Afmetingen n-vormige dilatatievoegen voor verwarmingsnetten. U-vormige uitzettingsvoeg

Het programma is ontworpen om snel het compenserende vermogen van afzonderlijke secties van het leidingtraject te beoordelen, de wanddikte te controleren en de afstand tussen de steunen te berekenen. De leidingen voor bovengrondse, kanaal- en kanaalloze (in de grond) aanleg worden berekend.

Begin nu

Het is heel eenvoudig om met het programma aan de slag te gaan.

Om in het systeem te werken, moet u zich registreren met uw adres. E-mail... Nadat u het adres heeft bevestigd, kunt u ermee inloggen.

Uw gegevens worden op de server opgeslagen en zijn op elk moment voor u beschikbaar. De uitwisseling met de server vindt plaats via een beveiligd protocol.

Berekeningen worden uitgevoerd op de server, de snelheid van hun uitvoering is niet afhankelijk van de prestaties van uw apparaat.

berekende kernel

De kern van het START-softwarepakket wordt gebruikt voor berekeningen.

De rekenkernel wordt gelijktijdig met de release van nieuwe START-versies bijgewerkt.

Met StartExpress kunt u definiëren:

compenserend vermogen van bochten Г-, Z-vorm en P- gevormde uitzettingsvoegen bij het leggen van pijpleidingen boven de grond en in ondergrondse kanalen;
het compenserend vermogen van de windingen van de L-, Z-vormige en U-vormige dilatatievoegen bij kanaalloos leggen pijpleidingen in de grond;
wanddikte of einddruk voor leidingen volgens het gekozen normatieve document;
de afstand tussen de tussenliggende steunen van de pijpleiding op basis van de omstandigheden van sterkte en stijfheid;

De berekening van de windingen van de L-, Z-vormige en U-vormige dilatatievoegen bij het leggen van pijpleidingen boven de grond en in ondergrondse kanalen wordt uitgevoerd voor secties die zich tussen twee vaste (dode) steunen bevinden. Met een bekende afstand tussen de vaste steunen wordt op basis van de toelaatbare compensatiespanningen de benodigde overhang voor de U-vormige compensator, de Z-vormige winding en een korte schouder voor de L-vormige winding bepaald. Dit elimineert de noodzaak voor ontwerpers om verouderde nomogrammen te gebruiken voor L-, Z- en U-vormige secties.

De berekening van L-, Z-vormige en U-vormige bochten voor kanaalloze pijpleidingen in de grond laat een gegeven overhang toe voor een U-vormige compensator of Z-bocht en de lengte van de korte arm van de L-vormige bocht om te bepalen de toelaatbare afstand tussen vaste steunen, dan is de lengte van het in de grond geknepen gedeelte van de pijpleiding, die op een gegeven moment kan worden gecompenseerd temperatuur verschil... U-vormige dilatatievoegen en bochten van L-, Z-vormig met willekeurige hoeken worden overwogen. Voor dezelfde pijpleidingsecties kunt u een verificatieberekening uitvoeren - voor bepaalde afmetingen bepaalt u de spanningen, verplaatsingen en belastingen op vaste steunen.

V momenteel twee soorten elementen zijn beschikbaar voor de gebruiker:

Rechte pijpleidingsecties. Verificatie berekening en selectie wanddikte, berekening van de lengte van de overspanningen.
Leidingcompensatoren van verschillende configuraties (G, Z, U-vormig) en locatie (verticale en horizontale grondlegging, ondergrondse leidinglegging, ondergronds in de grond). Verificatieberekening en selectie van compensatorparameters.

Normatieve documenten op basis waarvan de berekening wordt gemaakt:

RD 10-249-98: Stoomleidingen en heet water
GOST 55596-2013: Verwarmingsnetwerken
CJJ / T 81-2013 - Verwarmingsnetwerken (PRC-standaard)
SNIP 2-05.06-85: Trunk-pijpleidingen
SP 36.13330.2012: Trunk-pijpleidingen
GOST 32388-2013: Procespijplijnen

Gebruikersomgeving

Responsive design respecteert automatisch de huidige schermgrootte en oriëntatie.

De applicatie is geoptimaliseerd om aan te werken verschillende apparaten- van een desktopcomputer naar een smartphone.

Altijd bij de hand, altijd de laatste versie

Om te werken is het voldoende om een internetverbinding te hebben.

Uw gegevens en rekenresultaten worden opgeslagen op de server en u heeft er overal toegang toe.

Er worden tegelijkertijd nieuwe versies uitgebracht voor alle soorten apparaten.

Hoge rekensnelheid

De rekensnelheid is niet afhankelijk van de prestaties van uw apparaat.

Alle berekeningen worden uitgevoerd op servers die zijn uitgerust met de meest laatste versie kernels BEGIN.

Het aantal processors dat voor berekeningen wordt gebruikt, verandert dynamisch afhankelijk van de belasting.

Om thermische uitzettingen te compenseren, komen U-vormige dilatatievoegen het meest voor in verwarmingsnetwerken en elektriciteitscentrales. Ondanks de vele nadelen, waaronder men kan onderscheiden: relatief grote afmetingen (de noodzaak om compenserende nissen te installeren in verwarmingsnetwerken met kanaal leggen), aanzienlijke hydraulische verliezen (in vergelijking met pakkingbus en balg); U-vormige dilatatievoegen hebben ook een aantal voordelen.

De belangrijkste voordelen zijn eenvoud en betrouwbaarheid. Bovendien is dit type dilatatievoegen het best bestudeerd en beschreven in de educatieve, methodologische en referentieliteratuur. Desondanks is het voor jonge ingenieurs die geen gespecialiseerde programma's hebben vaak moeilijk om uitzettingsvoegen te berekenen. Dit komt voornamelijk door een nogal complexe theorie, met de aanwezigheid van een groot aantal correctiefactoren en, helaas, met de aanwezigheid van typefouten en onnauwkeurigheden in sommige bronnen.

