Определение вертикальной и горизонтальной нагрузки на неподвижную опору.
Определение вертикальной нагрузки
Нагрузки, действующие на неподвижные опоры, подразделяются на вертикальные и горизонтальные. К вертикальным нагрузкам относятся весовые (Р в ) и компенсационные (Р к), если трубопровод расположен в вертикальной плоскости).
Р в - ql , H, Стр.37 (37)
где q – вес 1 м трубопровода (вес трубы, изоляционной конструкции и воды);
q = q тр + q из + q в Н/м;
l – пролет между подвижными опорами, м.
1 участок: Р в = 1217*13,0 = 15821 Н
7 участок: Р в = 843*11,6 = 9778,8 Н
Аналогично рассчитаем другие участки трубопроводов.
Если неподвижная опора располагается в узле трубопроводов, то необходимо учитывать дополнительную нагрузку от арматуры и сальниковых компенсаторов.
В дипломном проекте необходимо определить нагрузки на 2-3 неподвижные опоры (согласно заданию руководителя). Для заданных опор определить вертикальную нагрузку.
Горизонтальные нагрузки на неподвижные опоры более многообразны. Они возникают под влиянием следующих сил:
силы упругой деформации гибких компенсаторов или самокомпенсации при их растяжке в холодном состоянии или при тепловом удлинении трубопроводов;
силы внутреннего давления при использовании неуравновешенных сальниковых компенсаторов;
силы трения в сальниковых компенсаторах при тепловом удлинении трубопровода;
силы трения в подвижных опорах при тепловом удлинении трубопроводов, прокладываемых в каналах и наземно;
силы трения трубопровода о грунт при бесканальной прокладке.
Сила трения в подвижных опорах.
Н Стр.38 (38)
где μ – коэффициент трения скольжения; принять для скользящих опор μ = 0,3 – сталь по стали; μ = 0,6 – сталь по бетону; для катковых, роликовых, шариковых и подвесных опор μ = 0,1;
q - вес 1 м трубопровода, Н/м;
L 1 – длина трубопровода от неподвижной опоры до компенсатора или от неподвижной опоры до поворота (при самокомпенсации), м.
1 участок: = 0,3*1217*130 = 47463 Н
7 участок: = 0,3*843*120 = 30348 Н
Сила внутреннего давления
Н Стр.38 (39)
где Р раб – рабочее давление теплоносителя, Па;
f 1 и f 2 - большее и меньшее сечение трубы, м.
На поворотах труб на 90° и при закрытых задвижках f 2 = 0.
1 участок: Р вд = 1,6*(58 – 0) = 92,8 Н
7 участок: Р вд = 1,6*(40 – 0) = 64 Н
Таблица 12
|
Наименование нагрузок |
Фактор, вызывающий появление силы |
Наименование силы |
Обозначение силы | ||
|
Вертикальные |
Вес трубопровода |
Силы веса | |||
|
Горизонтальные |
Температурное удлинение трубопроводов |
Силы трения в подвижных опорах | |||
|
Силы упругой деформации при П- образных компенсаторах |
Р к | ||||
|
Внутреннее давление |
Р ВД |
На каждую неподвижную опору осевые усилия действуют слева и справа. В зависимости от направления реакций усилия частично уравновешиваются или суммируются.
Неподвижные опоры, воспринимающие частично уравновешенные горизонтальные осевые усилия, называются разгруженными (промежуточными). Они размещены между смежными прямолинейными участками трубопроводов. Неразгруженные (концевые) опоры размещены на поворотах трубопроводов или перед заглушкой и воспринимают горизонтальные усилия, действующие с одной стороны.
При расчете нагрузок необходимо рассматривать все возможные режимы работы трубопровода от холодного до рабочего состояния.
При определении горизонтальной осевой нагрузки на опору для каждого режима работы трубопровода силы, действующие на неподвижную опору в одном направлении, складываются, а затем из большей суммы сил вычитают меньшую, при этом, учитывая возможные отклонения от расчетных величин, силы трения и силы упругой деформации вычитают с коэффициентом 0,7, чем обеспечивается некоторый запас в расчетной нагрузке на неподвижную опору. При равенстве суммы сил, действующих на опору с обеих сторон, в качестве расчетной принимается одна из сумм с коэффициентом 0,3.
