Proračun n-oblika kompenzatora toplinskih mreža. Prednosti i mane dizajna u obliku slova U

Pošaljite svoj dobar rad u bazu znanja je jednostavno. Koristite obrazac ispod

Studenti, postdiplomci, mladi naučnici koji koriste bazu znanja u svom studiranju i radu biće vam veoma zahvalni.

Objavljeno na http://www.allbest.ru/

Proračun dilatacijskih spojeva u obliku slova U

dr.sc. S. B. Gorunovich,

ruke. dizajnerski tim Ust-Ilimsk CHP

Kako bi se kompenzirala toplinska ekspanzija, u toplinskim mrežama i elektranama najčešći su dilatacijski spojevi u obliku slova U. Unatoč brojnim nedostacima, među kojima se mogu izdvojiti: relativno velike dimenzije (potreba za ugradnjom kompenzacijskih niša u mreže grijanja sa polaganje kanala), značajni hidraulički gubici (u poređenju sa punilom i mehovima); Dilatacijski spojevi u obliku slova U također imaju niz prednosti.

Glavne prednosti su jednostavnost i pouzdanost. Osim toga, ovaj tip kompenzatora je najbolje proučavan i opisan u obrazovnoj, metodičkoj i referentnoj literaturi. Unatoč tome, mladim inženjerima koji nemaju specijalizirane programe često je teško izračunati dilatacijske spojeve. To je prvenstveno zbog prilično složene teorije, sa prisustvom velikog broja korektivnih faktora i, nažalost, sa prisustvom grešaka u kucanju i netačnostima u nekim izvorima.

U nastavku se izvodi detaljna analiza procedure za proračun kompenzatora u obliku slova U iz dva glavna izvora, čija je svrha bila identifikacija mogućih grešaka u kucanju i netačnosti, kao i poređenje rezultata.

Tipičan proračun kompenzatora (Sl. 1, a)), koji predlaže većina autora, pretpostavlja proceduru zasnovanu na korišćenju Kastilijanove teoreme:

gdje: U- potencijalna energija deformacije kompenzatora, E- modul elastičnosti materijala cijevi, J- aksijalni moment inercije preseka dilatacije (cevi),

gdje: s- debljina zida krivine,

D n- vanjski prečnik krivine;

M- moment savijanja u dijelu dilatacije. Ovde (iz uslova ravnoteže, slika 1 a)):

M = P yx - P xy + M 0 ; (2)

L- puna dužina kompenzatora, J x- aksijalni moment inercije kompenzatora, J xy- centrifugalni moment inercije kompenzatora, S x- statički moment kompenzatora.

Radi pojednostavljenja rješenja, koordinatne ose se prenose u elastični centar gravitacije (nove ose Xs, Ys), zatim:

S x= 0, J xy = 0.

Iz (1) dobijamo elastičnu odskočnu silu P x:

Kretanje se može protumačiti kao kompenzacijski kapacitet kompenzatora:

gdje: b t- koeficijent linearnog termičkog širenja, (1,2x10 -5 1/deg za ugljične čelike);

t n - početna temperatura (prosječna temperatura najhladniji petodnevni period u posljednjih 20 godina);

t To- konačna temperatura ( Maksimalna temperatura rashladna tečnost);

L uch- dužina kompenziranog dijela.

Analizirajući formulu (3) možemo doći do zaključka da najveću poteškoću izaziva određivanje momenta inercije J xs, pogotovo jer je prvo potrebno odrediti težište kompenzatora (s y s). Autor razumno predlaže korištenje približne, grafičke metode za određivanje J xs, uzimajući u obzir koeficijent krutosti (Karman) k:

Prvi integral je određen u odnosu na osu y, drugi u odnosu na osu y s(sl. 1). Osa dilatacije je nacrtana u mjerilu na milimetarskom papiru. Cijela krivulja kompenzatora L dijeli se na mnoge segmente DS i... Udaljenost od centra linije do ose y i mereno lenjirom.

Koeficijent krutosti (Karmana) treba odražavati eksperimentalno dokazan učinak lokalnog spljoštenja poprečnog presjeka krivina tijekom savijanja, čime se povećava njihova kompenzacijska sposobnost. V normativni dokument Karmanov koeficijent je određen empirijskim formulama drugačijim od onih datih u,. Koeficijent krutosti k koristi se za određivanje smanjene dužine L prd lučni element, koji je uvijek veći od njegove stvarne dužine l G... U izvoru, Karmanov koeficijent za savijene krivine:

gdje je: l - karakteristika savijanja.

ovdje: R- radijus savijanja.

gdje: b- ugao savijanja (u stepenima).

Za zavarene i kratko savijene žigosane koljena, izvor predlaže korištenje drugih ovisnosti za određivanje k:

gdje: h- karakteristika savijanja za zavarene i štancane krivine.

Ovdje: R e - ekvivalentni polumjer zavarene krivine.

Za krivine od tri i četiri sektora b = 15 stupnjeva, za pravokutnu dvosektorsku krivinu predlaže se da se uzme b = 11 stupnjeva.

Treba napomenuti da in, koeficijent k ? 1.

Regulatorni dokument RD 10-400-01 predviđa sljedeću proceduru za određivanje koeficijenta fleksibilnosti TO R* :

gdje TO R- koeficijent fleksibilnosti bez uzimanja u obzir ograničenja deformacije krajeva savijenog dijela cjevovoda; o - koeficijent koji uzima u obzir nepropusnost deformacije na krajevima zakrivljenog presjeka.

U ovom slučaju, ako, onda se koeficijent fleksibilnosti uzima jednakim 1,0.

Količina TO str određena formulom:

Evo P- prekomjerni unutrašnji pritisak, MPa; E t je modul elastičnosti materijala pri Radna temperatura, MPa.

Može se pokazati da je faktor fleksibilnosti TO R* će biti više od jedan, stoga je pri određivanju reducirane dužine krivine prema (7) potrebno uzeti njenu inverznu vrijednost.

Za poređenje, odredimo fleksibilnost nekih standardnih slavina prema OST 34-42-699-85, pri nadpritisku R= 2,2 MPa i modul E t= 2x 10 5 MPa. Rezultati su sažeti u tabeli ispod (tabela br. 1).

Analizirajući dobijene rezultate, može se zaključiti da postupak za određivanje koeficijenta fleksibilnosti prema RD 10-400-01 daje „strožiji“ rezultat (manja fleksibilnost savijanja), uz dodatno uzimanje u obzir viška pritiska u cjevovoda i modula elastičnosti materijala.

Moment inercije kompenzatora u obliku slova U (slika 1 b)) u odnosu na novu osu y sJ xs definiran na sljedeći način:

gdje: L NS- smanjena dužina ose kompenzatora,

y s- koordinata težišta kompenzatora:

Maksimalni moment savijanja M Max(djeluje na vrhu dilatacije):

gdje H- prepust dilatacije, prema sl. 1 b):

H = (m + 2) R.

Maksimalni napon u presjeku zida cijevi određuje se formulom:

gdje: m 1 - faktor korekcije (faktor sigurnosti), uzimajući u obzir povećanje napona u savijenim presjecima.

Za savijene krivine, (17)

Za zavarene krivine. (osamnaest)

W- moment otpora preseka grana:

Dozvoljeno naprezanje (160 MPa za kompenzatore od čelika 10G 2S, St 3sp; 120 MPa za čelike 10, 20, St 2sp).

Želio bih odmah napomenuti da je faktor sigurnosti (korekcija) prilično visok i raste s povećanjem promjera cjevovoda. Na primjer, za zavoj od 90 ° - 159x6 OST 34-42-699-85 m 1 ? 2.6; za krivinu 90° - 630x12 OST 34-42-699-85 m 1 = 4,125.

Slika 2. Shema proračuna kompenzator prema RD 10-400-01.

U dokumentu sa uputstvima, proračun presjeka s dilatacijskim spojem u obliku slova U, vidi sliku 2, se izvodi prema iterativnoj proceduri:

Ovdje se podešavaju udaljenosti od ose dilatacije do fiksnih nosača. L 1 i L 2 naslona V a polazak je određen N. U procesu iteracija u obje jednačine potrebno je postići da ona postane jednaka; od para vrijednosti uzima se najveća = l 2. Zatim se određuje željeni prepust dilatacije H:

Jednačine pokazuju geometrijske komponente, vidi sliku 2:

Komponente otpornih sila, 1 / m 2:

Momenti inercije oko centralnih osa x, y.

Parametar snage A, m:

[y sk] - dozvoljeni napon kompenzacije,

Dozvoljeni kompenzacijski napon [na sk] za cjevovode koji se nalaze u horizontalnoj ravni određena formulom:

za cjevovode smještene u okomitoj ravni prema formuli:

gdje je: nazivno dopušteno naprezanje na radnoj temperaturi (za čelik 10G 2C - 165 MPa na 100°? t? 200°, za čelik 20 - 140 MPa na 100°? t? 200°).

D- unutrašnji prečnik,

Treba napomenuti da autori nisu uspjeli izbjeći greške u kucanju i netačnosti. Ako koristimo faktor fleksibilnosti TO R* (9) u formulama za određivanje redukovane dužine l NS(25), koordinate centralnih osa i momente inercije (26), (27), (29), (30), onda će se dobiti potcijenjen (netačan) rezultat, jer koeficijent fleksibilnosti TO R* prema (9) veći je od jedan i mora se pomnožiti sa dužinom savijenih krivina. Zadata dužina savijenih krivina je uvijek veća od njihove stvarne dužine (prema (7)), tek tada će dobiti dodatnu fleksibilnost i sposobnost kompenzacije.

Stoga, da bi se korigovao postupak određivanja geometrijskih karakteristika prema (25) h (30), potrebno je koristiti inverznu vrijednost TO R*:

TO R* = 1 / K R*.

U dijagramu dizajna na slici 2, nosači kompenzatora su fiksni ("križići" se obično koriste za označavanje fiksnih nosača (GOST 21.205-93)). Ovo može potaknuti "kalkulator" da izbroji udaljenosti. L 1 , L 2 od fiksnih nosača, odnosno uzeti u obzir dužinu cijelog kompenzacijskog dijela. U praksi su bočni pomaci kliznih (pokretnih) nosača susjednog dijela cjevovoda često ograničeni; od ovih pomičnih, ali ograničenih u bočnom kretanju oslonaca i treba računati udaljenosti L 1 , L 2 ... Ako ne ograničite poprečna kretanja cjevovoda duž cijele dužine od fiksnog do fiksna podrška postoji opasnost da se dijelovi cjevovoda koji su najbliži dilatacijskom spoju odlijepe od nosača. Da bi se ilustrovala ova činjenica, na slici 3 prikazani su rezultati proračuna za temperaturnu kompenzaciju dionica magistralnog cjevovoda DN 800 od čelika 17G 2C dužine 200 m, temperaturna razlika od -46 C° do 180 C° u programu MSC Nastran. Maksimalno bočno pomicanje središnje tačke dilatacije je 1.645 m. Potencijalni vodeni udar također predstavlja dodatni rizik od iskakanja iz šina sa nosača cevovoda. Dakle, odluka o dužinama L 1 , L 2 treba uzimati sa oprezom.

Slika 3. Rezultati proračuna kompenzacijskih napona u dijelu cjevovoda DN 800 sa kompenzatorom u obliku slova U primjenom programskog paketa MSC/Nastran (MPa).

Poreklo prve jednačine u (20) nije sasvim jasno. Štaviše, nije dimenzionalno ispravan. Zaista, u zagradama pod znakom modula dodaju se vrijednosti R NS i P y(l 4 +…) .

Ispravnost druge jednadžbe u (20) može se dokazati na sljedeći način:

da bi, neophodno je da:

Ovo je zaista slučaj ako stavimo

Za posebnu priliku L 1 = L 2 , R y=0 koristeći (3), (4), (15), (19), može se doći do (36). Važno je uzeti u obzir da u sistemu notacije u y = y s.

Za praktične proračune koristio bih drugu jednačinu u (20) u poznatijem i pogodnijem obliku:

gdje je A 1 = A [y ck].

U konkretnom slučaju kada L 1 = L 2 , R y=0 (simetrični kompenzator):

Očigledne prednosti tehnike u poređenju sa njom je njena velika svestranost. Kompenzator na slici 2 može biti asimetričan; normativnost omogućava izračunavanje kompenzatora ne samo za mreže grijanja, već i za kritične cjevovode visokog pritiska, koji se nalaze u registru RosTekhNadzora.

Mi ćemo izvršiti komparativna analiza rezultati proračuna dilatacijskih spojeva u obliku slova U prema metodama,. Postavimo sljedeće početne podatke:

a) za sve dilatacije: materijal - čelik 20; P = 2,0 MPa; E t= 2x 10 5 MPa; t?200°; opterećenje - prethodno istezanje; savijene krivine prema OST 34-42-699-85; dilatacije su raspoređene vodoravno, izrađene od cijevi s krznom. obrada;

b) dijagram dizajna sa geometrijskim oznakama prema sl. 4;

Slika 4. Šema proračuna za komparativnu analizu.

c) standardne veličine kompenzatora su sažete u tabeli 2 zajedno sa rezultatima proračuna.

Zavoji i cijevi kompenzatora, D n H s, mm	Veličina, vidi sliku 4	Prethodno istezanje, m	Maksimalni napon, MPa	Dozvoljeno naprezanje, MPa
					prema	prema	prema	prema

zaključci

napon toplotnog cjevovoda kompenzatora

Analizirajući rezultate proračuna korištenjem dvije različite metode: referentne - i normativne -, može se doći do zaključka da je, uprkos činjenici da su obje metode zasnovane na istoj teoriji, razlika u rezultatima vrlo značajna. Odabrane standardne veličine kompenzatora "prolaze sa marginom" ako su izračunate i ne prolaze pored dozvoljenih napona, ako su izračunate po. Najznačajniji uticaj na rezultat ima faktor korekcije m 1 , što povećava napon izračunat po formuli 2 ili više puta. Na primjer, za kompenzator u zadnjem redu tabele br. 2 (iz cijevi 530Ch12) koeficijent m 1 ? 4,2.

Utječe na rezultat i vrijednost dozvoljenog naprezanja, koja je znatno niža za čelik 20.

Općenito, unatoč većoj jednostavnosti, koja je povezana s prisustvom manjeg broja koeficijenata i formula, metoda se pokazuje mnogo rigoroznijom, posebno u dijelu cjevovoda velikog promjera.

U praktične svrhe, pri proračunu dilatacijskih spojeva u obliku slova U za mreže grijanja, preporučio bih "mješovitu" taktiku. Koeficijent fleksibilnosti (Karmana) i dozvoljeni napon treba odrediti prema standardu, tj. k = 1 /TO R* a zatim prema formulama (9) h (11); [y ck] - prema formulama (34), (35) uzimajući u obzir RD 10-249-88. "Tijelo" tehnike treba koristiti prema, ali bez uzimanja u obzir faktora korekcije m 1 , tj.:

gdje M Max određeno (15) h (12).

Moguća asimetrija kompenzatora, koja se uzima u obzir, može se zanemariti, jer se u praksi, pri polaganju toplovodnih mreža, pomični oslonci ugrađuju prilično često, asimetrija je slučajna i značajan uticaj ne utiče na rezultat.

Razdaljina b moguće je računati ne od najbližih susjednih kliznih nosača, već odlučiti o ograničenju bočnih pomaka već na drugom ili trećem klizni ležaj, ako se mjeri od ose kompenzatora.

Koristeći ovu "taktiku", kalkulator "ubija dvije muhe jednim udarcem": a) striktno slijedi regulatorni dokumenti, pošto je "telo" tehnike poseban slučaj. Dokaz je dat gore; b) pojednostavljuje proračun.

Ovome se može dodati važan faktor uštede: na kraju krajeva, da biste odabrali dilatacijski spoj od cijevi 530Ch12, pogledajte tabelu. br. 2, prema referentnoj knjizi, kalkulator će morati povećati svoje dimenzije najmanje 2 puta, prema istom aktuelna regulativa pravi kompenzator se takođe može smanjiti za jedan i po puta.

Književnost

1. Elizarov D.P. Termoelektrane elektrana. - M.: Energoizdat, 1982.

2. Voda grejna mreža: Referentni priručnik o dizajnu / I.V. Belyaikin, V.P. Vitaliev, N.K. Gromov et al., Ed. N.K. Gromova, E.P. Shubin. - M.: Energoatomizdat, 1988.

3. Sokolov E.Ya. Mreže grijanja i grijanja. - M.: Energoizdat, 1982.

4. Standardi za proračun čvrstoće cevovoda toplovodnih mreža (RD 10-400-01).

5. Standardi za proračun čvrstoće stacionarnih kotlova i parovoda i vruća voda(RD 10-249-98).

Objavljeno na Allbest.ru

...

Slični dokumenti

Obračun troškova topline za grijanje, ventilaciju i opskrbu toplom vodom. Određivanje prečnika cevovoda, broja dilatacionih spojeva, gubitaka glave u lokalnim otporima, gubitaka glave duž dužine cevovoda. Izbor debljine toplinske izolacije provodnika topline.

test, dodano 25.01.2013

Određivanje vrijednosti toplinskog opterećenja područja i godišnju potrošnju toplina. Izbor izvora toplote izvora. Hidraulički proračun toplovodne mreže, izbor mrežne i napojne pumpe. Proračun toplinskih gubitaka, parne mreže, dilatacijskih spojeva i potpornih sila.

seminarski rad, dodan 11.07.2012

Metode kompenzacije reaktivna snaga v električne mreže... Primjena statičkih kondenzatorskih baterija. Automatski regulatori naizmjenična pobuda sinhronih kompenzatora s poprečnim namotom rotora. CK programiranje interfejsa.

rad, dodato 09.03.2012

Osnovni principi kompenzacije jalove snage. Procjena uticaja pretvaračkih instalacija na industrijske mreže napajanja. Razvoj funkcionalnog algoritma, strukturne i šematski dijagrami tiristorski kompenzatori jalove snage.

teza, dodana 24.11.2010

Određivanje toplotnih tokova za grijanje, ventilaciju i opskrbu toplom vodom. Zgrada temperaturni graf regulacija toplotnog opterećenja na grijanje. Proračun kompenzatora i toplinske izolacije, magistralnih toplovoda dvocijevne vodovodne mreže.

seminarski rad, dodan 22.10.2013

Proračun jednostavnog cjevovoda, tehnika za primjenu Bernoullijeve jednadžbe. Određivanje prečnika cjevovoda. Proračun kavitacije usisnog voda. Definicija maksimalna visina podizanje i maksimalni protok tečnosti. Dijagram centrifugalne pumpe.

Prezentacija dodata 29.01.2014

Proračun konstrukcije vertikalnog grijača nizak pritisak sa snopom mesinganih cijevi u obliku slova U promjera d = 160,75 mm. Određivanje površine za izmjenu topline i geometrijskih parametara grede. Hidraulički otpor inline putanje.

test, dodano 18.08.2013

Maksimalni protok kroz hidraulični vod. Vrijednosti kinematičke viskoznosti, ekvivalentne hrapavosti i površine protoka cijevi. Preliminarna procjena režima protoka fluida na ulaznoj dionici cjevovoda. Proračun koeficijenata trenja.

seminarski rad, dodan 26.08.2012

Primena u sistemima napajanja uređaja za automatizaciju elektroenergetskih sistema: sinhroni kompenzatori i elektromotori, regulatori brzine. Proračun struja kratkog spoja; zaštita dalekovoda, transformatora i motora.

seminarski rad dodan 23.11.2012

Određivanje vanjskog promjera izolacije čeličnog cjevovoda sa podešenu temperaturu vanjska površina, temperatura linearnog koeficijenta prenosa toplote iz vode u vazduh; gubitak toplote sa 1 m cjevovoda. Analiza prikladnosti izolacije.

Kompenzatori toplotne mreže. Ovaj članak će se fokusirati na odabir i proračun dilatacijskih spojeva za mreže grijanja.

Čemu služe kompenzatori? Počnimo s činjenicom da se pri zagrijavanju bilo koji materijal širi, što znači da se cjevovodi mreža grijanja produžuju kada temperatura rashladne tekućine koja prolazi kroz njih raste. Za nesmetani rad toplinske mreže koriste se dilatacijski spojevi koji kompenziraju izduženje cjevovoda kada su sabijeni i rastegnuti, kako bi se izbjeglo priklještenje cjevovoda i njihovo naknadno smanjenje pritiska.

Treba napomenuti da su za mogućnost širenja i skupljanja cjevovoda dizajnirani ne samo dilatacijski spojevi, već i sistem nosača, koji zauzvrat može biti i "klizni" i "mrtvi". Kako obično u Rusiji visokokvalitetna regulacija toplinskog opterećenja - to jest, kada se temperatura mijenja okruženje, temperatura na izlazu iz izvora topline se mijenja. Na račun regulacija kvaliteta opskrba toplinom - povećava se broj ciklusa ekspanzije-kontrakcije cjevovoda. Vijek trajanja cjevovoda se smanjuje, povećava se rizik od priklještenja. Kvantitativna regulacija opterećenja je sljedeća - temperatura na izlazu iz izvora topline je konstantna. Ako je potrebno promijeniti toplinsko opterećenje, mijenja se brzina protoka rashladne tekućine. U ovom slučaju metal cjevovoda toplinske mreže radi u lakšim uvjetima, ciklusi ekspanzije-kompresije su minimalni, čime se povećava resurs cjevovoda toplinske mreže. Stoga, prije odabira dilatacijskih spojeva, njihove karakteristike i količina moraju se odrediti sa veličinom proširenja cjevovoda.

Formula 1:

δL = L1 * a * (T2-T1) gdje je

δL - dužina izduženja cjevovoda,

mL1 - dužina ravnog dijela cjevovoda (udaljenost između fiksnih nosača),

ma - koeficijent linearne ekspanzije (za željezo je 0,000012), m/deg.

T1 je maksimalna temperatura cjevovoda (uzima se maksimalna temperatura rashladne tekućine),

T2 - minimalna temperatura cjevovod (možete uzeti minimalnu temperaturu okoline), ° C

Na primjer, razmotrimo rješenje elementarnog problema za određivanje vrijednosti izduženja cjevovoda.

Zadatak 1. Odredite za koliko će se povećati dužina ravnog dijela cjevovoda dužine 150 metara, pod uslovom da je temperatura rashladne tekućine 150 °C, a temperatura okoline period grejanja-40 °C.

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

Odgovor: dužina cjevovoda će se povećati za 0,342 metra.

Nakon što odredite količinu istezanja, trebali biste jasno razumjeti kada vam je potreban, a kada ne treba kompenzator. Za definitivan odgovor na ovo pitanje potrebno je da imate jasan dijagram cjevovoda, sa njegovim linearnim dimenzijama i osloncima koji su primijenjeni na njega. Treba jasno shvatiti da promjena smjera cjevovoda može kompenzirati izduženja, drugim riječima, zavoj sa ukupne dimenzije ne manje od veličine kompenzatora, sa ispravan postavljanjem oslonaca, može kompenzirati isto izduženje kao i kompenzator.

I tako, nakon što smo odredili dužinu izduženja cjevovoda, možemo pristupiti odabiru dilatacijskih spojeva, morate znati da svaki dilatacijski spoj ima osnovnu karakteristiku - to je iznos kompenzacije. Zapravo, izbor broja dilatacijskih spojeva svodi se na izbor tipa i karakteristike dizajna dilatacioni spojevi. Za odabir vrste dilatacije potrebno je odrediti prečnik cijevi toplinske mreže na osnovu propusni opseg trube potrebna snaga potrošač toplote.

Tablica 1. Odnos dilatacijskih spojeva u obliku slova U od krivina.

Tablica 2. Odabir broja dilatacijskih spojnica u obliku slova U na osnovu njihove kompenzacijske sposobnosti.

Zadatak 2 Određivanje broja i veličine dilatacijskih spojeva.

Za cevovod prečnika DN 100 dužine pravog preseka od 150 metara, pod uslovom da je temperatura nosača 150°C, a temperatura okoline tokom grejne sezone -40°C, odrediti broj dilatacionih spojeva BL = 0,342 m (vidi zadatak 1) 1 i tabela 2 određene su dimenzijama dilatacija n-oblika (sa dimenzijama 2x2 m može se kompenzirati 0,134 metra izduženja cjevovoda), potrebno je kompenzirati 0,342 metra, dakle Ncomp = bL / ∂x = 0,342 / 0,134 = 2,55, zaokružiti na najbliži cijeli broj u smjeru povećanja i to - potrebna su 3 kompenzatora dimenzija 2x4 metra.

Trenutno, kompenzatori sočiva postaju sve rašireniji, mnogo su kompaktniji od onih u obliku slova U, međutim, brojna ograničenja ne dopuštaju uvijek njihovu upotrebu. Resurs kompenzatora u obliku slova U mnogo je veći od resursa sočiva, zbog loše kvalitete rashladna tečnost. Donji dio kompenzator sočiva je obično "začepljen" muljem, što doprinosi razvoju parking korozije metala kompenzatora.

Proračun dilatacije u obliku slova U je definisati minimalne veličine kompenzator dovoljan da kompenzira termičke deformacije cevovoda. Popunjavanjem gornjeg obrasca moći ćete izračunati kompenzacijski kapacitet dilatacije u obliku slova U zadanih dimenzija.

Algoritam ovog online programa baziran je na metodologiji za proračun kompenzatora u obliku slova U datoj u Priručniku za dizajnere "Projektovanje toplotnih mreža" koji je uredio A. A. Nikolaev.

Maksimalni napon na stražnjoj strani kompenzatora preporučuje se uzimati u rasponu od 80 do 110 MPa.

Optimalni odnos prepusta dilatacije prema spoljašnjem prečniku cevi preporučuje se uzimati u opsegu H / Dn = (10 - 40), dok prepust dilatacije u 10DN odgovara cevovodu DN350, a produžetak u 40DN odgovara cjevovodu DN15.

Optimalni omjer širine dilatacije i njegovog prepusta preporučuje se uzimati u rasponu L / H = (1 - 1,5), iako se mogu prihvatiti i druge vrijednosti.

Ako je dilatacijski spoj potreban previše da bi se kompenzirala izračunata toplinska izduženja velike veličine, može se zamijeniti s dvije manje dilatacijske spojnice.

Prilikom izračunavanja toplinskog izduženja cjevovoda, temperaturu rashladnog sredstva treba uzeti kao maksimum, a temperaturu okolnog cjevovoda kao minimum.