Hieronder wordt uitgevoerd gedetailleerde analyse procedures voor het berekenen van een U-vormige compensator uit twee hoofdbronnen, die tot doel hadden mogelijke typefouten en onnauwkeurigheden te identificeren en de resultaten te vergelijken.

Een typische berekening van compensatoren (Fig. 1, a)), voorgesteld door de meeste auteurs, gaat uit van een procedure gebaseerd op het gebruik van de stelling van Castiliano:

waar: jij- potentiële vervormingsenergie van de compensator, E- elasticiteitsmodulus van het buismateriaal, J- axiaal traagheidsmoment van het gedeelte van de uitzettingsvoeg (buis),

waar: s- wanddikte van de bocht,

D N- de buitendiameter van de bocht;

m- buigend moment in het dilatatievoeggedeelte. Hier (vanuit de evenwichtstoestand, Fig. 1 a)):

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

L- volledige lengte van de compensator, J x- axiaal traagheidsmoment van de compensator, J xy- centrifugaal traagheidsmoment van de compensator, S x- statisch moment van de compensator.

Om de oplossing te vereenvoudigen, worden de coördinaatassen overgebracht naar het elastische zwaartepunt (nieuwe assen Xs, ja), dan:

S x = 0, J xy = 0.

Uit (1) verkrijgen we de elastische reboundkracht Px:

De beweging kan worden geïnterpreteerd als het compenserende vermogen van de compensator:

waar: B t- lineaire thermische uitzettingscoëfficiënt (1,2x10 -5 1 / deg voor koolstofstaal);

t N - begintemperatuur (Gemiddelde temperatuur de koudste periode van vijf dagen in de afgelopen 20 jaar);

t Naar- eindtemperatuur ( Maximale temperatuur koelmiddel);

L uch- de lengte van het gecompenseerde gedeelte.

Als we formule (3) analyseren, kunnen we tot de conclusie komen dat de grootste moeilijkheid wordt veroorzaakt door het bepalen van het traagheidsmoment J xs, vooral omdat eerst het zwaartepunt van de compensator moet worden bepaald (met ja s). De auteur stelt redelijkerwijs voor om een benaderende, grafische methode te gebruiken om te bepalen: J xs, rekening houdend met de stijfheidscoëfficiënt (Karmana) k:

De eerste integraal wordt bepaald ten opzichte van de as ja, de tweede ten opzichte van de as ja s(figuur 1). De as van de uitzettingsvoeg is op schaal getekend op millimeterpapier. De hele kromme-as van de compensator L splitst in vele segmenten DS I... Afstand van het midden van de lijn tot de as ja I gemeten met een liniaal.

De stijfheidscoëfficiënt (Karmana) is bedoeld om het experimenteel bewezen effect van lokale afvlakking van de doorsnede van bochten tijdens het buigen weer te geven, waardoor hun compenserend vermogen wordt vergroot. V normatief document de Karman-coëfficiënt wordt bepaald door empirische formules die verschillen van die in,. Stijfheidscoëfficiënt k gebruikt om de gereduceerde lengte te bepalen L prd boogelement, dat altijd groter is dan de werkelijke lengte ik G... In de bron, de Karman-coëfficiënt voor gebogen bochten:

waar: l - buigkarakteristiek.

Hier: R- buig radius.

waar: B- buighoek (in graden).

Voor gelaste en kort gebogen gestempelde ellebogen, stelt de bron voor om andere afhankelijkheden te gebruiken om te bepalen: k:

waar: H- buigkarakteristiek voor gelaste en gestanste bochten.

Hier: R e - de equivalente straal van de gelaste bocht.

Voor kranen uit drie en vier sectoren, b = 15 graden, voor een rechthoekig stopcontact met twee sectoren, wordt voorgesteld om b = 11 deg te nemen.

Opgemerkt moet worden dat in, de coëfficiënt k ? 1.

Reglementair document RD 10-400-01 voorziet in de volgende procedure voor het bepalen van de flexibiliteitscoëfficiënt NAAR R * :

waar NAAR R- flexibiliteitscoëfficiënt zonder rekening te houden met de vervormingsbeperking van de uiteinden van het gebogen gedeelte van de pijpleiding; o - coëfficiënt die rekening houdt met de vervormingsbeperking aan de uiteinden van de gebogen sectie.

In dit geval, als, dan wordt de flexibiliteitscoëfficiënt gelijk aan 1,0 genomen.

De magnitude NAAR P bepaald door de formule:

Hier P - overmatige interne druk, MPa; Et is de elasticiteitsmodulus van het materiaal bij bedrijfstemperatuur, MPa.

Het kan worden aangetoond dat de flexibiliteitsfactor NAAR R * zal meer dan één zijn, daarom is het bij het bepalen van de verkorte lengte van de bocht volgens (7) noodzakelijk om de inverse waarde ervan te nemen.

Laten we ter vergelijking de flexibiliteit van enkele standaardbochten bepalen volgens OST 34-42-699-85, bij overdruk R= 2,2 MPa en modulus E t= 2x 105 MPa. De resultaten zijn samengevat in de onderstaande tabel (tabel nr. 1).

Analyse van de verkregen resultaten, kan worden geconcludeerd dat de procedure voor het bepalen van de flexibiliteitscoëfficiënt volgens RD 10-400-01 een "strenger" resultaat geeft (minder buigzaamheid van de bocht), terwijl bovendien rekening wordt gehouden met de overdruk in de pijpleiding en de elasticiteitsmodulus van het materiaal.

Het traagheidsmoment van de U-vormige compensator (Fig. 1b)) ten opzichte van de nieuwe as ja s J xs gedefinieerd als volgt:

waar: L enzovoort- verminderde lengte van de as van de compensator,

ja s- coördinaat van het zwaartepunt van de compensator:

Maximaal buigend moment m Max(werkt aan de bovenkant van de dilatatievoeg):

waar N- overstek van de uitzettingsvoeg, volgens Fig. 1 b):

H = (m + 2) R.