1. Вертикальную нормативную нагрузку на опору труб , следует определять по формуле
Примечания. 1. Пружинные опоры и подвески паропроводов D у ³400 мм в местах, доступных для обслуживания допускается рассчитывать на вертикальную нагрузку без учета веса воды при гидравлическом испытании, предусматривая для этого специальные приспособления для нагрузки опор во время испытания.
2. При размещении опоры в узлах трубопроводов должен дополнительно учитываться вес запорной и дренажной арматуры, компенсаторов, а также вес трубопроводов на прилегающих участках ответвлений, приходящихся на данную опору.
3. Схема нагрузок па опору приведена на чертеже.
Схема нагрузок на опору
1 ‑Труба; 2 - подвижная опора трубы
2. Горизонтальные нормативные осевые , Н, и боковые , Н, нагрузки на подвижные опоры труб от сил трения в опорах нужно определять по формулам:
где m x ,m y - коэффициенты трения в опорах соответственно при перемещении опоры вдоль оси трубопровода и под углом к оси, принимаемые по табл. 1*данного приложения;
Вес 1 м трубопровода в рабочем состоянии, включающий вес трубы, теплоизоляционной конструкции и воды для водяных и конденсатных сетей (вес воды в паропроводах не учитывается), Н/м.
Таблица 1*
Коэффициенты трения
При известной длине тяги коэффициент трения для жесткой подвески следует определять по формуле
где - тепловое удлинение участка трубопровода от неподвижной опоры до компенсатора, мм;
Рабочая длина тяги, мм.
3. Горизонтальные боковые нагрузки с учетом направления их действия должны учитываться при расчете опор, расположенных под гибкими компенсаторами. а также на расстоянии £40D у трубопровода от угла поворота или гибкого компенсатора.
4. При определении нормативной горизонтальной нагрузки на неподвижную опору труб следует учитывать:
4.1. Силы трения в подвижных опорах труб Н, определяемые по формуле
4.2. Силы трения в сальниковых компенсаторах, , Н, определяемые по формулам
, (6)
, (7)
|
рабочее давление теплоносителя (п. 7.6), Па, (но не менее 0,5×10 6 Па); |
||
|
длина слоя набивки по оси сальникового компенсатора, м; |
||
|
наружный диаметр патрубка сальникового компенсатора, м; |
||
|
коэффициент трения набивки о металл, принимаемый равным 0,15; |
||
|
число болтов компенсатора; |
||
|
площадь поперечного сечения набивки сальникового компенсатора, м 2 , определяемая по формуле |
, (8)
Внутренний диаметр корпуса сальникового компенсатора, м.
При определении величины по формуле (6) величину принимают не менее 1×10 6 Па. В качестве расчетной принимают большую из сил, полученных по формулам (6) и (7).
4.3. Неуравновешенные силы внутреннего давления при применении сальниковых компенсаторов , Н, на участках трубопроводов, имеющих запорную арматуру, переходы, углы поворота или заглушки, определяемые по формуле
4.4. Распорные усилия сильфонных компенсаторов от внутреннего давления ,H, определяемые по формуле
, (11)
4.5. Жесткость сильфонных компенсаторов , H,определяемая по формуле
где R - жесткость компенсатора при его сжатии на 1 мм, Н/мм;
Компенсирующая способность компенсатора, мм.
Значения величин R, , принимаются по техническим условиям и рабочим чертежам на компенсаторы.
4.6. Распорные усилия сильфонных компенсаторов при их установке в сочетании с сальниковыми компенсаторами на смежных участках , Н, определяемые по формуле
(13)
4.7. Силы упругой деформации при гибких компенсаторах и при самокомпенсации, определяемые расчетом труб на компенсацию тепловых удлинений.
4.8. Силы трения трубопроводов при перемещении трубы внутри теплоизоляционной оболочки или силы трения оболочки о грунт при бесканальной прокладке трубопроводов, определяемые по специальным указаниям в зависимости от типа изоляции.
5. Горизонтальную осевую нагрузку на неподвижную опору трубы следует определять:
на концевую опору - как сумму сил, действующих на опору (п. 4);
на промежуточную опору - как разность сумм сил, действующих с каждой стороны опоры; при этом меньшая сумма сил, за исключением неуравновешенных сил внутреннего давления, распорных усилий и жесткости сильфонных компенсаторов, принимается с коэффициентом 0,7.