U izračunu su prihvaćena sljedeća ograničenja:

Cjevovod se puni vodom ili parom
Cjevovod je napravljen od čelična cijev
Maksimalna temperatura radno okruženje ne prelazi 200°C
Maksimalni pritisak u cjevovodu ne prelazi 1,6 MPa (16 bara)
Kompenzator je ugrađen u horizontalni cjevovod
Kompenzator je simetričan, a ramena su mu iste dužine
Fiksni nosači se smatraju apsolutno krutim
Cjevovod nije izložen pritisku vjetra i drugim opterećenjima
Otpor sila trenja pokretnih nosača tokom termičkog istezanja se ne uzima u obzir
Glatke krivine

Ne preporučuje se postavljanje fiksnih nosača na udaljenosti manjoj od 10DN od dilatacije u obliku slova U, jer prijenos momenta stezanja nosača na njega smanjuje fleksibilnost.

Preporučljivo je uzeti dijelove cjevovoda od fiksnih nosača do dilatacijske spojnice u obliku slova U iste dužine. Ako je kompenzator postavljen ne u sredini presjeka i pomaknut je prema jednom od fiksnih nosača, tada se sile elastične deformacije i naprezanja povećavaju za oko 20-40%, u odnosu na vrijednosti dobivene za kompenzator smješten u sredini.

Da bi se povećao kapacitet kompenzacije, koristi se prethodno istezanje kompenzatora. Prilikom ugradnje, kompenzator doživljava opterećenje savijanjem, kada se zagrije, preuzima stanje bez naprezanja, a na maksimalnoj temperaturi dolazi u napetost. Preliminarno rastezanje kompenzatora za iznos jednak polovini toplinskog izduženja cjevovoda omogućava udvostručenje njegovog kompenzacijskog kapaciteta.

Područje primjene

Za kompenzaciju se koriste dilatacijski spojevi u obliku slova U temperaturna izduženja cijevi na dugim ravnim dionicama, ako ne postoji mogućnost samokompenzacije cjevovoda zbog zavoja toplinske mreže. Nedostatak dilatacijskih spojeva na kruto fiksiranim cjevovodima s promjenjivom temperaturom radnog medija dovest će do povećanja naprezanja koja mogu deformirati i uništiti cjevovod.

Koriste se fleksibilni dilatacijski spojevi

At polaganje iznad glave za sve prečnike cevi, bez obzira na parametre rashladnog sredstva.
Prilikom polaganja u kanalima, tunelima i zajedničkim kolektorima na cevovodima od DN25 do DN200 pri pritisku medijuma za grejanje do 16 bara.
At polaganje bez kanala za cijevi prečnika od DN25 do DN100.
Ako maksimalna temperatura medija prelazi 50°C

Dostojanstvo

Visok kapacitet kompenzacije
Bez održavanja
Jednostavan za proizvodnju
Male sile koje se prenose na fiksne ležajeve

nedostatke

Velika potrošnja cijevi
Veliki otisak
Visok hidraulički otpor

Danas se primjena dilatacijskih spojeva tipa U ili bilo kojeg drugog provodi ako tvar koja prolazi kroz cjevovod karakterizira temperatura od 200 stupnjeva Celzijusa ili više, kao i visoki tlak.

Opšti opis dilatacionih spojeva

Metalni dilatacioni spojevi su uređaji koji su dizajnirani da kompenzuju ili uravnoteže uticaj različitih faktora na rad cevovodnih sistema. Drugim riječima, glavna svrha ovog proizvoda je osigurati da ne dođe do oštećenja cijevi prilikom transporta tvari duž nje. Takve mreže, koje osiguravaju transport radnog okruženja, gotovo su stalno izložene takvom negativnih uticaja kao toplinsko širenje i pritisak, vibracije i slijeganje temelja.

Za otklanjanje ovih nedostataka potrebno je ugraditi fleksibilne elemente koji se nazivaju kompenzatori. Tip u obliku slova U samo je jedan od mnogih tipova koji se koriste za ovu svrhu.

Šta su elementi u obliku slova U

Odmah treba napomenuti da je tip dijelova u obliku slova U najjednostavnija opcija koja pomaže u rješavanju problema kompenzacije. Ova kategorija uređaja ima najviše širok raspon primjene u smislu indikatora temperature, kao i indikatora tlaka. Za proizvodnju dilatacijskih spojeva u obliku slova U koristi se ili jedna duga cijev, koja je savijena na pravim mjestima, ili se pribjegava zavarivanju nekoliko savijenih, strmo savijenih ili zavarenih zavoja. Ovdje je vrijedno napomenuti da je neke od cjevovoda potrebno povremeno rastavljati radi čišćenja. Za takve slučajeve izrađuju se dilatacije ovog tipa sa spojnim krajevima na prirubnicama.

Budući da je dilatacijski spoj u obliku slova U najjednostavniji dizajn, on ima niz određenih nedostataka. To uključuje visoka potrošnja cijevi za stvaranje elementa, velike dimenzije, potreba za ugradnjom dodatnih nosača, kao i prisutnost zavarenih spojeva.

Zahtjevi i cijena dilatacije

Ako razmatramo ugradnju dilatacijskih spojeva u obliku slova U sa stanovišta materijalnih resursa, onda je njihova ugradnja u sisteme sa veliki prečnik... Potrošnja cijevi i materijalnih sredstava za stvaranje dilatacije bit će previsoka. Ovdje možete uporediti ovu opremu c Djelovanje i parametri ovih elemenata su približno isti, ali trošak instalacije za U-oblik je otprilike dvostruko veći. Glavni razlog za ovaj trošak Novac u činjenici da je potrebno dosta materijala za izgradnju, kao i ugradnja dodatnih nosača.

To Dilatacijski spoj u obliku slova U Uspio sam potpuno neutralizirati pritisak na cjevovod, odakle god dolazio, potrebno je montirati takve uređaje u jednom trenutku sa razlikom od 15-30 stepeni. Ovi parametri su prikladni samo ako temperatura radne tvari unutar mreže ne prelazi 180 stepeni Celzijusa i ne pada ispod 0. Samo u tom slučaju i sa ovom instalacijom uređaj će moći kompenzirati naprezanje na cjevovoda od kretanja tla sa bilo koje tačke.

Proračuni instalacije

Proračun dilatacijskog spoja u obliku slova U je da se otkrije koje će minimalne dimenzije uređaja biti dovoljne da kompenziraju pritisak na cjevovod. Za izvođenje proračuna koriste se određeni programi, međutim, ova operacija se može izvesti čak i putem online aplikacija. Ovdje je glavna stvar pridržavati se određenih preporuka.

Maksimalni napon koji se preporučuje za stražnji dio kompenzatora je u rasponu od 80 do 110 MPa.
Postoji i takav indikator kao što je prevjes dilatacije do vanjskog promjera. Ovaj parametar preporučuje se uzimanje unutar H / Dn = (10 - 40). S takvim vrijednostima, treba imati na umu da će 10Dn odgovarati cjevovodu s indikatorom od 350DN, a 40Dn - cjevovodu s parametrom 15DN.
Također, prilikom izračunavanja dilatacije u obliku slova U, potrebno je uzeti u obzir širinu uređaja do njegovog prevjesa. Optimalne vrijednosti smatraju se L / H = (1 - 1,5). Međutim, ovdje su dozvoljeni i drugi numerički parametri.
Ako se tokom izračunavanja pokaže da je za dati cjevovod potrebno stvoriti preveliki kompenzator ovog tipa, tada se preporučuje odabir druge vrste uređaja.

Ograničenja proračuna

Ako izračune provodi neiskusni stručnjak, onda je bolje upoznati se s nekim ograničenjima koja se ne mogu prekoračiti prilikom izračunavanja ili unosa podataka u program. Za dilatacijski spoj u obliku slova U od cijevi vrijede sljedeća ograničenja:

Radna tvar može biti voda ili para.
Sam cjevovod bi trebao biti napravljen samo od čelične cijevi.
Maksimum indikator temperature za radno okruženje - 200 stepeni Celzijusa.
Maksimalni pritisak koji se opaža u mreži ne bi trebao biti veći od 1,6 MPa (16 bara).
Dilatacijski spoj se može ugraditi samo na horizontalni tip cjevovoda.
Dimenzije dilatacije u obliku slova U moraju biti simetrične, a ramena moraju biti ista.
Mreža cjevovoda ne bi trebala imati dodatna opterećenja (vjetar ili bilo koje drugo).

Instaliranje uređaja

Prvo, ne preporučuje se postavljanje fiksnih nosača dalje od 10DN od samog kompenzatora. To je zbog činjenice da će prijenos momenta štipanja potpore uvelike smanjiti fleksibilnost konstrukcije.

Drugo, preporučljivo je podijeliti sekcije od fiksnog nosača do dilatacijske spojnice u obliku slova U iste dužine, kroz cijelu mrežu. Ovdje je također važno napomenuti da će pomicanje mjesta ugradnje uređaja od središta cjevovoda do jednog od njegovih rubova povećati elastičnu deformacijsku silu, kao i naprezanja za oko 20-40% tih vrijednosti. koji se može dobiti ako se konstrukcija montira u sredini.

Treće, kako bi se dodatno povećala sposobnost kompenzacije, koristi se rastezanje dilatacijskih spojeva u obliku slova U. U trenutku ugradnje, konstrukcija će doživjeti opterećenje savijanja, a kada se zagrije, poprimiće stanje bez naprezanja. Kada temperatura dostigne maksimalna vrijednost, tada će se uređaj ponovo uključiti. Na osnovu toga predložena je metoda istezanja. Preliminarni rad sastoji se u istezanju dilatacije za iznos koji će biti jednak polovini toplinske ekspanzije cjevovoda.

Prednosti i mane dizajna

Ako govorimo općenito o ovoj strukturi, onda možemo s povjerenjem reći da ima takve pozitivne kvalitete kao što su jednostavnost proizvodnje, visoka sposobnost kompenzacije, nema potrebe za održavanjem, napori koji se prenose na nosače su beznačajni. Međutim, među očitim nedostacima ističu se: velika potrošnja materijala i velika količina prostora koji zauzima konstrukcija, visoka stopa hidrauličkog otpora.

dr.sc. S. B. Gorunovich, ruke. projektna grupa Ust-Ilimsk CHP

Kako bi se kompenzirala toplinska ekspanzija, u toplinskim mrežama i elektranama najčešći su dilatacijski spojevi u obliku slova U. Unatoč brojnim nedostacima, među kojima se mogu izdvojiti: relativno velike dimenzije (potreba za ugradnjom kompenzacijskih niša u sustave grijanja s polaganjem kanala), značajni hidraulički gubici (u usporedbi s kutijom za punjenje i mijehom); Dilatacijski spojevi u obliku slova U također imaju niz prednosti.

U nastavku se nalazi detaljna analiza postupka izračunavanja kompenzatora u obliku slova U iz dva glavna izvora, čija je svrha bila identifikacija mogućih grešaka i netočnosti, kao i poređenje rezultata.

Tipičan proračun kompenzatora (Sl. 1, a)), koji predlaže većina autora ÷, pretpostavlja proceduru zasnovanu na korišćenju Kastilijanove teoreme:

gdje: U- potencijalna energija deformacije kompenzatora, E- modul elastičnosti materijala cijevi, J- aksijalni moment inercije preseka dilatacije (cevi),

;

gdje: s- debljina zida krivine,

D n- vanjski prečnik krivine;

M- moment savijanja u dijelu dilatacije. Ovde (iz uslova ravnoteže, slika 1 a)):

M = P y x - P x y + M 0 ; (2)

L- puna dužina kompenzatora, J x- aksijalni moment inercije kompenzatora, J xy- centrifugalni moment inercije kompenzatora, S x- statički moment kompenzatora.

Radi pojednostavljenja rješenja, koordinatne ose se prenose u elastični centar gravitacije (nove ose Xs, Ys), zatim:

S x = 0, J xy = 0.

Iz (1) dobijamo elastičnu odskočnu silu P x:

Kretanje se može protumačiti kao kompenzacijski kapacitet kompenzatora:

; (4)

gdje: α t- koeficijent linearnog termičkog širenja, (1,2x10 -5 1/deg za ugljične čelike);

t n- početna temperatura (prosječna temperatura najhladnije petodnevne sedmice u posljednjih 20 godina);

t to- konačna temperatura (maksimalna temperatura rashladnog sredstva);

L uch- dužina kompenziranog dijela.

Analizirajući formulu (3) možemo doći do zaključka da najveću poteškoću izaziva određivanje momenta inercije J xs, pogotovo jer je prvo potrebno odrediti težište kompenzatora (s y s). Autor razumno predlaže korištenje približne, grafičke metode za određivanje J xs, uzimajući u obzir koeficijent krutosti (Karman) k:

Prvi integral je određen u odnosu na osu y, drugi u odnosu na osu y s(sl. 1). Osa dilatacije je nacrtana u mjerilu na milimetarskom papiru. Cijela krivulja kompenzatora L dijeli se na mnoge segmente Δs i... Udaljenost od centra linije do ose y i mereno lenjirom.

Koeficijent krutosti (Karmana) treba odražavati eksperimentalno dokazan učinak lokalnog spljoštenja poprečnog presjeka krivina tijekom savijanja, čime se povećava njihova kompenzacijska sposobnost. U regulatornom dokumentu, Karmanov koeficijent se utvrđuje korištenjem empirijskih formula koje se razlikuju od onih navedenih u,.

Koeficijent krutosti k koristi se za određivanje smanjene dužine L prD lučni element, koji je uvijek veći od njegove stvarne dužine l g... U izvoru, Karmanov koeficijent za savijene krivine:

; (6)

gdje je: - karakteristika savijanja.

ovdje: R- radijus savijanja.

; (7)

gdje: α - ugao savijanja (u stepenima).

Za zavarene i kratko savijene žigosane koljena, izvor predlaže korištenje drugih ovisnosti za određivanje k:

gdje je: - karakteristika savijanja za zavarene i štancane krivine.

ovdje: - ekvivalentni radijus zavarene krivine.

Za slavine iz tri i četiri sektora, α = 15 stupnjeva, za pravokutnu dvosektorsku krivinu predlaže se α = 11 stupnjeva.

Treba napomenuti da in, koeficijent k ≤ 1.

Regulatorni dokument RD 10-400-01 predviđa sljedeću proceduru za određivanje koeficijenta fleksibilnosti K p *:

gdje K p- koeficijent fleksibilnosti bez uzimanja u obzir ograničenja deformacije krajeva savijenog dijela cjevovoda;

U ovom slučaju, ako, onda se koeficijent fleksibilnosti uzima jednakim 1,0.

Količina K p određena formulom:

, (10)

gdje .

Evo P- prekomjerni unutrašnji pritisak, MPa; E t je modul elastičnosti materijala na radnoj temperaturi, MPa.

, (11)

Može se pokazati da je faktor fleksibilnosti K p *će biti više od jedan, stoga je pri određivanju reducirane dužine krivine prema (7) potrebno uzeti njenu inverznu vrijednost.

Za poređenje, odredimo fleksibilnost nekih standardnih slavina prema OST 34-42-699-85, pri nadpritisku R= 2,2 MPa i modul E t= 2x10 5 MPa. Rezultati su sažeti u tabeli ispod (tabela br. 1).

Moment inercije kompenzatora u obliku slova U (slika 1 b)) u odnosu na novu osu y s J xs definiran na sljedeći način:

gdje: L pr- smanjena dužina ose kompenzatora,

; (13)

y s- koordinata težišta kompenzatora:

Maksimalni moment savijanja M max(djeluje na vrhu dilatacije):

; (15)

gdje H- prepust dilatacije, prema sl. 1 b):

H = (m + 2) R.

Maksimalni napon u presjeku zida cijevi određuje se formulom:

; (16)

gdje: m 1- faktor korekcije (faktor sigurnosti), uzimajući u obzir povećanje napona u savijenim presjecima.