Maximale spanning in het gedeelte van de buiswand wordt bepaald door de formule:

waarbij: m1 - correctiefactor (veiligheidsfactor), rekening houdend met de toename van spanningen in de gebogen secties.

Voor gebogen bochten, (17)

Voor gelaste bochten. (achttien)

W- weerstandsmoment van de aftakking:

Toegestane spanning (160 MPa voor compensatoren gemaakt van staal 10G 2S, St 3sp; 120 MPa voor staal 10, 20, St 2sp).

Ik wil meteen opmerken dat de veiligheidsfactor (correctie) vrij hoog is en groeit met een toename van de diameter van de pijpleiding. Bijvoorbeeld voor een bocht van 90 ° - 159x6 OST 34-42-699-85 m 1 ? 2.6; voor 90° bocht - 630x12 OST 34-42-699-85 m 1 = 4,125.

Fig. 2.

In het richtsnoer wordt de berekening van een profiel met een U-vormige uitzettingsvoeg, zie Fig. 2, uitgevoerd volgens een iteratieve procedure:

Hier stelt u de afstanden van de as van de uitzettingsvoeg in tot vaste steunen L 1 en L 2 rugleuning V en het vertrek staat vast N. In het proces van iteraties in beide vergelijkingen is het noodzakelijk om te bereiken dat het gelijk wordt; van een paar waarden, wordt de grootste genomen = ik 2. Vervolgens wordt de gewenste uitzettingsvoegoverhang bepaald H:

De vergelijkingen vertegenwoordigen de geometrische componenten, zie Fig. 2:

Componenten van veerkracht, 1 / m 2:

Traagheidsmomenten om de centrale assen x, y.

sterkte parameter: Ben:

[y sk] - toegestane compensatiespanning,

De toelaatbare compensatiespanning [y sk] voor pijpleidingen die zich in het horizontale vlak bevinden, wordt bepaald door de formule:

voor pijpleidingen in verticaal vlak volgens de formule:

waarbij: is de nominale toelaatbare spanning bij bedrijfstemperatuur (voor staal 10G 2C - 165 MPa bij 100 °? t? 200 °, voor staal 20 - 140 MPa bij 100 °? t? 200 °).

D- binnenste diameter,

Ik zou willen opmerken dat de auteurs typefouten en onnauwkeurigheden niet hebben kunnen vermijden. Als we de flexibiliteitsfactor gebruiken NAAR R * (9) in de formules voor het bepalen van de gereduceerde lengte ik enzovoort(25), de coördinaten van de centrale assen en de traagheidsmomenten (26), (27), (29), (30), dan zal een onderschat (onjuist) resultaat worden verkregen, aangezien de flexibiliteitscoëfficiënt NAAR R * volgens (9) is groter dan één en moet worden vermenigvuldigd met de lengte van de gebogen bochten. De gegeven lengte van gebogen bochten is altijd groter dan hun werkelijke lengte (volgens (7)), alleen dan krijgen ze extra flexibiliteit en compenserend vermogen.

Om de procedure voor het bepalen van de geometrische kenmerken volgens (25) h (30) te corrigeren, is het daarom noodzakelijk om de inverse waarde te gebruiken NAAR R *:

NAAR R * = 1 / K R *.

In het ontwerpdiagram in Fig. 2 zijn de compensatorsteunen vast ("kruisen" worden meestal gebruikt om vaste steunen aan te duiden (GOST 21.205-93)). Dit kan de "rekenmachine" ertoe aanzetten om de afstanden te tellen. L 1 , L 2 van vaste steunen, dat wil zeggen, houd rekening met de lengte van het gehele compensatiegedeelte. In de praktijk zijn de zijwaartse bewegingen van de verschuifbare (beweegbare) steunen van het aangrenzende gedeelte van de pijpleiding vaak beperkt; van deze beweegbare, maar beperkte zijwaartse beweging van de steunen en de afstanden moeten worden geteld L 1 , L 2 ... Als u de dwarsbewegingen van de leiding niet over de gehele lengte van de vaste naar de vaste steun belemmert, bestaat het gevaar dat de leidingdelen loskomen van de steunen die zich het dichtst bij de compensator bevinden. Om dit feit te illustreren, toont Fig. 3 de resultaten van de berekening voor de temperatuurcompensatie van een gedeelte van de hoofdleiding DN 800 gemaakt van 17G 2C staal met een lengte van 200 m, een temperatuurverschil van - 46 C ° tot 180 C ° in het MSC Nastran-programma. De maximale zijwaartse beweging van het middelpunt van de compensator is 1.645 m. Een eventuele waterslag vormt ook een extra risico op ontsporing van de leidingsteunen. Daarom is de beslissing over de lengtes L 1 , L 2 voorzichtigheid moet worden genomen.

Afb. 3.

De oorsprong van de eerste vergelijking in (20) is niet helemaal duidelijk. Bovendien klopt het niet qua afmetingen. Inderdaad, tussen haakjes onder het modulusteken worden de waarden opgeteld R x en P ja (ik 4 +…) .

De juistheid van de tweede vergelijking in (20) kan als volgt worden bewezen:

daarvoor is het noodzakelijk dat:

Dit is inderdaad het geval als we stellen

Voor een speciale gelegenheid L 1 = L 2 , R ja =0 met (3), (4), (15), (19) kan men uitkomen op (36). Het is belangrijk om er rekening mee te houden dat in het notatiesysteem y = y s .

Voor praktische berekeningen zou ik de tweede vergelijking in (20) gebruiken in een meer bekende en handige vorm:

waarbij A 1 = A [y ck].

In het specifieke geval wanneer: L 1 = L 2 , R ja =0 (symmetrische compensator):

De voor de hand liggende voordelen van de techniek in vergelijking met zijn grote veelzijdigheid. De compensator in figuur 2 kan asymmetrisch zijn; normativiteit maakt het mogelijk om compensatoren te berekenen, niet alleen voor verwarmingsnetwerken, maar ook voor kritieke pijpleidingen hoge druk, die in het register van RosTekhNadzor staan.

wij zullen uitvoeren vergelijkende analyse de resultaten van het berekenen van U-vormige dilatatievoegen volgens de methoden,. Laten we de volgende initiële gegevens instellen:

a) voor alle dilatatievoegen: materiaal - staal 20; P = 2,0 MPa; E t= 2x 105 MPa; t? 200 °; laden - voorbereidend uitrekken; gebogen bochten volgens OST 34-42-699-85; dilatatievoegen bevinden zich horizontaal, gemaakt van buizen met bont. verwerken;
b) een ontwerpdiagram met geometrische aanduidingen volgens figuur 4;

Afb. 4.

c) de standaardafmetingen van compensatoren zijn samengevat in tabel nr. 2 samen met de resultaten van berekeningen.

Bochten en leidingen van de compensator, D n H s, mm	Maat, zie afb. 4	Voorstrekken, m	Maximale spanning, MPa	Toegestane spanning, MPa
			volgens	volgens	volgens	volgens

Stuur uw goede werk in de kennisbank is eenvoudig. Gebruik het onderstaande formulier

Studenten, afstudeerders, jonge wetenschappers die de kennisbasis gebruiken in hun studie en werk zullen je zeer dankbaar zijn.

geplaatst op http://www.allbest.ru/

Berekening van U-vormige dilatatievoegen

doctoraat SB Gorunovich,

handen. ontwerpgroep Ust-Ilimsk WKK

Om thermische uitzettingen te compenseren, komen U-vormige dilatatievoegen het meest voor in verwarmingsnetwerken en elektriciteitscentrales. Ondanks de vele nadelen, waaronder men kan onderscheiden: relatief grote afmetingen (de noodzaak om compenserende nissen te installeren in verwarmingssystemen met kanaallegging), aanzienlijke hydraulische verliezen (vergeleken met stopbus en balg); U-vormige dilatatievoegen hebben ook een aantal voordelen.

Hieronder volgt een gedetailleerde analyse van de procedure voor het berekenen van de U-vormige compensator uit twee hoofdbronnen, met als doel mogelijke typefouten en onnauwkeurigheden te identificeren en de resultaten te vergelijken.

Een typische berekening van compensatoren (Fig. 1, a)), voorgesteld door de meeste auteurs, gaat uit van een procedure gebaseerd op het gebruik van de stelling van Castiliano:

waar: jij- potentiële vervormingsenergie van de compensator, E- elasticiteitsmodulus van het buismateriaal, J- axiaal traagheidsmoment van het gedeelte van de uitzettingsvoeg (buis),

waar: s- wanddikte van de bocht,

D N- de buitendiameter van de bocht;

m- buigend moment in het dilatatievoeggedeelte. Hier (vanuit de evenwichtstoestand, Fig. 1 a)):

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

L- volledige lengte van de compensator, J x- axiaal traagheidsmoment van de compensator, J xy- centrifugaal traagheidsmoment van de compensator, S x- statisch moment van de compensator.

Om de oplossing te vereenvoudigen, worden de coördinaatassen overgebracht naar het elastische zwaartepunt (nieuwe assen Xs, ja), dan:

S x= 0, J xy = 0.

Uit (1) verkrijgen we de elastische rebound-kracht P x:

De beweging kan worden geïnterpreteerd als het compenserende vermogen van de compensator:

waar: B t- lineaire thermische uitzettingscoëfficiënt (1,2x10 -5 1 / deg voor koolstofstaal);

t N- begintemperatuur (gemiddelde temperatuur van de koudste vijfdaagse week in de afgelopen 20 jaar);

t Naar- eindtemperatuur (maximale temperatuur van de koelvloeistof);

L uch- de lengte van het gecompenseerde gedeelte.

De stijfheidscoëfficiënt (Karmana) is bedoeld om het experimenteel bewezen effect van lokale afvlakking van de doorsnede van bochten tijdens het buigen weer te geven, waardoor hun compenserend vermogen wordt vergroot. In het regelgevende document wordt de Karman-coëfficiënt bepaald met behulp van empirische formules die verschillen van die gegeven in,. Stijfheidscoëfficiënt k gebruikt om de gereduceerde lengte te bepalen L prd boogelement, dat altijd groter is dan de werkelijke lengte ik G... In de bron, de Karman-coëfficiënt voor gebogen bochten:

waar: l - buigkarakteristiek.

Hier: R- buig radius.

waar: B- buighoek (in graden).

Voor gelaste en kort gebogen gestempelde ellebogen, stelt de bron voor om andere afhankelijkheden te gebruiken om te bepalen: k:

waar: H- buigkarakteristiek voor gelaste en gestanste bochten.

Hier: R e - de equivalente straal van de gelaste bocht.

Voor kranen uit drie en vier sectoren, b = 15 graden, voor een rechthoekig stopcontact met twee sectoren, wordt voorgesteld om b = 11 deg te nemen.

Opgemerkt moet worden dat in, de coëfficiënt k ? 1.

Reglementair document RD 10-400-01 voorziet in de volgende procedure voor het bepalen van de flexibiliteitscoëfficiënt NAAR R* :

In dit geval, als, dan wordt de flexibiliteitscoëfficiënt gelijk aan 1,0 genomen.

De magnitude NAAR P bepaald door de formule:

Hier P- overmatige interne druk, MPa; E t is de elasticiteitsmodulus van het materiaal bij bedrijfstemperatuur, MPa.