Примечания: 1. При определении суммарной нагрузки на опоры трубопроводов жесткость сильфонных компенсаторов следует принимать с учетом допускаемых техническими условиями на компенсаторы предельных отклонений величин жесткости.
2. Когда суммы сил, действующих с каждой стороны промежуточной неподвижной опоры, одинаковы, горизонтальная осевая нагрузка на опору определяется как сумма сил, действующих с одной стороны опоры с коэффициентом 0,3.
6. Горизонтальную боковую нагрузку на неподвижную опору трубы следует учитывать при поворотах трассы и от ответвлений трубопроводов.
При двухсторонних ответвлениях трубопроводов боковая нагрузка на опору учитывается от ответвлений с наибольшей нагрузкой.
7. Неподвижные опоры труб должны рассчитываться на наибольшую горизонтальную нагрузку при различных режимах работы трубопроводов, в том числе при открытых и закрытых задвижках.
При кольцевой схеме тепловых сетей должна учитываться возможность движения теплоносителя с любой стороны.
Определить горизонтальное осевое усилие H го на неподвижную опору Б. Определить вертикальную нормативную нагрузку F v на подвижную опору.
Схема расчетного участка приведена на рис.6
Трубопровод с d н xS = 200x6 мм. Вес одного погонного метра трубопровода с водой и изоляцией G h = 513 Н. Расстояние между подвижными опорами L = 9 м. Коэффициент трения в подвижных опорах m = 0,4. Реакция компенсатора P к = 9,56кН. Сила упругой деформации угла поворота P х = 0,12 кН.
Расчет горизонтальных усилий H го на опору Б для различных тепловых режимов работы трубопровода выполним по формулам:
H го = P к +m ×G h ×L 1 – 0,7 ×m ×G h ×L 2 = 9560 + 0,4 × 513 × 55 – 0,7 × 0,4 × 513 × 35 = 15818 (Н)
H го = P к +m×G h ×L 2 – 0,7 ×m×G h ×L 1 = 9560 + 0,4 ×513 × 35 – 0,7 × 0,4 × 513 × 55 = 8842 (Н)
H го =P х +m ×G h ×L 2 – 0,7 × (P к + m×G h ×L 1) = 120 + 0,4 × 513 × 35 –
–0,7 × (9560 + 0,4 × 513 × 55) = -7290 (Н)
H го = P х + m×G h ×L 1 – 0,7 × (P к + m×G h ×L 2) = 120 + 0,4 × 513 × 55–
–0,7 × (9560 + 0,4 × 513 × 35) = 6378 (Н)
В качестве расчетного усилия принимаем наибольшее значение H го = 15818 Н =15,818кН. Вертикальную нормативную нагрузку на подвижную опору F v определим по формуле:
F v = G h ×L = 513 ×7 = 3591 Н = 3,591 (кН)
Расчет спускных устройств.
Спускное устройство(клапан) – устройство позволяющие предотвратить возникшее давление в тепловой сети.
Определить диаметры спускных устройств (воздушников и спускников) для участка трубопровода, схема которого приведена на рис.7.
|
 |
Выполним расчеты для левой стороны. Определим приведенный диаметр d red по формуле:
Приняв коэффициент расхода для вентиля m = 0,0144, коэффициент
n = 0,72 при времени опорожнения не более 2 часов, определим диаметр спускного устройства для левой стороны d 1
Выполним аналогичные расчеты и для правой стороны. Диаметр спускного устройства для правой стороны d 2
Определим диаметр штуцера и запорной арматуры d для обеих сторон
Поскольку расчетный диаметр спускного устройства d =18 мм меньше рекомендованного d у =50 мм (см. рекомендации в методическом пособии), к установке принимаем штуцер с наибольшим диаметром из сравниваемых d у =50 мм.
Подбор элеватора
Элеватор (водоструйный насос) – устройство для смешения высокотемпературной воды из теплосети с водой из обратной магистрали системы отопления и создания в последней циркуляционного давления.
