogue 10Х17Н13М2Т). Actuellement, dans la construction de réseaux de chaleur, on utilise souvent des joints de dilatation dans lesquels les couches internes du soufflet sont constituées d'un matériau de moindre qualité que les couches externes. Cela peut conduire au fait qu'en cas de dommages, même mineurs, à la couche externe, ou en cas de petit défaut soudure, de l'eau, qui contient du chlore, de l'oxygène et divers sels, pénétrera à l'intérieur du soufflet et après un certain temps, il s'effondrera. Bien entendu, le coût d'un soufflet dont seules les couches extérieures sont en acier de haute qualité est légèrement inférieur. Mais cette différence de prix ne peut être comparée au coût des travaux dans le cas remplacement d'urgence compensateur défaillant.

Deuxièmement, les compensateurs Belman sont équipés à la fois d'un boîtier de protection externe qui protège le soufflet des dommages mécaniques et d'un tuyau interne qui protège les couches internes du soufflet des effets des particules abrasives contenues dans le liquide de refroidissement. De plus, la présence d'une protection interne du soufflet empêche le sable de se déposer sur les lentilles du soufflet et réduit la résistance à l'écoulement, ce qui est également important lors de la conception d'une conduite de chauffage.

La facilité d'installation est une autre caractéristique distinctive des joints de dilatation Belman. Ce compensateur, contrairement à ses analogues, est fourni entièrement prêt à être installé dans le réseau de chaleur : la présence d'un dispositif de fixation spécial permet de monter le compensateur sans recourir à aucun étirement préalable et ne nécessite pas de chauffage supplémentaire de la section du réseau de chaleur avant l'installation. . Le compensateur est équipé d'un dispositif de sécurité qui protège le soufflet de la torsion lors de l'installation et évite une compression excessive du soufflet pendant le fonctionnement.

Dans les cas où l'eau circulant dans le pipeline contient beaucoup de chlore ou peut pénétrer dans le compensateur eaux souterraines, Belman propose un soufflet dont les couches extérieure et intérieure sont constituées d'un alliage spécial particulièrement résistant aux substances agressives. Pour installation sans canal Pour les réseaux de chauffage, ces compensateurs sont réalisés en mousse polyuréthane isolante et sont équipés d'un système de télécommande en ligne.

Tous les avantages ci-dessus des compensateurs pour réseaux de chaleur produits par Belman, associés à haute qualité fabrication, nous permettent de garantir un fonctionnement sans problème du soufflet pendant au moins 30 ans.

Littérature:

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Polyakov V. « Localisation de la déformation des tuyaux à l'aide de compensateurs à soufflet », « Industrial Vedomosti » n° 5-6, mai-juin 2007
Logunov V.V., Polyakov V.L., Slepchenok V.S. « Expérience dans l'utilisation de compensateurs à soufflet axial dans les réseaux de chaleur », magazine Heat Supply News, n° 7, 2007.

L'appareil contient un corps incurvé composé de coudes et de sections droites, constitué de matériau élastique, principalement à partir d'un manchon en tissu de caoutchouc (tuyau), et aux extrémités du corps se trouvent des tuyaux ou des tuyaux avec des brides pour le raccordement aux canalisations du réseau de chauffage, et le matériau du corps élastique est renforcé treillis métallique.

L'invention concerne les systèmes chauffage urbain zones peuplées, entreprises industrielles et chaufferies.

DANS systèmes centralisés approvisionnement en chaleur, une source de chaleur (chaufferie) fournit de la chaleur à plusieurs consommateurs situés à une certaine distance de la source de chaleur et la chaleur est transférée de la source aux consommateurs via des caloducs spéciaux - les réseaux de chaleur.

Le réseau de chaleur est constitué de canalisations en acier reliées par soudage, d'isolation thermique, de dispositifs de compensation des dilatations de température, de vannes d'arrêt et de régulation, de supports mobiles et fixes, etc., p. 253 ou, p.