Het kan worden aangetoond dat de flexibiliteitsfactor NAAR R* zal meer dan één zijn, daarom is het bij het bepalen van de verkorte lengte van de bocht volgens (7) noodzakelijk om de inverse waarde ervan te nemen.

Het traagheidsmoment van de U-vormige compensator (Fig. 1b)) ten opzichte van de nieuwe as ja sJ xs gedefinieerd als volgt:

waar: L enzovoort- verminderde lengte van de as van de compensator,

ja s- coördinaat van het zwaartepunt van de compensator:

Maximaal buigend moment m Max(werkt aan de bovenkant van de dilatatievoeg):

waar N- overstek van de uitzettingsvoeg, volgens Fig. 1 b):

H = (m + 2) R.

De maximale spanning in het gedeelte van de buiswand wordt bepaald door de formule:

waar: m 1 - correctiefactor (veiligheidsfactor), rekening houdend met de toename van spanningen in de gebogen secties.

Voor gebogen bochten, (17)

Voor gelaste bochten. (achttien)

W- weerstandsmoment van de aftakking:

Toegestane spanning (160 MPa voor compensatoren gemaakt van staal 10G 2S, St 3sp; 120 MPa voor staal 10, 20, St 2sp).

Fig. 2. Rekenschema compensator volgens RD 10-400-01.

In het richtsnoer wordt de berekening van een profiel met een U-vormige uitzettingsvoeg, zie Fig. 2, uitgevoerd volgens een iteratieve procedure:

Hier worden de afstanden van de as van de dilatatievoeg tot de vaste steunen ingesteld. L 1 en L 2 rugleuning V en het vertrek staat vast N. In het proces van iteraties in beide vergelijkingen is het noodzakelijk om te bereiken dat het gelijk wordt; van een paar waarden, wordt de grootste genomen = ik 2. Vervolgens wordt de gewenste uitzettingsvoegoverhang bepaald H:

De vergelijkingen vertegenwoordigen de geometrische componenten, zie Fig. 2:

Componenten van veerkracht, 1 / m 2:

Traagheidsmomenten om de centrale assen x, y.

sterkte parameter: Ben:

[y sk] - toegestane compensatiespanning,

De toelaatbare compensatiespanning [y sk] voor pijpleidingen die zich in het horizontale vlak bevinden, wordt bepaald door de formule:

voor pijpleidingen in een verticaal vlak volgens de formule:

waarbij: is de nominale toelaatbare spanning bij bedrijfstemperatuur (voor staal 10G 2C - 165 MPa bij 100 °? t? 200 °, voor staal 20 - 140 MPa bij 100 °? t? 200 °).

D- binnenste diameter,

Ik zou willen opmerken dat de auteurs typefouten en onnauwkeurigheden niet hebben kunnen vermijden. Als we de flexibiliteitsfactor gebruiken NAAR R* (9) in de formules voor het bepalen van de gereduceerde lengte ik enzovoort(25), de coördinaten van de centrale assen en de traagheidsmomenten (26), (27), (29), (30), dan zal een onderschat (onjuist) resultaat worden verkregen, aangezien de flexibiliteitscoëfficiënt NAAR R* volgens (9) is groter dan één en moet worden vermenigvuldigd met de lengte van de gebogen bochten. De gegeven lengte van gebogen bochten is altijd groter dan hun werkelijke lengte (volgens (7)), alleen dan krijgen ze extra flexibiliteit en compenserend vermogen.

Om de procedure voor het bepalen van de geometrische kenmerken volgens (25) h (30) te corrigeren, is het daarom noodzakelijk om de inverse waarde te gebruiken NAAR R*:

NAAR R* = 1 / K R*.

Afb. 3. Resultaten van het berekenen van compensatiespanningen in een gedeelte van de pijpleiding DN 800 met een U-vormige compensator met behulp van het MSC / Nastran-softwarepakket (MPa).

De juistheid van de tweede vergelijking in (20) kan als volgt worden bewezen:

daarvoor is het noodzakelijk dat:

Dit is inderdaad het geval als we stellen

Voor een speciale gelegenheid L 1 = L 2 , R ja=0 met (3), (4), (15), (19) kan men uitkomen op (36). Het is belangrijk om er rekening mee te houden dat in het notatiesysteem y = y s.

Voor praktische berekeningen zou ik de tweede vergelijking in (20) gebruiken in een meer bekende en handige vorm:

waarbij A 1 = A [y ck].

In het specifieke geval wanneer: L 1 = L 2 , R ja=0 (symmetrische compensator):

De voor de hand liggende voordelen van de techniek in vergelijking met zijn grote veelzijdigheid. De compensator in figuur 2 kan asymmetrisch zijn; normativiteit maakt het mogelijk om compensatoren te berekenen, niet alleen voor verwarmingsnetwerken, maar ook voor kritieke hogedrukleidingen, die in het register van RosTekhNadzor staan.

Laten we een vergelijkende analyse uitvoeren van de resultaten van het berekenen van U-vormige compensatoren volgens de methoden. Laten we de volgende initiële gegevens instellen:

a) voor alle dilatatievoegen: materiaal - staal 20; P = 2,0 MPa; E t= 2x 105 MPa; t? 200 °; laden - voorbereidend uitrekken; gebogen bochten volgens OST 34-42-699-85; dilatatievoegen bevinden zich horizontaal, gemaakt van buizen met bont. verwerken;

b) een ontwerpdiagram met geometrische aanduidingen volgens figuur 4;

Afb. 4. Ontwerpschema voor vergelijkende analyse.

c) de standaardafmetingen van compensatoren zijn samengevat in tabel nr. 2 samen met de resultaten van berekeningen.