Для системы отопления с расчетным расходом сетевой воды на отопление G = 4,7 т/ч и расчетным коэффициентом смешения u р = 2,2, определить диаметр горловины элеватора и диаметр сопла исходя из условия гашения всего располагаемого напора.
Потери напора в системе отопления при расчетном расходе смешанной воды h = 1,5 м. Располагаемый напор в тепловом пункте перед системой отопления H тп = 25м.
Расчетный диаметр горловины d г определяется по формуле:
Расчетную величину диаметра горловины округляем до стандартного диаметра в сторону уменьшения d г = 30 мм. Располагаемый напор перед элеватором H для расчета сопла определяется как разность располагаемого напора перед системой отопления H тп и потерь напора в системе отопления h.
H = H тп – h = 25–1,5 = 23,5 м
Расчетный диаметр сопла определяем по формуле:
(мм)
Выбран элеватор 40с10бк, производительность 3,0 – 5,0 т/ч
1) Максимальна температура воды, поступающей из теплосети - 150 °C;
2) Максимальная температура обратной воды - 70 °C;
3) Максимальное рабочее давление - 10 кгс/см 2 ;
4) Минимальный напор, необходимый для работы элеватора - 1...1,5 кгс/см 2 ;
5) Материал корпуса, штуцера, фланцев – сталь;
6) Материал сопла - латунь (сталь).
Заключение
В данной курсовой работе выполнен расчет тепловых потоков на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение домов микрорайона города.
Произведены расчеты тепловых нагрузок на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение. Построены зависимости данных нагрузок от температуры наружного воздуха. Из графиков тепловых нагрузок видно, что нагрузки на отопление сильно зависят от температуры наружного воздуха; нагрузки на горячего водоснабжения (ГВС), и практически не изменяются на протяжении года.
Определены расчетные расходы теплоносителя, выбраны трубопроводы на каждом участке сети исходя из расходов теплоносителя и допустимых потерь давления на участке. Построен пьезометрический график, и выбрана тепловая изоляция.
Литература и сайты:
1.СНиП 2.01.01-82. Строительная климатология и геофизика/Госстрой СССР М.: Стройиздат, -1997. -140с.
2. СНиП 2.04.07-86*. Тепловые сети -М.: Госстрой, -2001. -48 с.
3.Теплоснабжение/Козин В. Е. и др. -М.: Высшая школа, -1980. -408 с.
4.Соколов Е. Я. Теплофикация и тепловые сети. -М.: Издательство МЭИ, -1999. -472 с.
5.Теплотехнический справочник/Под ред. Юренева В. Н. и Лебедева П. Д. в 2-х т. М.: Энергия. -1995. Т. 1. -744 с.
6.Справочник проектировщика. Проектирование тепловых сетей/Под ред. Николаева А. А. -М.: Стройиздат. -1965. -360 с.
7.Справочник по теплоснабжению и вентиляции /Щёкин Р. В. и др. В 2-х кн. Киев: Будивельник, -1996, Кн. 1. -416 с.
8.Сафонов А. П. Сборник задач по теплофикации и тепловым сетям. -М.: Энергия, -1994. -240 с.
9.Громов Н. К. Абонентские устройства водяных тепловых сетей. -М.: Энергия, -1989. -248 с
10. Теплоснабжение: учебное пособие для студентов.: Высшая школа, 1980 – 408стр. В.Е. Козин, Т.А.Левина, А.П. Марков, И.Б. Пронина, В.А Слемзин
11.В. М. Боровков, А. А. Калютик, В. В. Сергеев. Ремонт теплотехнического оборудования и тепловых сетей.
12. Ширакс З. Э. Теплоснабжение. -М.: Энергия, -1999. -256 с.