Lorsque le liquide de refroidissement (eau, vapeur, etc.) circule dans les canalisations, ces dernières s'échauffent et s'allongent. Par exemple, lorsque la température augmente de 100 degrés, l’allongement des canalisations en acier est de 1,2 mm par mètre de longueur.

Les compensateurs sont utilisés pour absorber les déformations des canalisations lorsque la température du liquide de refroidissement change et pour les soulager des contraintes thermiques émergentes, ainsi que pour protéger les raccords installés sur les canalisations de la destruction.

Les canalisations des réseaux de chaleur sont disposées de manière à pouvoir s'allonger librement lorsqu'elles sont chauffées et se raccourcir lorsqu'elles sont refroidies sans surcharger le matériau et les raccords des canalisations.

On connaît des dispositifs de compensation de dilatation thermique, constitués des mêmes canalisations que les colonnes montantes d'eau chaude. Ces compensateurs sont constitués de tuyaux coudés en forme de demi-ondes. De tels appareils ont utilisation limitée, puisque la capacité de compensation des demi-ondes est faible, plusieurs fois inférieure à celle des compensateurs en forme de U. Par conséquent, de tels dispositifs ne sont pas utilisés dans les systèmes d'alimentation en chaleur.

Les dispositifs les plus similaires en termes d'ensemble des caractéristiques sont connus pour compenser la dilatation thermique des réseaux de chaleur à partir de 189, ou p. Les compensateurs connus peuvent être divisés en deux groupes : flexibles radiaux (en forme de U) et axiaux (presse-étoupe). Les joints de dilatation en forme de U sont plus souvent utilisés, car ils ne nécessitent pas d'entretien, mais nécessitent un étirement. Les inconvénients des compensateurs en forme de U comprennent : une résistance hydraulique accrue des sections de réseaux de chaleur, une augmentation du débit des canalisations, la nécessité d'installer des niches, ce qui entraîne une augmentation des coûts d'investissement. Les joints de dilatation du presse-étoupe nécessitent un entretien constant, ils ne peuvent donc être installés que dans des chambres thermiques, ce qui entraîne des coûts de construction plus élevés. Pour compenser les allongements de température, des rotations des réseaux de chaleur sont également utilisées (compensation en L et en Z, Fig. 10.10 et 10.11, p. 183).

Les inconvénients de tels dispositifs de compensation sont la complexité d'installation en présence de compensateurs en forme de U et la complexité de fonctionnement lors de l'utilisation de compensateurs à presse-étoupe, ainsi que la courte durée de vie des canalisations en acier en raison de la corrosion de ces derniers. De plus, avec l'allongement thermique des canalisations, des forces de déformation élastiques apparaissent, des moments de flexion des compensateurs flexibles, y compris des rotations des réseaux de chaleur. C'est pourquoi, lors de l'installation des réseaux de chaleur, des canalisations en acier sont utilisées, car elles sont les plus durables et il est nécessaire d'effectuer des calculs de résistance, p. 169. A noter que les canalisations en acier des réseaux de chaleur sont soumises à une corrosion intense, tant interne qu'externe. Par conséquent, la durée de vie des réseaux de chaleur ne dépasse généralement pas 6 à 8 ans.

Les joints de dilatation en forme de U sont constitués de 4 coudes et de trois sections droites de canalisations en acier reliées par soudage. Grâce à la connexion de ces éléments, un corps incurvé en forme de lettre «P» est formé.

L'auto-compensation des canalisations est réalisée selon un schéma en forme de Z et un schéma en forme de L, Fig. 10.10. et figure 10.11, p.

La conception en forme de Z comprend deux coudes et trois sections droites de pipelines en acier reliées par soudage. Grâce à la connexion de ces éléments, un corps incurvé en forme de lettre «Z» est formé.

Le schéma en forme de L comprend une branche et deux sections droites de pipelines en acier reliées par soudage. Grâce à la connexion de ces éléments, un corps incurvé en forme de lettre « L » est formé.

L'objectif de l'invention est d'augmenter la durée de vie des canalisations d'alimentation et de retour des réseaux de chaleur, de simplifier l'installation des réseaux de chaleur et de créer des conditions dans lesquelles il n'y aura aucune cause conduisant à des contraintes dans les canalisations dues à des extensions de température des canalisations. .

Cet objectif est atteint en ce que le dispositif de compensation de l'allongement thermique des canalisations d'un réseau de chaleur contenant un corps incurvé constitué de coudes et de sections droites de la canalisation diffère du prototype en ce que le corps incurvé des coudes et des sections droites est constitué de matériau élastique. matériau, principalement à partir d'un manchon en tissu de caoutchouc (ou d'un tuyau en caoutchouc, par exemple), et aux extrémités du boîtier se trouvent des buses ou des buses à brides pour le raccordement aux canalisations du réseau de chaleur. Dans ce cas, le matériau élastique à partir duquel le corps incurvé (tuyau) est fabriqué peut être renforcé principalement par un treillis métallique.

L'utilisation du dispositif proposé entraîne une réduction de la consommation des canalisations, une réduction de la taille des niches pour l'installation des joints de dilatation, il n'est pas nécessaire d'étirer les joints de dilatation, c'est-à-dire que les coûts d'investissement sont finalement réduits. De plus, il n'y aura aucune contrainte due à la dilatation de la température dans les canalisations d'alimentation et de retour des réseaux de chaleur ; donc, pour l'installation de réseaux de chaleur, des canalisations en moins matériau résistant que l'acier, on peut notamment utiliser des tuyaux résistant à la corrosion (fonte, verre, plastique, amiante-ciment, etc.), ce qui entraîne une réduction du capital et frais de fonctionnement. La fabrication des canalisations d'alimentation et de retour en matériaux résistants à la corrosion (fonte, verre, etc.) augmente de 5 à 10 fois la durabilité des réseaux de chaleur, ce qui entraîne une réduction des coûts d'exploitation ; en effet, si la durée de vie des canalisations augmente, cela signifie qu'il faudra moins souvent remplacer les canalisations des réseaux de chaleur, et cela signifie qu'il faudra moins souvent creuser une tranchée, enlever les dalles pour recouvrir les canaux pour la pose des réseaux de chaleur. , démonter les canalisations ayant fait leur durée de vie, poser de nouvelles canalisations, recouvrir leur nouvelle isolation thermique, poser les dalles de plancher, remplir la tranchée de terre et effectuer d'autres travaux.

Le dispositif de tours de réseaux de chaleur pour la mise en œuvre de compensations de canalisations en forme de « G » et de « Z » entraîne une réduction des coûts des métaux et simplifie la compensation des extensions de température. Dans ce cas, le manchon en tissu de caoutchouc utilisé pour compenser la dilatation thermique peut être en caoutchouc ou en tuyau ; dans ce cas, le tuyau peut être renforcé (pour plus de solidité), par exemple avec du fil d'acier.

Les manchons (tuyaux) en tissu de caoutchouc sont largement utilisés dans la technologie. Par exemple, des tuyaux flexibles (inserts isolants contre les vibrations) sont utilisés pour empêcher la transmission des vibrations de pompe de circulation pour le système de chauffage p. 107, fig. À l'aide de tuyaux, les lavabos et les éviers sont raccordés aux canalisations d'alimentation en eau chaude et froide. Cependant, dans ce cas, les manchons (tuyaux) en tissu de caoutchouc présentent de nouvelles propriétés, car ils agissent comme des dispositifs de compensation, c'est-à-dire des compensateurs.

La figure 1 montre un dispositif de compensation des allongements thermiques des canalisations du réseau de chaleur, et la figure 2 montre la section 1-1 de la figure 1.

Le dispositif est constitué d'une canalisation 1 de longueur L, en matériau élastique ; un tel pipeline peut être un manchon en caoutchouc, tuyau flexible, tuyau, tuyau renforcé de treillis métallique, canalisation en caoutchouc, etc. A chaque extrémité 2 et 3 de la canalisation 1, est inséré un tuyau 4 et 5, auquel sont fixées rigidement les brides 6 et 7, par exemple par soudage, dans lesquels se trouvent des trous 8 et 9, d'un diamètre égal au diamètre intérieur des tuyaux 4 et 5. Pour assurer la solidité et l'étanchéité du raccordement de la canalisation 1 et des tuyaux 4 et 5, des colliers 10 et 11 sont installés. Chaque collier est serré avec un boulon 12 et un écrou 13. Dans le sur les brides 6 et 7 il y a des trous 14 pour les boulons 31, Fig. 5 avec lesquels les brides 6 et 7 sont reliées aux contre-brides 19 et 20, fixées aux canalisations 15 et 16 du réseau de chauffage (voir Fig. 5 et 6) . Les contre-brides ne sont pas représentées sur les figures 1 et 2. Pour assurer la solidité et l'étanchéité de la connexion entre la canalisation 1 et les canalisations 4 et 5, à la place des colliers 10 et 11, vous pouvez utiliser une autre connexion, par exemple par sertissage.

DANS cet appareil les tuyaux 4 et 5 et les brides 6 et 7 peuvent être en acier et reliés par exemple par soudage. Cependant, il est plus judicieux de réaliser les tuyaux 4 et 5 et les brides 6 et 7 en un seul produit monobloc, par exemple par coulée ou moulage par injection à partir d'un matériau résistant à la corrosion, par exemple la fonte. Dans ce cas, la durabilité du dispositif proposé sera nettement plus grande.

Les figures 3 et 4 montrent une autre version du dispositif proposé. La différence est que les brides 6 et 7 ne sont pas fixées aux tuyaux 4 et 5, et le raccordement des tuyaux 4 et 5 aux canalisations du réseau de chaleur est réalisé par soudage, c'est-à-dire qu'une connexion permanente est assurée. S'il y a des brides 6 et 7 (voir Fig. 1), le raccordement du dispositif proposé à la canalisation du réseau de chaleur s'effectue à l'aide d'un raccord amovible, ce qui est plus pratique lors de l'installation de canalisations.

Avant sa mise en place, le dispositif de compensation des allongements thermiques des canalisations du réseau de chaleur prend la forme d'un corps courbe. Par exemple, la figure 5 montre un boîtier en forme de U. Cette forme est donnée au dispositif proposé en courbant le pipeline 1, voir Fig.1. Lorsqu'il est nécessaire de compenser les allongements en température dus aux rotations, le dispositif proposé prend une forme en L ou en Z. Noter que Forme en Z se compose de deux formes en forme de L.

La figure 5 montre une section de pipeline 15 d'une longueur de L 1 et une section d'un pipeline 16 d'une longueur de L 3 ; Ces tronçons sont situés entre les supports fixes 17 et 18. Entre les canalisations 15 et 16 est proposé un dispositif de compensation des dilatations thermiques de longueur L 2 . L'emplacement de tous les éléments sur la figure 5 est représenté en l'absence de liquide de refroidissement dans les canalisations 15 et 16 et dans le dispositif proposé.

Une contre-bride 19 est fixée rigidement au pipeline 15 (voir Fig. 5), et une contre-bride 20 est fixée de la même manière au pipeline 16.

Après avoir mis en place le dispositif proposé, il est raccordé aux canalisations 15 et 16 à l'aide de boulons 32 et d'écrous, des brides 6 et 7 et des contre-brides 19 et 20 ; Des joints sont installés entre les brides. Sur la figure 5, les pinces 10 et 11 et les boulons 12 ne sont pas représentés.