Bochten en leidingen van de compensator, D n H s, mm	Maat, zie afb. 4	Voorstrekken, m	Maximale spanning, MPa	Toegestane spanning, MPa
					volgens	volgens	volgens	volgens

conclusies

compensator warmte pijpleiding spanning

Door de resultaten van berekeningen te analyseren met behulp van twee verschillende methoden: referentie - en normatieve -, kan men tot de conclusie komen dat ondanks het feit dat beide methoden op dezelfde theorie zijn gebaseerd, het verschil in de resultaten zeer significant is. De geselecteerde standaardafmetingen van compensatoren "passen met een marge" als ze worden berekend door en gaan niet door de toegestane spanningen, als ze worden berekend door. Het meest significante effect op het resultaat wordt gemaakt door de correctiefactor m 1 , waardoor de met de formule berekende spanning 2 of meer keer wordt verhoogd. Bijvoorbeeld voor de compensator in de laatste regel van tabel nr. 2 (van pijp 530Ch12) de coëfficiënt m 1 ? 4,2.

Het beïnvloedt het resultaat en de waarde van de toelaatbare spanning, die aanzienlijk lager is voor staal 20.

In het algemeen blijkt de methode, ondanks de grotere eenvoud, die gepaard gaat met de aanwezigheid van een kleiner aantal coëfficiënten en formules, veel strenger te zijn, vooral in het deel van pijpleidingen met grote diameter.

Voor praktische doeleinden zou ik bij het berekenen van U-vormige dilatatievoegen voor verwarmingsnetwerken een "gemengde" tactiek aanbevelen. De flexibiliteitscoëfficiënt (Karmana) en de toelaatbare spanning moeten worden bepaald volgens de norm, d.w.z.: k = 1 /NAAR R* en dan volgens de formules (9) h (11); [y ck] - volgens formules (34), (35) rekening houdend met KB 10-249-88. De "body" van de techniek moet worden gebruikt volgens, maar zonder rekening te houden met de correctiefactor m 1 , d.w.z.:

waar m Max bepaald door (15) uur (12).

De mogelijke asymmetrie van de compensator, waarmee rekening wordt gehouden, kan worden verwaarloosd, omdat in de praktijk bij het leggen van verwarmingsnetwerken vrij vaak verplaatsbare steunen worden geïnstalleerd, de asymmetrie willekeurig en significante invloed het heeft geen invloed op het resultaat.

Afstand B het is mogelijk om niet te tellen vanaf de dichtstbijzijnde aangrenzende glijdende steunen, maar om te beslissen over de beperking van zijwaartse verplaatsingen al op de tweede of op de derde glijlager, indien gemeten vanaf de as van de compensator.

Met behulp van deze "tactiek" slaat de rekenmachine "twee vliegen in één klap": a) volgt strikt regelgevende documenten, aangezien het "lichaam" van een techniek een speciaal geval is. Het bewijs is hierboven gegeven; b) vereenvoudigt de berekening.

Hieraan kan een belangrijke besparingsfactor worden toegevoegd: om immers een compensator te kiezen uit een 530Ch12 leiding, zie tabel. Nr. 2, volgens het naslagwerk moet de rekenmachine zijn afmetingen minstens 2 keer vergroten, volgens dezelfde huidige regelgeving een echte compensator kan ook met anderhalf keer worden verminderd.

Literatuur

1. Elizarov D.P. Thermische centrales van elektriciteitscentrales. - M.: Energoizdat, 1982.

2. Water verwarmingsnetwerk: Referentiehandleiding op ontwerp / I.V. Belyakin, V.P. Vitaliev, NK Gromov et al., Ed. NK Gromova, EP Shubin. - M.: Energoatomizdat, 1988.

3. Sokolov E.Ya. Verwarming en verwarmingsnetwerken. - M.: Energoizdat, 1982.

4. Normen voor het berekenen van de sterkte van leidingen van warmtenetten (RD 10-400-01).

5. Normen voor het berekenen van de sterkte van stationaire ketels en pijpleidingen voor stoom en warm water (RD 10-249-98).

Geplaatst op Allbest.ru

...

Vergelijkbare documenten

Berekening van de warmtekosten voor verwarming, ventilatie en warmwatervoorziening. Bepaling van de diameter van de pijpleiding, het aantal compensatoren, drukverliezen in lokale weerstanden, drukverliezen over de lengte van de pijpleiding. De keuze van de dikte van de thermische isolatie van de warmtegeleider.

test, toegevoegd 25/01/2013

Bepaling van de waarden van de warmtebelastingen van de regio en jaarlijks verbruik warmte. Selectie van de warmtebron van de bron. Hydraulische berekening van het verwarmingsnet, selectie van netwerk en voedingspompen. Berekening van warmteverliezen, stoomnetwerk, dilatatievoegen en steunkrachten.

scriptie, toegevoegd 07/11/2012

Compensatiemethoden reactief vermogen v elektrische netwerken... Toepassing van statische condensatorbanken. Automatische regelaars afwisselende bekrachtiging van synchrone compensatoren met een dwarse rotorwikkeling. CK-interface programmeren.

proefschrift, toegevoegd 03/09/2012

Basisprincipes van blindvermogencompensatie. Beoordeling van de invloed van ombouwinstallaties op industriële stroomvoorzieningsnetwerken. Ontwikkeling van een werkend algoritme, structureel en schematische diagrammen thyristor reactieve vermogenscompensatoren.

proefschrift, toegevoegd 24-11-2010

Bepaling van warmtestromen voor verwarming, ventilatie en warmwatervoorziening. Gebouw temperatuur grafiek regeling van de warmtebelasting bij verwarming. Berekening van compensatoren en thermische isolatie, hoofdwarmteleidingen van een tweepijps waternetwerk.

scriptie, toegevoegd 22-10-2013

Berekening van een eenvoudige pijpleiding, een techniek om de Bernoulli-vergelijking toe te passen. Bepaling van de diameter van de pijpleiding. Cavitatieberekening van de zuigleiding. Definitie maximale hoogte stijging en maximale stroomsnelheid. Schema van een centrifugaalpomp.