13. http://www.twirpx.com/files/tek/warming/
14. http://www.bestreferat.ru/referat-category-92-1.html
15.http://ru.wikipedia.org/wiki/%D2%E5%EF%EB%EE%F2%E5%F5%ED%E8%EA%E0
16. http://dic.academic.ru/dic.nsf/bse/139128/Теплотехника
17.http://www.politerm.com.ru/zuluhydro/help/piezografic_construction
Приложения:
Приложение №1 Значения эквивалентной длиныдля труб при åx = 1
| Размеры труб, мм | l э, м, при k э, м | Размеры труб, мм | l э, м, при k э, м | ||||||
| , мм | , мм | 0,0002 | 0,0005 | 0,001 | , мм | , мм | 0,0002 | 0,0005 | 0,001 |
| 33,5´3,2 | 0,84 | 0,67 | 0,56 | 377´9 | 21,2 | 16,9 | 14,2 | ||
| 38´2,5 | 1,08 | 0,85 | 0,72 | 426´9 | 24,9 | 19,8 | 16,7 | ||
| 45´2,5 | 1,37 | 1,09 | 0,91 | 426´6 | 25,4 | 20,2 | |||
| 57´3 | 1,85 | 1,47 | 1,24 | 480´7 | 29,4 | 23,4 | 19,7 | ||
| 76´3 | 2,75 | 2,19 | 1,84 | 530´8 | 33,3 | 26,5 | 22,2 | ||
| 89´4 | 3,3 | 2,63 | 2,21 | 630´9 | 41,4 | 32,9 | 27,7 | ||
| 108´4 | 4,3 | 3,42 | 2,87 | 720´10 | 48,9 | 38,9 | 32,7 | ||
| 133´4 | 5,68 | 4,52 | 3,8 | 820´10 | 57,8 | 38,7 | |||
| 159´4,5 | 7,1 | 5,7 | 4,8 | 920´11 | 66,8 | 53,1 | 44,7 | ||
| 194´5 | 9,2 | 7,3 | 6,2 | 1020´12 | 76,1 | 60,5 | 50,9 | ||
| 219´6 | 10,7 | 8,5 | 7,1 | 1120´12 | 85,7 | 68,2 | 57,3 | ||
| 273´7 | 14,1 | 11,2 | 9,4 | 1220´14 | 95,2 | 95,2 | 63,7 | ||
| 325´8 | 17,6 | 14,0 | 11,8 | 1420´14 | 115,6 | 91,9 | 77,3 |
Приложение №2 Значение коэффициента k2.
Приложение №3 Технические характеристики основных сетевых насосов.
| Тип насоса | Подача, м 3 /с (м 3 /ч) | Напор, м | Допустимый кавитационный запас, м ст.ж., не менее | Давление на входе в насос, МПа(кгс/см 2) не более | Частота вращения (синхронная), 1/с(1/мин) | Мощность, кВт | К. п. д., %, не менее | Температура перекачиваемой воды, К(°С), не более | Масса насоса, кг |
| СЭ-160-50 СЭ-160-70 СЭ-160-100 СЭ-250-50 СЭ-320-110 СЭ-500-70-11 СЭ-500-70-16 СЭ-500-140 СЭ-800-55-11 СЭ-800-55-16 СЭ-800-100-11 СЭ-800-100-16 СЭ-800-160 СЭ-1250-45-11 СЭ-1250-45-25 СЭ-1250-70-11 СЭ-1250-70-16 СЭ-1250-100 СЭ-1250-140-11 СЭ-1250-140-16 СЭ-1600-50 СЭ-1600-80 СЭ-2000-100 СЭ-2000-140 СЭ-2500-60-11 СЭ-2500-60-25 СЭ-2500-180-16 СЭ-2500-180-10 СЭ-3200-70 СЭ-3200-100 СЭ-3200-160 СЭ-5000-70-6 СЭ-5000-70-10 СЭ-5000-100 СЭ-5000-160 | 0,044(160) 0,044(160) 0,044(160) 0,069(250) 0,089(320) 0,139(500) 0,139(500) 0,139(500) 0,221(800) 0,221(800) 0,221(800) 0,221(800) 0,221(800) 0,347(1250) 0,347(1250) 0,347(1250) 0,347(1250) 0,347(1250) 0,347(1250) 0,347(1250) 0,445(1600) 0,445(1600) 0,555(2000) 0,555(2000) 0,695(2500) 0,695(2500) 0,695(2500) 0,695(2500) 0,890(3200) 0,890(3200) 0,890(3200) 1,390(5000) 1,390(5000) 1,390(5000) 1,390(5000) | 5,5 5,5 5,5 7,0 8,0 10,0 10,0 10,0 5,5 5,5 5,5 5,5 14,0 7,5 7,5 7,5 7,5 7,5 7,5 7,5 8,5 8,5 22,0 22,0 12,0 12,0 28,0 28,0 15,0 15,0 32,0 15,0 15,0 15,0 40,0 | 0,39 4 0,39 4 0,39 4 0,39 4 0,39 4 1,08 11 1,57 16 1,57 16 1,08 11 1,57 16 1,08 11 1,57 16 1,57 16 1,08 11 2,45 25 1,08 11 1,57 16 1,57 16 1,08(11) 1,57(16) 2,45(25) 1,57(16) 1,57(16) 1,57(16) 1,08(11) 2,45(25) 1,57(16) 0,98(10) 0,98(10) 0,98(10) 0,98(10) 0,59(6) 0,98(10) 1,57(16) 0,98(10) | 50(3000) 50(3000) 50(3000) 50(3000) 50(3000) 50(3000) 50(3000) 50(3000) 25(1500) 25(1500) 25(1500) 25(1500) 50(3000) 25(1500) 25(1500) 25(1500) 25(1500) 25(1500) 25(1500) 25(1500) 25(1500) 25(1500) 50(3000) 50(3000) 25(1500) 25(1500) 50(3000) 50(3000) 25(1500) 25(1500) 50(3000) 25(1500) 25(1500) 25(1500) 50(3000) | 393(120) 453(180) 453(180) 393(120) 453(180) 393(120) | - - - - - - - - - - - - - - - - - - |
