На практике расчет максимум изгибающих напряжений производят по специальным номограммам и графикам, для различных стандартных диаметров.
15.1 Определение вылета компенсатора и силы упругой деформации
По номограммам [9] для П-образных компенсаторов определяют по расчетному удлинению
вылет компенсатора Н и силу упругой деформации .Определяем величину теплового удлинения, мм:
, (42)где
– коэффициент линейного расширения, м/п.м. [9]; – температура стенки трубы, °С; – температура монтажа трубопровода, °С; – расстояние между неподвижными опорами, м.При монтаже трубопровода и компенсатора делают предварительную растяжку равной 50% от теплового удлинения:
м. По номограммам подбирают компенсатор [9].Результаты расчета сводятся в таблицу 8.
Таблица 8 – Диаметрические параметры компенсаторов и силы упругой деформации.
Участок | dHхS | L, м | DLp, мм | Н, м | В, м | РК, т/с | РК, Н |
1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 |
Магистраль | |||||||
1-2 | 325х8,0 | 114 | 242 | 4,3 | 2,15 | 1,36 | 13341,6 |
325х8,0 | 172 | 366 | 5,69 | 2,845 | 1,04 | 10202,4 | |
325х8,0 | 70 | 149 | 5,14 | 2,57 | 1,14 | 11183,4 | |
325х8,0 | 90 | 191 | 6,05 | 3,025 | 0,98 | 9613,8 | |
2-3 | 273х7,0 | 60 | 128 | 4,44 | 2,22 | 0,83 | 8142,3 |
273х7,0 | 83 | 176 | 5,44 | 2,72 | 0,85 | 8338,5 | |
3-4 | 273х7,0 | 106 | 225 | 6,45 | 3,225 | 0,59 | 5787,9 |
Окончание таблицы 8 | |||||||
1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 |
273х7,0 | 98 | 208 | 6,18 | 3,09 | 0,62 | 6082,2 | |
273х7,0 | 70 | 149 | 4,87 | 2,435 | 0,75 | 7357,5 | |
4-5 | 219х6,0 | 96 | 204 | 5,46 | 2,73 | 0,42 | 4120,2 |
219х6,0 | 92 | 196 | 5,4 | 2,7 | 0,428 | 4198,68 | |
5-6 | 219х6,0 | 98 | 208 | 5,7 | 2,85 | 0,419 | 4110,39 |
6-7 | 159х4,5 | 74 | 157 | 4,22 | 2,11 | 0,212 | 2079,72 |
7-8 | 133х4,0 | 86 | 183 | 4,3 | 2,15 | 0,136 | 1334,16 |
Ответвления | |||||||
2-14 | 273х7,0 | 94 | 200 | 6 | 3 | 0,64 | 6278,4 |
273х7,0 | 88 | 187 | 5,84 | 2,92 | 0,65 | 6376,5 | |
273х7,0 | 68 | 145 | 4,84 | 2,42 | 0,77 | 7553,7 | |
14-15 | 219х6,0 | 76 | 162 | 4,8 | 2,4 | 0,47 | 4610,7 |
219х6,0 | 69 | 147 | 4,7 | 2,35 | 0,501 | 4914,81 | |
219х6,0 | 102 | 217 | 5,72 | 2,86 | 0,401 | 3933,81 | |
15-16 | 219х6,0 | 92 | 196 | 5,4 | 2,7 | 0,428 | 4198,68 |
16-17 | 159х4,5 | 96 | 204 | 4,99 | 2,495 | 0,182 | 1785,42 |
17-18 | 159х4,5 | 96 | 204 | 4,99 | 2,495 | 0,182 | 1785,42 |
159х4,5 | 88 | 187 | 4,78 | 2,39 | 0,192 | 1883,52 | |
159х4,5 | 59 | 125 | 3,69 | 1,845 | 0,28 | 2746,8 | |
159х4,5 | 60 | 128 | 3,73 | 1,865 | 0,24 | 2354,4 | |
159х4,5 | 50 | 106 | 3,25 | 1,625 | 0,278 | 2727,18 | |
159х4,5 | 59 | 125 | 3,69 | 1,845 | 0,28 | 2746,8 | |
159х4,5 | 52 | 111 | 3,38 | 1,69 | 0,262 | 2570,22 | |
14-19 | 89х4,0 | 52 | 111 | 2,6 | 1,3 | 0,105 | 1030 |
22-17 | 89х4,0 | 69 | 147 | 3,1 | 1,6 | 0,093 | 912 |
23-17 | 89х4,0 | 39 | 83 | 2,28 | 1,1 | 0,12 | 1177 |
9-3 | 108х4,0 | 32 | 68 | 2,13 | 1,1 | 0,235 | 2305 |
10-4 | 159х4,5 | 28 | 60 | 2,8 | 1,4 | 0,34 | 3335 |
12-6 | 133х4,0 | 62 | 132 | 3,5 | 1,8 | 0,165 | 1619 |
13-7 | 108х4,0 | 42 | 89 | 1,625 | 0,8 | 0,28 | 2747 |
11-5 | 133х4,0 | 62 | 132 | 3,5 | 1,8 | 0,165 | 1618,65 |
15.2 Расчет компенсации тепловых удлинений при самокомпенсации на углах поворота
Силы упругой деформации, Н, возникающие в заделках плечей угла поворота, определяются по формулам:
, (43) , (44)где А, В – безразмерные коэффициенты [9];
a – коэффициент линейного расширения стали, мм/м°С, (
мм/м°С);Е – модуль продольной упругости, кПа [9];
lм – длина меньшего плеча, м;
Dt – расчетная разность температур между стенкой трубы и температурой наружного воздуха, °С.
Продольное изгибающее усилие в заделках и на угле, Н, определяется по формуле:
, (45)где С – безразмерный коэффициент;
DН – наружный диаметр трубопровода, м.
Вспомогательные коэффициенты определяются по [9] при
и расчетном соотношении длин большего и меньшего плеч, определяемого по формуле: , (46)Результаты расчета углов поворотов сводятся в таблицу 9.
Таблица 9 – расчет компенсаций тепловых удлинений при самокомпенсации на углах поворота:
№ УП | lпл, м | dHxS | n | , кгс/°С | , кгс м/мм2 °С | А | В | С | sа, sв, sс, кгс/мм2 | Р, кгс | Р, Н |
УП1 | 37 | 0,108 | 3,1 | 0,425 | 0,0259 | 17,0 | 2,55 | 6,00 | 22 | 1 | 10 |
12 | 0,425 | 0,0259 | 1 | 10 | |||||||
УП2 | 37 | 0,133 | 2,6 | 0,809 | 0,0319 | 15,4 | 3,10 | 5,25 | 20 | 2 | 20 |
14 | 0,809 | 0,0319 | 2 | 20 | |||||||
УП3 | 42 | 0,133 | 2,3 | 0,809 | 0,0319 | 14,5 | 3,50 | 4,80 | 14 | 1 | 10 |
18 | 0,809 | 0,0319 | 1 | 10 | |||||||
УП4 | 38 | 0,219 | 1,2 | 5,47 | 0,0526 | 12,0 | 8,75 | 3,20 | 9 | 8 | 78 |
31 | 5,47 | 0,0526 | 8 | 78 | |||||||
УП5 | 30 | 0,159 | 1,0 | 1,560 | 0,0382 | 12,0 | 12,00 | 3,00 | 7 | 4 | 39 |
29 | 1,560 | 0,0382 | 4 | 39 | |||||||
УП6 | 30 | 0,159 | 1,0 | 1,560 | 0,0382 | 12,0 | 12,00 | 3,00 | 7 | 4 | 39 |
29 | 1,560 | 0,0382 | 4 | 39 |
15.2 Определение результирующих горизонтальных усилий на неподвижные опоры
В общем виде результирующее усилие определяется по формуле:
, (47)где
– коэффициент трения на подвижных опорах (для скользящих ); – удельная нагрузка на единицу длины (принимается из [6]); – расстояние от неподвижной опоры до оси компенсатора или до оси угла поворота, м; – реакция компенсатора, действующая на неподвижную опору, Н.При применении П-образных компенсаторов, силы внутреннего давления воспринимаются трубопроводом и не передаются на опору, т.о. при расчете опор учитывается реакция подвижных опор и реакция компенсаторов.
НО подразделяют на концевые, размещаются перед поворотом, т.е. в конце участка трубопровода и промежуточные, размещаемые между двумя смежными участками
Кроме горизонтальных осевых нагрузок, на неподвижные опоры действуют горизонтальные боковые нагрузки, количество учитывается при поворотах трассы и ответвлений трубопровода.
Концевая опора Н19:
Компенсатор К18:
dу=133х4,0
L=43м
Н=4,3м,
=0,136т = 1334,16 Н2. Промежуточная опора Н38:
Компенсатор К35 (Sп):
dу=273х7,0
L=44м.
Н=5,84,
=0,65т = 6376,5 ,НКомпенсатор К34 (Sл):
dу=273х7,0
L=47м.
Н=6,0,
=0,64т = 6278,4 ,Н