presentatie toegevoegd 29/01/2014

Structurele berekening van een verticale verwarming lage druk met een bundel U-vormige messing buizen met een diameter van d = 160,75 mm. Bepaling van het warmtewisselingsoppervlak en geometrische parameters van de balk. Hydraulische weerstand van het in-line pad.

test, toegevoegd 18-08-2013

Maximale stroom door de hydraulische leiding. Waarden van kinematische viscositeit, equivalente ruwheid en stroomgebied van buizen. Voorlopige beoordeling van het vloeistofstroomregime bij het inlaatgedeelte van de pijpleiding. Berekening van de wrijvingscoëfficiënten.

scriptie toegevoegd op 26-08-2012

Toepassing in voedingssystemen van automatiseringsapparatuur voor stroomsystemen: synchrone compensatoren en elektromotoren, snelheidsregelaars. Berekening van kortsluitstromen; bescherming van hoogspanningslijnen, transformatoren en motoren.

scriptie, toegevoegd 23-11-2012

Bepaling van de buitendiameter van de isolatie van een stalen pijpleiding met stel temperatuur in buitenoppervlak, temperatuur van de lineaire warmteoverdrachtscoëfficiënt van water naar lucht; warmteverlies vanaf 1 m van de leiding. Isolatie geschiktheid analyse.

Berekening van de U-vormige uitzettingsvoeg is om te definiëren minimale maten compensator voldoende om thermische vervormingen van de pijpleiding te compenseren. Door bovenstaand formulier in te vullen, kunt u het compenserende vermogen van de U-vormige dilatatievoeg van de opgegeven afmetingen berekenen.

Het algoritme van dit online programma is gebaseerd op de methodologie voor het berekenen van de U-vormige compensator die wordt gegeven in de Designer's Guide "Ontwerp van verwarmingsnetwerken", uitgegeven door A. A. Nikolaev.

De maximale spanning in de achterkant van de compensator wordt aanbevolen in het bereik van 80 tot 110 MPa.

De optimale verhouding van de overhang van de uitzettingsvoeg tot de buitendiameter van de buis wordt aanbevolen in het bereik H / Dн = (10 - 40), terwijl de overhang van de uitzettingsvoeg in 10DN overeenkomt met de pijpleiding DN350, en de verlenging in 40DN komt overeen met de DN15-leiding.

Het wordt aanbevolen om de optimale verhouding van de breedte van de uitzettingsvoeg tot de overhang te nemen in het bereik L / H = (1 - 1,5), hoewel andere waarden ook kunnen worden genomen.

Als een uitzettingsvoeg te veel nodig is om de berekende thermische rek te compenseren grote maten, kan deze worden vervangen door twee kleinere dilatatievoegen.

Bij het berekenen van de thermische verlengingen van de pijpleiding, moet de temperatuur van het koelmiddel als maximum worden genomen en de temperatuur van de omringende pijpleiding als minimum.

De volgende beperkingen worden geaccepteerd in de berekening:

De pijpleiding is gevuld met water of stoom
De pijpleiding is gemaakt van stalen pijp
Maximale temperatuur werkomgeving niet hoger is dan 200 ° С
De maximale druk in de leiding is niet hoger dan 1,6 MPa (16 bar)
De compensator is geïnstalleerd in een horizontale pijpleiding
De compensator is symmetrisch en de schouders zijn even lang
Vaste steunen worden als absoluut stijf beschouwd
De pijpleiding is niet onderhevig aan winddruk en andere belastingen
Er wordt geen rekening gehouden met de weerstand van de wrijvingskrachten van de beweegbare steunen tijdens thermische rek
Gladde bochten

Het wordt niet aanbevolen om vaste steunen op een afstand van minder dan 10DN van de U-vormige uitzettingsvoeg te plaatsen, omdat de overdracht van het knijpmoment van de steun daarop de flexibiliteit vermindert.

Het wordt aanbevolen om de secties van de pijpleiding van vaste steunen naar de U-vormige compensator van dezelfde lengte te brengen. Als de compensator niet in het midden van de sectie wordt geplaatst en naar een van de vaste steunen wordt verschoven, nemen de krachten van elastische vervorming en spanningen toe met ongeveer 20-40%, in verhouding tot de waarden die zijn verkregen voor de gelokaliseerde compensator middenin.

Om het compenserende vermogen te vergroten, wordt vooraf strekken van de compensator gebruikt. Tijdens de installatie ondervindt de compensator een buigbelasting, bij verwarming neemt het een onbelaste toestand aan en bij maximale temperatuur komt het onder spanning. Voorstrekken van de dilatatievoeg met een hoeveelheid gelijk aan de helft thermische verlenging pijpleiding, stelt u in staat om de compenserende capaciteit te verdubbelen.

Toepassingsgebied

Ter compensatie worden U-vormige dilatatievoegen gebruikt temperatuur verlengingen pijpen op lange rechte secties, als er geen mogelijkheid is tot zelfcompensatie van de pijpleiding vanwege bochten in het verwarmingsnetwerk. De afwezigheid van dilatatievoegen op star gefixeerde pijpleidingen met een variabele temperatuur van het werkmedium zal leiden tot een toename van spanningen die de pijpleiding kunnen vervormen en vernietigen.