В.В. Логунов, генеральный директор;
В.Л. Поляков, главный конструктор проектов по тепловым сетям;
М.Ю. Юдин, начальник отдела технического сопровождения,
ПАО «НПП «Компенсатор», г. Санкт-Петербург;
Е.В. Кузин, директор, ООО «АТЕКС-ИНЖИНИРИНГ», г. Иркутск
Вводная часть
Вопрос энергоэффективности тепловых сетей тесно связан с технологиями и материалами, применяемыми при строительстве и реконструкции тепловых сетей. При этом все больше решающее значение приобретают современные энергосберегающие технологии. Несмотря то, что в России сильфонные компенсаторы считаются новинкой, уже сейчас явно прослеживается изменение подхода, от того, когда к их применению прибегали от невозможности решить проблему температурных расширений классическими способами, до того момента, когда во многих регионах сильфонные компенсаторы стали обязательным условием технического задания на разработку проектов трубопроводов. И сегодня вопрос применения сильфонных компенсаторов остается открытым только в случае отсутствия достаточной информации по определению целесообразности их применения по сравнению с классическими видами компенсаторов. В данной статье мы рассмотрим технические аспекты применения сильфонных компенсаторов вместо сальниковых.
Сравнение нагрузок сальниковых и сильфонных компенсаторов
Одним из актуальных вопросов при принятии решения об отказе от сальниковых компенсаторов является возможность сохранения существующих неподвижных опор. Решение данного вопроса осложнено из-за значительных различий в нормативной документации на сальниковые и сильфонные компенсаторы. В настоящей статье мы установим у какого типа компенсаторов при прочих равных условиях осевая нагрузка на неподвижные опоры больше. Осевая нагрузка от сильфонного компенсатора на концевую неподвижную опору определяется как:
P кно = P р + P ж + P тр
где Р р - распорное усилие сильфонного компенсатора, Р ж - усилие от осевой жесткости сильфонного компенсатора, Р тр - усилия от трения трубопровода в подвижных опорах (скользящих опорах на участках канальных и надземных прокладок, или трения теплопровода о грунт на участках бесканальной прокладки).
Осевая нагрузка от сальникового компенсатора определяется по аналогичной формуле:
P кно = P С р + P С тр + P тр
где P С р - распорное усилие сальникового компенсатора, Р с тр - усилие от трения сальника сальникового компенсатора, Р тр - усилие от трения трубопровода в подвижных опорах (скользящих опорах на участках канальных и надземных прокладок, или трения теплопровода о грунт на участках бесканальной прокладки).
Любые осевые компенсаторы, будь то сальниковые, сильфонные или линзовые, в силу отсутствия жесткой осевой связи передают распорное усилие (от внутреннего давления среды), действующее на стенку трубопровода и воспринимаемое концевыми неподвижными опорами (рис. 1).
Распорное усилие определяется как произведение давления на площадь приложения усилия. В случае с сильфонным компенсатором под площадью приложения усилия принимается эффективная площадь сильфона, а в случае сальникового компенсатора - площадь приложения усилия определяется наружным диаметром патрубка компенсатора (рис. 2).
Согласно могут подвергаться гидравлическим испытаниям пробным давлением равным 1,25РN. Распорное усилие от любого осевого компенсатора увеличивается пропорционально увеличению давления. В РД-3-ВЭП-2011 максимальное распорное усилие для сильфонных компенсаторов приведено при пробном давлении. Тогда как для сальниковых компенсаторов, как и для всех остальных, в ГОСТ Р 55596-2013 при расчете распорного усилия применяется величина номинального давления. Именно эта разница в подходе к расчету осевых усилий и является определяющей при принятии решения о замене сальникового компенсатора на сильфонный.
Сравним нагрузки от сальникового и сильфонного компенсатора для нескольких диаметров (DN), для PN=16 кгс/см 2 при условии, что распорное усилие будет считаться в двух вариантах: с учетом пробного давления (Р пр), и номинального (PN) (табл. 1). Жесткость сильфонных компенсаторов будем определять согласно РД-3-ВЭП-2011 (табл. 2). Значения силы трения уплотнений сальниковых компенсаторов приведены из альбомов чертежей сальниковых компенсаторов (паспортное значение силы трения) (табл. 3). Трением трубопровода в подвижных опорах в данном расчете пренебрегаем.
Таблица 1. Распорное усилие сальниковых и сильфонных компенсаторов при РN=16 кгс/см2.
Таблица 2. Усилие жесткости сильфонного компенсатора.
Таблица 3. Силы трения сальникового компенсатора (серия 5.903-13 вып. 4).
Таблица 4. Суммарное значение нагрузок на концевые неподвижные опоры.
Как видно из табл. 4, в большинстве рассмотренных случаев при расчете усилия по сходной методике, нагрузка на концевые неподвижные опоры от сильфонного компенсатора оказалась меньше аналогичной нагрузки от сальникового компенсатора. Превышение нагрузки в 1% для DN1000 также не является критичным при принятии решения о замене сальникового компенсатора на сильфонный.
Таким образом, если менять существующий сальниковый компенсатор на сильфонный компенсатор, то в большинстве случаев не возникнет необходимость укрепления существующих концевых неподвижных опор (все расчеты по сильфонным компенсаторам верны только для сильфонных компенсаторов по ИЯНШ.300260.029ТУ. - Прим. авт.).
размер шрифта
ТЕПЛОВЫЕ СЕТИ- СТРОИТЕЛЬНЫЕ НОРМЫ И ПРАВИЛА- СНИП 2-04-07-86 (утв- Постановлением Госстроя СССР от 30-12-86 75) (ред от... Актуально в 2018 году
ОПРЕДЕЛЕНИЕ НАГРУЗОК НА ОПОРЫ ТРУБ
1. Вертикальную нормативную нагрузку на опору труб F_v, H, следует определять по формуле
где Gv - вес 1м трубопровода, включающий вес трубы, теплоизоляционной конструкции и воды (для паропроводов учитывается вес воды при гидравлическом испытании), Н/м;
l - пролет между подвижными опорами, м.
Примечания. 1. Пружинные опоры и подвески паропроводов Dу >= 400 мм в местах, доступных для обслуживания допускается рассчитывать на вертикальную нагрузку без учета веса воды при гидравлическом испытании, предусматривая для этого специальные приспособления для нагрузки опор во время испытания.
2. При размещении опоры в узлах трубопроводов должен дополнительно учитываться вес запорной и дренажной арматуры, компенсаторов, а также вес трубопроводов на прилегающих участках ответвлений, приходящихся на данную опору.
3. Схема нагрузок па опору приведена на чертеже.
Схема нагрузок на опору 1 - труба; 2 - подвижная опора трубы
2. Горизонтальные нормативные осевые F_hx, Н, и боковые F_hy, Н, нагрузки на подвижные опоры труб от сил трения в опорах нужно определять по формулам:
где мю_x, мю_y - коэффициенты трения в опорах соответственно при перемещении опоры вдоль оси трубопровода и под углом к оси, принимаемые по табл. 1*данного приложения;
G_h - вес 1 м трубопровода в рабочем состоянии, включающий вес трубы, теплоизоляционной конструкции и воды для водяных и конденсатных сетей (вес воды в паропроводах не учитывается), Н/м.