La figure 5 montre le dispositif proposé pour compenser la dilatation thermique en donnant à la canalisation 1 (voir figure 1) une forme en U, c'est-à-dire en dans ce cas Le dispositif proposé - un corps courbé - est constitué de 4 branches et de 3 tronçons droits.

L'appareil fonctionne comme suit. Lorsqu'un liquide de refroidissement, par exemple de l'eau chaude, est fourni au dispositif proposé et aux canalisations 15 et 16, les canalisations 15 et 16 chauffent et s'allongent (voir Fig. 6). Le pipeline 15 est prolongé du montant L 1 ; la longueur du pipeline 15 sera égale à . Lorsque la canalisation 15 est allongée, elle se déplace vers la droite, et en même temps les brides 19, le tuyau 4 et une partie de la canalisation 1, qui sont reliées entre elles, se déplacent vers la droite (les pinces 10 et 11 ne sont pas représentées sur les figures 5 et 6). Dans le même temps, le pipeline 16 est prolongé du montant L 3, la longueur du pipeline 16 sera égale à . Dans ce cas, les brides 7 et 20, le tuyau 5 et une partie du pipeline 1 reliée au tuyau 5 se déplaceront vers la gauche du montant L 3. La distance entre les brides 6 et 7 a diminué et est devenue égale . Dans ce cas, la canalisation 1 reliant les canalisations 4 et 5 (et les canalisations 15 et 16) est pliée et, de ce fait, n'interfère pas avec le mouvement des canalisations 15 et 16. Par conséquent, aucune contrainte ne survient dans les canalisations 15 et 16 en raison de l'allongement du canalisations.

Évidemment, la longueur du pipeline 1 doit être plus de distance L 2 entre les brides 6 et 7 pour pouvoir se plier. Dans ce cas, aucune contrainte n'apparaît dans les canalisations 1, 15 et 16 du fait des allongements thermiques des canalisations 15, 16 et 1.

Il est conseillé d'installer le dispositif proposé de compensation des extensions de température au milieu de sections droites entre supports fixes.

Le dispositif proposé, représenté aux figures 3 et 4, fonctionne de manière similaire ; la seule différence est que le dispositif n'a pas de brides 6 et 7 (Fig. 5), et la connexion des deux tuyaux 4 et 5 avec les canalisations 15 et 16 est réalisée par soudage, c'est-à-dire que dans ce cas une connexion permanente est utilisé (illustré sur la Fig. 7).

La figure 7 montre une section en forme de L du pipeline située entre les supports fixes 21 et 22. La longueur de la section droite du pipeline 23 est égale à L 4 et la longueur du pipeline 24 est égale à L 5 . Le pipeline 1 (voir Fig. 1) est courbé le long d'un rayon R. Le dispositif présenté est légèrement différent du dispositif présenté sur la Fig. 1, à savoir : sur la Fig. 7, il n'y a pas de tuyaux 4 et 5 avec des brides 6 et 7. Le la fonction du tuyau est assurée par les canalisations 23 et 24, c'est-à-dire que les tuyaux sont insérés dans les extrémités 2 et 3 du pipeline 1 (Fig. 1), les colliers 10 et 11 assurent la solidité et l'étanchéité de la connexion des canalisations 1 avec canalisations 23 et 24. Cette conception simplifie quelque peu la fabrication du dispositif proposé, mais complique l'installation réseaux de chauffage, a donc une utilisation limitée. L'emplacement de tous les éléments illustrés sur la figure 7 est représenté en l'absence de liquide de refroidissement dans les canalisations 23, 24 et 1.

Lorsque le liquide de refroidissement est fourni aux canalisations 1, 23 et 24, les canalisations 23 et 24 chauffent et s'allongent (voir Fig. 8). La ligne 23 est prolongée d'un montant L 4 et la ligne 24 est allongée d'un montant L 5 . Dans ce cas, l'extrémité 25 du pipeline 23 se déplace vers le haut et l'extrémité 26 du pipeline 24 se déplace vers la gauche (voir Fig. 8). Dans ce cas, la canalisation 1 (en matériau élastique), reliant les extrémités 25 et 26 des canalisations 23 et 24, du fait de sa courbure, n'empêche pas le mouvement de la canalisation 23 vers le haut et de la canalisation 24 vers la gauche. Dans ce cas, aucune contrainte de dilatation thermique ne se produit dans les canalisations 1, 23 et 24.

La figure 9 montre une variante du dispositif proposé lorsqu'il est utilisé pour une compensation en Z des dilatations thermiques. La section en forme de Z du pipeline est située entre les supports fixes 26 et 27. La longueur du pipeline 28 est L 6 et la longueur du pipeline 29 est L 8 ; la longueur du dispositif de compensation de dilatation thermique est L 7 Le pipeline 1 est coudé en forme de lettre Z. A chaque extrémité 2 et 3 du pipeline 1, les tuyaux 4 et 5 avec les brides 6 et 7 sont insérés. tuyau 4, les brides 6 et 30 sont reliées solidement et hermétiquement, par exemple à l'aide de boulons et de colliers (voir figure 1). La canalisation 29, le tuyau 5, les brides 7 et 31 sont connectés de la même manière. L'emplacement de tous les éléments sur la figure 9 est représenté en l'absence de liquide de refroidissement dans les canalisations (Fig. 9). Le principe de fonctionnement du dispositif proposé est similaire au dispositif discuté précédemment, voir les figures 1 à 8.

Lorsque le liquide de refroidissement est fourni aux tuyaux 28, 1 et 29 (voir Fig. 10), les tuyaux 28, 1 et 29 chauffent et s'allongent. La canalisation 28 est prolongée vers la droite du montant L 6 ; simultanément les brides 6 et 30, le tuyau 4 et l'extrémité 2 du pipeline 1 se déplacent vers la droite (c'est-à-dire que la partie du pipeline 1 attachée au tuyau 4 se déplace, puisque ces éléments sont reliés entre eux et au pipeline 28. De même, le pipeline 29 est prolongés vers la gauche du montant L 8 ; en même temps, les brides 7 et 31, le tuyau 5 et l'extrémité 3 du pipeline 1 se déplacent vers la gauche (c'est-à-dire que la partie du pipeline 1 reliée au tuyau 5 se déplace, puisque ces éléments sont reliés entre eux et la canalisation 29. Dans ce cas, la canalisation 1 ne se plie pas en raison de sa courbure), empêche le mouvement des canalisations 28 et 29. Dans ce cas, aucune contrainte de dilatation thermique ne se produit dans les canalisations 28, 29 et 1. .

Dans toutes les variantes considérées de la conception du dispositif proposé, la longueur de la canalisation L (voir Fig. 1) dépend du diamètre des canalisations du réseau de chaleur, du matériau à partir duquel la canalisation 1 est fabriquée et d'autres facteurs et est déterminé par calcul.

Le pipeline 1 (voir Fig. 1) peut être constitué d'un manchon ondulé en tissu de caoutchouc (tuyau), cependant, les ondulations augmentent la résistance hydraulique du réseau de chauffage, se bouchent avec des particules solides pouvant être présentes dans le liquide de refroidissement, et dans en présence de particules solides, la capacité de compensation d'un tel manchon diminue, donc un tel manchon a une utilisation limitée ; utilisé lorsqu'il n'y a pas de particules solides dans le liquide de refroidissement.

Sur la base de ce qui précède, nous pouvons conclure que le dispositif proposé est durable, plus facile à installer et plus économique par rapport au dispositif connu.