Er worden flexibele dilatatievoegen gebruikt

Bij boven het hoofd leggen voor alle leidingdiameters, ongeacht de parameters van het koelmiddel.
Voor inbouw in kanalen, tunnels en gemeenschappelijke collectoren op leidingen van DN25 tot DN200 bij een verwarmingsmediumdruk tot 16 bar.
Voor kanaalloze installatie voor buizen met een diameter van DN25 tot DN100.
Als de maximale temperatuur van het medium hoger is dan 50 ° C

Waardigheid

Hoog compenserend vermogen
Onderhoudsvrij
Eenvoudig te vervaardigen
Lage krachten overgebracht op vaste lagers

Gebreken

Hoog verbruik pijpen
Grote voetafdruk
Hoge hydraulische weerstand

doctoraat S. B. Gorunovich, handen. ontwerpgroep van Ust-Ilimsk CHP

Om thermische uitzettingen te compenseren, komen U-vormige dilatatievoegen het meest voor in verwarmingsnetwerken en elektriciteitscentrales. Ondanks de vele nadelen, waaronder men kan onderscheiden: relatief grote afmetingen (de noodzaak om compenserende nissen te installeren in verwarmingssystemen met kanaallegging), aanzienlijke hydraulische verliezen (vergeleken met stopbus en balg); U-vormige dilatatievoegen hebben ook een aantal voordelen.

Een typische berekening van compensatoren (Fig. 1, a)), voorgesteld door de meeste auteurs ÷, veronderstelt een procedure gebaseerd op het gebruik van de stelling van Castiliano:

waar: jij- potentiële vervormingsenergie van de compensator, E- elasticiteitsmodulus van het buismateriaal, J- axiaal traagheidsmoment van het gedeelte van de uitzettingsvoeg (buis),

;

waar: s- wanddikte van de bocht,

D n- de buitendiameter van de bocht;

m- buigend moment in het dilatatievoeggedeelte. Hier (vanuit de evenwichtstoestand, Fig. 1 a)):

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

L- volledige lengte van de compensator, J x- axiaal traagheidsmoment van de compensator, J xy- centrifugaal traagheidsmoment van de compensator, S x- statisch moment van de compensator.

Om de oplossing te vereenvoudigen, worden de coördinaatassen overgebracht naar het elastische zwaartepunt (nieuwe assen Xs, ja), dan:

S x = 0, J xy = 0.

Uit (1) verkrijgen we de elastische rebound-kracht P x:

De beweging kan worden geïnterpreteerd als het compenserende vermogen van de compensator:

; (4)

waar: t- lineaire thermische uitzettingscoëfficiënt (1,2x10 -5 1 / deg voor koolstofstaal);

t nee- begintemperatuur (gemiddelde temperatuur van de koudste vijfdaagse week in de afgelopen 20 jaar);

t naar- eindtemperatuur (maximale temperatuur van de koelvloeistof);

L uch- de lengte van het gecompenseerde gedeelte.

Als we formule (3) analyseren, kunnen we tot de conclusie komen dat de grootste moeilijkheid wordt veroorzaakt door het bepalen van het traagheidsmoment J xs, vooral omdat eerst het zwaartepunt van de compensator moet worden bepaald (met ja). De auteur stelt redelijkerwijs voor om een benaderende, grafische methode te gebruiken om te bepalen: J xs, rekening houdend met de stijfheidscoëfficiënt (Karmana) k:

De eerste integraal wordt bepaald ten opzichte van de as ja, de tweede ten opzichte van de as ja(figuur 1). De as van de uitzettingsvoeg is op schaal getekend op millimeterpapier. De hele kromme-as van de compensator L splitst in vele segmenten is ik... Afstand van het midden van de lijn tot de as ja ik gemeten met een liniaal.

Stijfheidscoëfficiënt k gebruikt om de gereduceerde lengte te bepalen L prD boogelement, dat altijd groter is dan de werkelijke lengte ik ga... In de bron, de Karman-coëfficiënt voor gebogen bochten:

; (6)

waar: - buigkarakteristiek.

Hier: R- buig radius.

; (7)

waar: α - buighoek (in graden).

Voor gelaste en kort gebogen gestempelde ellebogen, stelt de bron voor om andere afhankelijkheden te gebruiken om te bepalen: k:

waarbij: - buigkarakteristiek voor gelaste en gestanste bochten.

Hier: - equivalente straal van de gelaste bocht.

Voor aftakkingen van drie en vier sectoren, α = 15 deg, voor een rechthoekige bocht met twee sectoren, wordt voorgesteld om α = 11 deg te nemen.

Opgemerkt moet worden dat in, de coëfficiënt k ≤ 1.

Reglementair document RD 10-400-01 voorziet in de volgende procedure voor het bepalen van de flexibiliteitscoëfficiënt Kp *:

waar K p- flexibiliteitscoëfficiënt zonder rekening te houden met de vervormingsbeperking van de uiteinden van het gebogen gedeelte van de pijpleiding;

In dit geval, als, dan wordt de flexibiliteitscoëfficiënt gelijk aan 1,0 genomen.

De magnitude K p bepaald door de formule:

, (10)

waar .

Hier P- overmatige interne druk, MPa; E t is de elasticiteitsmodulus van het materiaal bij bedrijfstemperatuur, MPa.

, (11)

Het kan worden aangetoond dat de flexibiliteitsfactor Kp * zal meer dan één zijn, daarom is het bij het bepalen van de verkorte lengte van de bocht volgens (7) noodzakelijk om de inverse waarde ervan te nemen.

Laten we ter vergelijking de flexibiliteit van enkele standaardbochten bepalen volgens OST 34-42-699-85, bij overdruk R= 2,2 MPa en modulus E t= 2x105 MPa. De resultaten zijn samengevat in de onderstaande tabel (tabel nr. 1).

Het traagheidsmoment van de U-vormige compensator (Fig. 1b)) ten opzichte van de nieuwe as y s J xs gedefinieerd als volgt:

waar: L pr- verminderde lengte van de as van de compensator,

; (13)

ja- coördinaat van het zwaartepunt van de compensator:

Maximaal buigend moment M max(werkt aan de bovenkant van de dilatatievoeg):

; (15)

waar N- overstek van de uitzettingsvoeg, volgens Fig. 1 b):

H = (m + 2) R.

De maximale spanning in het gedeelte van de buiswand wordt bepaald door de formule:

; (16)

waar: m 1- correctiefactor (veiligheidsfactor), rekening houdend met de toename van spanningen in de gebogen secties.