Таблица 1*
Коэффициенты трения
Примечание. При применении фторопластовых прокладок под скользящие опоры коэффициенты трения принимаются равными 0,1
При известной длине тяги коэффициент трения для жесткой подвески следует определять по формуле
где l - тепловое удлинение участка трубопровода от неподвижной опоры до компенсатора, мм;
l_t - рабочая длина тяги, мм.
3. Горизонтальные боковые нагрузки с учетом направления их действия должны учитываться при расчете опор, расположенных под гибкими компенсаторами. а также на расстоянии <= 40Dу трубопровода от угла поворота или гибкого компенсатора.
4. При определении нормативной горизонтальной нагрузки на неподвижную опору труб следует учитывать:
4.1. Силы трения в подвижных опорах труб Н, определяемые по формуле
где мю - коэффициент трения в подвижных опорах труб;
Gh - вес 1 м трубопровода в рабочем состоянии (п. 2), Н/м;
L - длина трубопровода от неподвижной опоры до компенсатора или угла поворота трассы при самокомпенсации, м.
4.2. Силы трения в сальниковых компенсаторах, , Н, определяемые по формулам
, (6)
, (7)
, (8)
d_ic - внутренний диаметр корпуса сальникового компенсатора, м.
При определении величины по формуле (6) величину принимают не менее 1 x 10(6) Па. В качестве расчетной принимают большую из сил, полученных по формулам (6) и (7).
4.3. Неуравновешенные силы внутреннего давления при применении сальниковых компенсаторов , Н, на участках трубопроводов, имеющих запорную арматуру, переходы, углы поворота или заглушки, определяемые по формуле
4.4. Распорные усилия сильфонных компенсаторов от внутреннего давления , H, определяемые по формуле
, (11)
4.5. Жесткость сильфонных компенсаторов , H, определяемая по формуле
где R - жесткость компенсатора при его сжатии на 1 мм, Н/мм;
Компенсирующая способность компенсатора, мм.
Значения величин R, , принимаются по техническим условиям и рабочим чертежам на компенсаторы.
4.6. Распорные усилия сильфонных компенсаторов при их установке в сочетании с сальниковыми компенсаторами на смежных участках , Н, определяемые по формуле
(13)
4.7. Силы упругой деформации при гибких компенсаторах и при самокомпенсации, определяемые расчетом труб на компенсацию тепловых удлинений.
4.8. Силы трения трубопроводов при перемещении трубы внутри теплоизоляционной оболочки или силы трения оболочки о грунт при бесканальной прокладке трубопроводов, определяемые по специальным указаниям в зависимости от типа изоляции.
5. Горизонтальную осевую нагрузку на неподвижную опору трубы следует определять:
на концевую опору - как сумму сил, действующих на опору (п. 4);
На промежуточную опору - как разность сумм сил, действующих с каждой стороны опоры; при этом меньшая сумма сил, за исключением неуравновешенных сил внутреннего давления, распорных усилий и жесткости сильфонных компенсаторов, принимается с коэффициентом 0,7.
Примечания: 1. При определении суммарной нагрузки на опоры трубопроводов жесткость сильфонных компенсаторов следует принимать с учетом допускаемых техническими условиями на компенсаторы предельных отклонений величин жесткости.
2. Когда суммы сил, действующих с каждой стороны промежуточной неподвижной опоры, одинаковы, горизонтальная осевая нагрузка на опору определяется как сумма сил, действующих с одной стороны опоры с коэффициентом 0,3.
6. Горизонтальную боковую нагрузку на неподвижную опору трубы следует учитывать при поворотах трассы и от ответвлений трубопроводов.
При двухсторонних ответвлениях трубопроводов боковая нагрузка на опору учитывается от ответвлений с наибольшей нагрузкой.
7. Неподвижные опоры труб должны рассчитываться на наибольшую горизонтальную нагрузку при различных режимах работы трубопроводов, в том числе при открытых и закрытых задвижках.
При кольцевой схеме тепловых сетей должна учитываться возможность движения теплоносителя с любой стороны.
Касса