Sources d'informations

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∆l=α l ∆t
où α est le coefficient de dilatation linéaire du métal du tuyau ; pour l'acier a=12-10-6 m/(m °C) ;
je- longueur du pipeline ;
∆t est la différence absolue de température du pipeline avant et après le chauffage (refroidissement) ;
Si le pipeline ne peut pas s'allonger ou se raccourcir librement (et les pipelines technologiques sont exactement comme ça), alors les déformations thermiques provoquent des contraintes de compression dans le pipeline (lors de l'allongement) ou des contraintes de traction (lors du raccourcissement), qui sont déterminées par la formule :
δ=E ξ=E ∆l/l
où E est le module élastique du matériau du tuyau
∆l - allongement relatif (raccourcissement) du tuyau
Si l'on prend E = 2,1 * 105 MN/m2 pour l'acier, alors selon la formule (13) il s'avère que lorsqu'elle est chauffée (refroidie) de 1 °C, la contrainte thermique atteindra 2,5 MN/m2, à = 300 °C la valeur = 750 MN/m2. De ce qui précède, il s'ensuit que les canalisations fonctionnant à des températures variant dans une large plage, afin d'éviter leur destruction, doivent être équipées de dispositifs de compensation capables de percevoir facilement les contraintes thermiques.
En raison de la différence de température entre les produits transportés et l'environnement, les canalisations sont sujettes à des déformations thermiques. En règle générale, les pipelines sont d'une longueur considérable, de sorte que leur déformation thermique globale peut être suffisamment importante pour provoquer une rupture ou un gonflement du pipeline. À cet égard, il est nécessaire de s’assurer de la capacité du pipeline à compenser ces déformations.
Pour compenser les déformations thermiques dans les canalisations de processus, des compensateurs en forme de U, à lentille, ondulés et à presse-étoupe sont utilisés.
Les compensateurs en forme de U (Fig. 5.1) sont largement utilisés pour les canalisations de procédés terrestres, quel que soit leur diamètre. De tels compensateurs ont une grande capacité de compensation ; ils peuvent cependant être utilisés à n'importe quelle pression ;
sont encombrants et nécessitent l'installation de supports spéciaux. Ils sont généralement placés horizontalement et équipés de dispositifs de drainage.
Les compensateurs de lentilles sont utilisés pour les gazoducs à des pressions de fonctionnement allant jusqu'à 1,6 MPa. Leur conception est similaire à celle des compensateurs pour échangeurs de chaleur à calandre.
Les compensateurs ondulés (Fig. 5.2) sont utilisés pour les canalisations avec des fluides non agressifs et modérément agressifs à des pressions allant jusqu'à 6,4 MPa. Un tel joint de dilatation est constitué d'un élément flexible ondulé 4 dont les extrémités sont soudées aux buses 1. Des anneaux de restriction 3 évitent le renflement de l'élément et limitent la flexion de sa paroi. L'élément flexible est protégé de l'extérieur par une enveloppe 2 et comporte un verre 5 à l'intérieur pour réduire la résistance hydraulique du compensateur.
Sur les canalisations en fonte et en matériaux non métalliques, des compensateurs de presse-étoupe sont installés (Fig. 5.3), constitués d'un boîtier 3 monté sur un support 1, d'une garniture 2 et d'un noyau 4. La compensation des déformations thermiques se produit en raison de le mouvement mutuel du boîtier 3 et chambre à air 5. Les joints de dilatation du presse-étoupe ont cependant une capacité de compensation élevée en raison de la difficulté d'assurer l'étanchéité lors du transport de produits inflammables, toxiques et gaz liquéfiés ils ne sont pas utilisés.
Les canalisations sont posées sur des supports dont la distance est déterminée par le diamètre et le matériau des canalisations. Pour les tuyaux en acier d'un diamètre allant jusqu'à 250 mm, cette distance est généralement de 3 à 6 m. Des cintres, des pinces et des supports sont utilisés pour sécuriser les canalisations. Les canalisations constituées de matériaux fragiles (verre, compositions de graphite, etc.) sont posées dans des plateaux solides et des socles solides.

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