大家都知道無(wú)論什么東西都存在熱脹冷縮的力，在管道系統(tǒng)中也存在，管道補(bǔ)償器的作用就是吸收管道熱脹冷縮所產(chǎn)生的應(yīng)力。今天給大家介紹一下管道熱補(bǔ)償量的計(jì)算方法。這會(huì)對(duì)大家在設(shè)計(jì)管道的時(shí)候有所幫助。

管道熱補(bǔ)償量的計(jì)算

不銹鋼波紋管補(bǔ)償器的產(chǎn)品性能有兩大類:

一類是為滿足使用必須保證的性能,如耐壓、耐高溫、耐疲勞和彈性補(bǔ)償?shù)?

另一類性能如剛度、有效面積和材質(zhì)等,

它們不是使用所需要的,但它們對(duì)管系的設(shè)計(jì)及補(bǔ)償器的使用有重要影響。

波紋補(bǔ)償器的補(bǔ)償能力源于波紋管的彈性變形,包括拉伸、壓縮、彎曲及它們的組合變形。

補(bǔ)償能力的大小由設(shè)計(jì)者根據(jù)需要確定規(guī)定的額定補(bǔ)償量,即在一定條件下具有的最大補(bǔ)償能力。

熱力管網(wǎng)兩固定點(diǎn)之間的最大長(zhǎng)度是由管道失穩(wěn)條件決定的,它與管徑的大小及補(bǔ)償器的補(bǔ)償能力有關(guān),

一條管線無(wú)論如何復(fù)雜,都可以通過(guò)設(shè)置固定支座將其分割成若干形狀相對(duì)簡(jiǎn)單的獨(dú)立管段,如直管段、L形管段和Z形管段等。

不銹鋼波紋管補(bǔ)償器的補(bǔ)償量計(jì)算應(yīng)從以下幾方面著手:

1.管道熱伸長(zhǎng)量的計(jì)算

管道熱伸長(zhǎng)量的大小與管材的種類、管段的長(zhǎng)度及溫差數(shù)值有關(guān),一般用式(4)計(jì)算:

ΔX=α(t1- t2)L (4)式中:ΔX———管道的熱伸長(zhǎng)量,mm;α———鋼管的線膨脹系數(shù)

,mm/(m·℃);t1———管內(nèi)介質(zhì)的最高工作溫度,℃ ;t2———管道安裝時(shí)的溫度,℃ ;L———管道計(jì)算長(zhǎng)度,m。

計(jì)算管道熱伸長(zhǎng)量是為了確定補(bǔ)償器的所需補(bǔ)償量,或驗(yàn)算管道因熱伸長(zhǎng)而產(chǎn)生的壓縮應(yīng)力,

所以對(duì)于管道的熱伸長(zhǎng)量應(yīng)計(jì)算其最大值,即取冷態(tài)安裝條件的最低溫度和熱態(tài)運(yùn)行條件的最高溫度之間的最大溫差。

由于管網(wǎng)安裝的氣候條件差異很大,因此t2不應(yīng)有統(tǒng)一的取值,應(yīng)根據(jù)當(dāng)時(shí)的氣候條件和施工環(huán)境確定適當(dāng)?shù)墓艿腊惭b溫度。

2.管道軸向推力的計(jì)算

安裝軸向型補(bǔ)償器的管道軸向推力Fx按式(5)計(jì)算:

Fx= Fp+ Fm+ Fs (5)式中:Fp———內(nèi)壓力產(chǎn)生的推力,

N;Fs———波紋管補(bǔ)償?shù)膹椥苑戳?N;Fm———管道活動(dòng)支架的摩擦力,N。

計(jì)算固定支架推力時(shí),應(yīng)按管道的具體敷設(shè)方式,參考公式(5)按支架兩側(cè)管道推力的合力計(jì)算。

金屬波紋補(bǔ)償器在內(nèi)壓作用下的失穩(wěn)包括平面失穩(wěn)和軸向柱狀失穩(wěn)。

1)平面失穩(wěn)。它表現(xiàn)為一個(gè)或幾個(gè)波紋的平面相對(duì)于波紋管軸線發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)而傾斜,但其波平面的圓心基本在波紋管的軸線上。

這是由于內(nèi)壓產(chǎn)生的子午向彎曲應(yīng)力和周向薄膜應(yīng)力的合力超過(guò)材料屈服強(qiáng)度,局部出現(xiàn)塑性變形所致。

2)軸向柱狀失穩(wěn)。波紋管的波紋連續(xù)地橫向偏移,使波紋管偏移后的實(shí)際軸線成弧形或S形(在多波情況下呈S形)。

這種情況多數(shù)是由于波紋數(shù)太多,波紋管有效長(zhǎng)度L跟內(nèi)徑d之比(L/ d)太大造成的。為避免失穩(wěn)情況發(fā)生,對(duì)管道應(yīng)進(jìn)行應(yīng)力驗(yàn)算。

管道在工作狀態(tài)下由內(nèi)壓產(chǎn)生的折算應(yīng)力按式(6)計(jì)算:

σeq= P[0.5do- Y(s-α)]/(s-α)≤[σ] t(6)式中:P———設(shè)計(jì)壓力,MPa;do———管線外徑,mm;s———管線設(shè)計(jì)壁厚,

mm;Y———溫度對(duì)計(jì)算管線壁厚的修正系數(shù);α———腐蝕裕量,mm;[σ] t———設(shè)計(jì)溫度下的許用應(yīng)力,MPa。