1) Проверяется возможность использования для самокомпенсации Г-образного участка трубопровода диаметром 377 между неподвижными опорами Н8 и Н9 при следующих данных:
– наружный диаметр Dн, мм 377;
– толщина стенки трубы S, мм 9;
– угол поворота, град 90°;
– длина большего плеча lб, м 62,86;
– длина меньшего плеча lм, м 20;
– максимальная температура теплоносителя, °С 150;
– расчетная температура наружного воздуха, tн, °С -29 .
Расчетный угол b=90°-90°=0°; соотношение плеч
; расчетная разность температур Dt=150-(-29)=179 °С.
Определяется: n=3,14 и b=0 °, С=6; А=17; В=2,5.
Определяется значения вспомогательных величин для Dн=377 мм и S=9 мм:
кгс м
2/ °С;
кгсм /мм
2 °С.
Продольное изгибающее компенсационное напряжение в заделке плеча, кгс/мм2, определяется по формуле:
, (1.43)
где С – коэффициент, С = 6;
– вспомогательная величина,
= 0,0905 кгс м/мм
2 °С;
Dt – расчетная разность температур, Dt =179 °С;
l – длина плеча, l = 20 м.
кгс м
2/ °С =47,68 МПа;
Полученное значение не превышает заданного предела
МПа, следовательно, размеры плеч достаточны. Силы упругой деформации в заделке плеча, кгс:
, (1.44)
где А – коэффициент, А=17;
– вспомогательная величина,
=42,3 кгс м
2/ °С.
кгс =3156,86 Н;
, (1.45)
где В – коэффициент, В = 2,5.
кгс =254,77 Н.
2) Проверяется возможность использования для самокомпенсации Г-образного участка трубопровода диаметром 377между неподвижными опорами Н27и Н28 при следующих данных:
– наружный диаметр Dн, мм 377;
– толщина стенки трубы S, мм 9;
– угол поворота, град 90°;
– длина большего плеча lб, м 60,71;
– длина меньшего плеча lм, м 20;
– максимальная температура теплоносителя, °С 150;
– расчетная температура наружного воздуха, tн, °С -29 .
Расчетный угол b=90°-90°=0°; соотношение плеч
; расчетная разность температур Dt =150-(-29) =179 °С.
Определяется: n=3,04 и b=0 °, С=5,8; А=16,7; В=2,65.
Определяется значения вспомогательных величин для Dн=377 мм и S=9 мм:
кгс м
2/ °С;
кгсм /мм
2 °С.
кгс м
2/ °С =46,1 МПа.
Полученное значение не превышает заданного предела
МПа, следовательно, размеры плеч достаточны.
кгс =3101,14 Н;
кгс =269,97 Н.
3) Проверяется возможность использования для самокомпенсации Г-образных участков трубопровода диаметром 194 между неподвижными опорами Н68 и Н69 при следующих данных:
– наружный диаметр Dн, мм 194;
– толщина стенки трубы S, мм 6;
– угол поворота, град 90°;
– длина большего плеча lб, м 49;
– длина меньшего плеча lм, м 35;
– максимальная температура теплоносителя, °С 150;
– расчетная температура наружного воздуха, tн, °С -29 .
Расчетный угол b=90°-90°=0°; соотношение плеч
; расчетная разность температур Dt=150-(-29)=179 °С.
По номограммам /рис. 6, 7 [11]/ определяем значения вспомогательных коэффициентов при n=1,4 и b=0 °, С=3,5; А=12; В=6,8.
Определяем значения вспомогательных величин для Dн=194 мм и S=6 мм /таблица VI.28 [11]/:
кгс м2/ °С; кгсм /мм2 °С.
кгс м2/ °С =14,32 МПа.Полученное значение не превышает заданного предела
МПа, следовательно, размеры плеч достаточны.
кгс =167,56 Н;
кгс =52,09 Н.1.10.3 Определение результирующих горизонтальных усилий на неподвижные опоры
Опоры в тепловых сетях устанавливают для восприятия усилий, возникающих в теплопроводах и передачи их на несущие конструкции или грунт.
Неподвижные опоры предназначены для закрепления трубопровода в отдельных точках, разделения его на независимые по температурным деформациям участки и для восприятия усилий, возникающих на этих участках.
Усилия, воспринимаемые неподвижными опорами, складываются из неуравновешенных сил внутреннего давления, реакции подвижных опор и реакций компенсаторов.
В общем виде горизонтальное усилие,
, Н, действующее на неподвижную опору рассчитывается по формуле: , (1.46)где
- внутреннее давление рабочее, Па;
- площадь поперечного сечения по ;
- коэффициент трения на подвижных опорах, для скользящих опор =0,3;
- удельная нагрузка на единицу длины, Н/м;
- разность длин участков трубопроводов с обеих сторон неподвижной опоры, м;
- разность осевых сил компенсаторов с обеих сторон неподвижной опоры, Н;
- коэффициент, зависящий от направления действия осевых усилий внутреннего давления с обеих сторон опоры, что определяется конфигурацией трубопровода и способом компенсации температурных деформаций.При применении П - образных компенсаторов силы внутреннего давления воспринимаются трубопроводом и на неподвижную опору не передаются. Таким образом, при расчете опор учитываются реакции подвижных опор и реакции компенсаторов.
На концевые неподвижные опоры горизонтальные осевые нагрузки определяются по сумме сил, действующих на опору с одной стороны.
Горизонтальные осевые нагрузки на промежуточные опоры определяются с учетом всех действующих сил по обе стороны опоры. При этом горизонтальные осевые нагрузки на промежуточные опоры должны определяться как разность сумм сил, действующих с каждой стороны опоры, при этом меньшая сумма сил принимается с коэффициентом 0,7, а когда суммы сил с обеих сторон опоры одинаковы, то берется сумма сил с одной стороны с коэффициентом 0,3.
Кроме горизонтальных осевых нагрузок на неподвижные опоры действуют горизонтальные боковые нагрузки, которые учитываются при поворотах трассы и от ответвлений трубопроводов. При двухсторонних ответвлениях трубопроводов боковая нагрузка на опору учитывается только от ответвления с наибольшей нагрузкой.
Неподвижные опоры труб должны рассчитываться на наибольшую горизонтальную нагрузку при различных режимах работы трубопроводов.
В данном проекте выполнен расчет опор (усилий на опоры) для участков трубопроводов основной магистрали.
Используемые расчетные формулы для различных схем из [7] записываются:
- для концевой опоры:
, (1.47)- для промежуточной опоры с равными диаметрами и расстояниями: