طرق تعويض استطالات درجة الحرارة في الشبكات الحرارية. التعويض عن التشوهات الحرارية

190. يوصى بتعويض تشوهات درجات الحرارة عن طريق المنعطفات والانحناءات في مسار خط الأنابيب. إذا كان من المستحيل حصر أنفسنا في التعويض الذاتي (في أقسام مستقيمة تمامًا بطول كبير ، وما إلى ذلك) ، يتم تثبيت المعوضات على شكل حرف U والعدسة والمموجة وغيرها على خطوط الأنابيب.

في الحالات التي يكون فيها وثائق المشروعتطهير البخار أو ماء ساخن، يوصى بالاعتماد على هذه الشروط لتعويض القدرة.

192- يوصى باستخدام معوضات على شكل حرف U لأنابيب العمليات من جميع الفئات. يوصى بأن يتم ثنيها إما من أنابيب صلبة ، أو باستخدام الانحناءات المثنية أو المثنية بشدة أو الملحومة.

في حالة التمدد الأولي (الضغط) للمعوض ، يوصى بالإشارة إلى قيمته في وثائق المشروع.

193- بالنسبة لـ P- مفاصل التمدد على شكليوصى باستخدام الانحناءات المثنية لأسباب تتعلق بالسلامة من الأنابيب غير الملحومة ، والانحناءات الملحومة من أنابيب التماس المستقيمة الملحومة وغير الملحومة.

194- تطبيق أنابيب المياه والغازلا ينصح بتصنيع وصلات التمدد على شكل حرف U ، ويسمح باللحام الكهربائي باستخدام خط التماس حلزوني للمقاطع المستقيمة من وصلات التمدد.

195. لأسباب تتعلق بالسلامة ، يوصى بتركيب المعوضات على شكل حرف U أفقيًا مع مراعاة المنحدر العام. في الحالات المبررة (مع مساحة محدودة) ، يمكن وضعها عموديًا بحلقة لأعلى أو لأسفل مع مناسبة جهاز الصرفعند أدنى نقطة وفتحات تهوية.

196- يوصى بتركيب المعوضات على شكل حرف U على خطوط الأنابيب قبل التركيب مع الفواصل ، والتي يتم إزالتها بعد تثبيت الأنابيب على دعامات ثابتة.

197. يوصى باستخدام معوضات العدسة ، المحورية ، وكذلك معوضات العدسة المفصلية لخطوط الأنابيب التكنولوجية وفقًا لـ NTD.

198. عند تركيب معوضات العدسة على خطوط أنابيب غاز أفقية بها غازات تكثيف ، يوصى بتوفير تصريف متكثف لكل عدسة لأسباب تتعلق بالسلامة. حنفية ل انبوب التصريفيوصى لأسباب تتعلق بالسلامة أن تكون مصنوعة من أنبوب غير ملحوم. عند تركيب معوضات العدسة مع جلبة داخلية على خطوط الأنابيب الأفقية ، يوصى لأسباب تتعلق بالسلامة بتثبيت دعامات توجيه على مسافة لا تزيد عن 1.5 DN للمعوض على كل جانب من جوانب المعوض.

199- عند تركيب خطوط الأنابيب ، يوصى بالتمدد المسبق أو ضغط الأجهزة التعويضية لأسباب تتعلق بالسلامة. يوصى بالإشارة إلى قيمة التمدد الأولي (الضغط) لجهاز التعويض في وثائق المشروع وفي جواز السفر لخط الأنابيب. يمكن تغيير مقدار التمدد بمقدار التصحيح ، مع مراعاة درجة الحرارة أثناء التثبيت.

200- يوصى بتأكيد جودة المعوضات التي سيتم تركيبها على خطوط أنابيب العمليات بجوازات السفر أو الشهادات.

201 - عند تركيب المعوض ، يوصى بإدخال البيانات التالية في جواز سفر خط الأنابيب:

الخصائص التقنية والشركة المصنعة وسنة تصنيع المعوض ؛

المسافة بين دعامات ثابتة، التعويض ، مبلغ التمديد المسبق ؛

درجة حرارة الهواء المحيط أثناء تركيب المعوض وتاريخ التركيب.

202. حساب على شكل حرف U و L على شكل و وصلات تمدد على شكل حرف Zيوصى بالإنتاج وفقًا لمتطلبات NTD.

يكون التعويض عن التشوهات الحرارية لأنابيب الصلب حصريًا أهميةفي تكنولوجيا نقل الحرارة.

إذا لم يكن هناك تعويض عن التشوهات الحرارية في خط الأنابيب ، فعند وجود تسخين قوي ، يمكن أن تنشأ ضغوط مدمرة كبيرة في جدار خط الأنابيب. يمكن حساب قيمة هذه الفولتية باستخدام قانون هوك

, (7.1)

أين ه- معامل المرونة الطولية (للصلب ه= 2 10 5 ميجا باسكال) ؛ أنا- تشوه نسبي.

عندما ترتفع درجة الحرارة ، طول الأنبوب لعلى ال ديجب أن يكون التمديد

حيث أ هو معامل الاستطالة الخطية ، 1 / ​​ك (لصلب الكربون أ = 12-10 -6 1 / ك).

إذا كان قسم الأنبوب مقروصًا ولا يطول عند تسخينه ، فإن ضغطه النسبي

من محلول المفصل (7.1) و (7.3) ، يمكن للمرء أن يجد ضغط الضغط الذي يحدث في أنبوب فولاذي أثناء تسخين قسم مستقيم مقروص (بدون معوضات) من خط الأنابيب

للصلب ق = 2.35 د رالآلام والكروب الذهنية.

كما يتضح من (7.4) ، فإن الضغط الانضغاطي الذي يحدث في مقطع مستقيم مقروص من خط الأنابيب لا يعتمد على قطر وسماكة الجدار وطول خط الأنابيب ، ولكنه يعتمد فقط على المادة (معامل المرونة ومعامل استطالة خطية) وفرق درجة الحرارة.

يتم تحديد قوة الضغط التي تحدث عند تسخين خط أنابيب مستقيم بدون تعويض بواسطة الصيغة

, (7.5)

أين F- مساحة المقطع العرضيجدران خطوط الأنابيب ، م 2.

بحكم طبيعتها ، يمكن تقسيم جميع المعوضين إلى مجموعتين: محوريو شعاعي.

تستخدم المعوضات المحورية للتعويض عن الاستطالة الحرارية للمقاطع المستقيمة لخط الأنابيب.

يمكن استخدام التعويض الشعاعي لأي تكوين للأنابيب. يستخدم التعويض الشعاعي على نطاق واسع في خطوط الأنابيب الحرارية الموضوعة في المناطق المؤسسات الصناعية، وبأقطار صغيرة من خطوط الأنابيب الحرارية (حتى 200 مم) - أيضًا في شبكات التدفئة الحضرية. على خطوط الأنابيب الحرارية ذات القطر الكبير الموضوعة تحت طرق المدينة ، يتم تركيبها بشكل أساسي مفاصل التمدد المحورية.

التعويض المحوري.في الممارسة العملية ، يتم استخدام نوعين من المعوضات المحورية: ثأر ومرنة.

على التين. يُظهر 7.27 معوضًا أحادي الاتجاه للغدة. يوجد بين الزجاج 1 والجسم 2 للمعوض ختم صندوق حشو 3. يتم تثبيت عبوة صندوق التعبئة ، التي توفر إحكامًا ، بين حلقة الدفع 4 والصندوق السفلي 5. عادةً ما تكون التعبئة مصنوعة من حلقات الأسبستوس قسم مربعمشربة بالجرافيت. المعوض ملحوم في خط الأنابيب ، لذلك لا يؤدي تركيبه على الخط إلى زيادة عدد وصلات الفلنجات.

أرز. 7.27. معوض صندوق حشو من جانب واحد:
1 - زجاج 2 - الجسم 3 - حشو 4 - حلقة الدفع 5 - grundbuksa

على التين. يُظهر 7.28 مقطعًا من معوض صندوق التعبئة على الوجهين. عيب معوضات صناديق التعبئة بجميع أنواعها هو صندوق الحشو ، والذي يتطلب صيانة منهجية ودقيقة في التشغيل. تتآكل العبوة الموجودة في معوض الغدة ، وتفقد مرونتها بمرور الوقت وتبدأ في السماح بمرور سائل التبريد. لا يعطي شد الغدة في هذه الحالات نتائج إيجابية ، لذلك بعد فترات معينة يجب قطع الغدد.

أرز. 7.28. معوض صندوق حشو على الوجهين

جميع أنواع المعوضات المرنة خالية من هذا العيب.

على التين. يُظهر 7.29 قسمًا من معوض الخوار ثلاثي الموجات. لتقليل المقاومة الهيدروليكية ، يتم لحام أنبوب أملس داخل قسم المنفاخ. تصنع المقاطع المنفاخ عادة من سبائك الفولاذ أو السبائك.
في بلدنا ، تصنع وصلات التمدد منفاخ من الصلب 08X18H10T.

أرز. 7.29. مفصل توسيع الخوار بثلاث موجات

عادة ما يتم تحديد القدرة التعويضية لوصلات توسيع المنفاخ من خلال نتائج الاختبار أو مأخوذة من بيانات الشركات المصنعة. للتعويض عن التشوهات الحرارية الكبيرة ، يتم توصيل عدة أقسام منفاخ على التوالي.

التفاعل المحوري لمفاصل تمدد الخوار هو مجموع فترتين

, (7.6)

أين ق ل- رد فعل محوري من تعويض درجة الحرارة، بسبب تشوه الموجة أثناء التمدد الحراري لخط الأنابيب ، N ؛ ق د- رد فعل محوري ناتج عن الضغط الداخلي ، N.

لزيادة المقاومة ضد تشوه المنفاخ تحت تأثير الضغط الداخلي ، يتم تفريغ مفاصل التمدد من الضغط الداخلي عن طريق الترتيب المناسب لأقسام المنفاخ في جسم مفصل التمدد ، المصنوع من أنبوب بقطر أكبر. يظهر هذا التصميم للمعوض في الشكل. 7.30.

أرز. 7.30. مفصل توسيع الخوار المتوازن:
ل p هو الطول في حالة التمدد ؛ ل szh - الطول في حالة مضغوطة

يمكن أن تكون الطريقة الواعدة للتعويض عن التشوهات الحرارية هي استخدام الأنابيب ذاتية التعويض. في إنتاج الأنابيب الملحومة حلزونيا من الشريط صفيحة معدنيةيتم ضغط أخدود طولي بعمق 35 مم تقريبًا باستخدام بكرة. بعد لحام هذه الصفيحة ، يتحول الأخدود إلى تمويج حلزوني قادر على تعويض تشوه درجة حرارة خط الأنابيب. أظهرت الاختبارات التجريبية لهذه الأنابيب نتائج إيجابية.

تعويض شعاعي.مع التعويض الشعاعي ، يُنظر إلى التشوه الحراري لخط الأنابيب من خلال انحناءات الحشوات المرنة الخاصة أو المنعطفات الطبيعية (الانحناءات) لمسار الأقسام الفردية لخط الأنابيب نفسه.

تسمى الطريقة الأخيرة لتعويض التشوهات الحرارية ، المستخدمة على نطاق واسع في الممارسة تعويض طبيعي.مزايا هذا النوع من التعويض على الأنواع الأخرى: بساطة الجهاز ، الموثوقية ، عدم الحاجة إلى الإشراف والصيانة ، تفريغ الدعامات الثابتة من قوى الضغط الداخلي. عدم وجود تعويض طبيعي هو الحركة العرضية للأقسام المشوهة لخط الأنابيب ، الأمر الذي يتطلب زيادة في عرض القنوات غير السالكة ويجعل من الصعب استخدام الهياكل العازلة للردم والقناة.

يتكون حساب التعويض الطبيعي من إيجاد القوى والضغوط الناشئة في خط الأنابيب تحت تأثير التشوه المرن ، واختيار أطوال أذرع خط الأنابيب المتفاعلة وتحديد الإزاحة العرضية لأقسامه أثناء التعويض. تعتمد طريقة الحساب على القوانين الأساسية لنظرية المرونة ، والتي تربط التشوهات بالقوى المؤثرة.

تتكون أقسام خط الأنابيب ، التي تدرك تشوهات درجة الحرارة مع التعويض الطبيعي ، من الانحناءات (الأكواع) والمقاطع المستقيمة. الانحناءات المنحنية تزيد من مرونة خط الأنابيب وتزيد من قدرته التعويضية. إن تأثير الأكواع المنحنية على قدرة التعويض يكون ملحوظًا بشكل خاص في خطوط الأنابيب ذات القطر الكبير.

يرافق ثني المقاطع المنحنية من الأنابيب تسطيح المقطع العرضي ، والذي يتحول من دائري إلى بيضاوي الشكل.

على التين. يوضح الشكل 7.31 أنبوبًا منحنيًا بنصف قطر انحناء تم العثور على R.حدد قسمين أبو قرص مضغوطعنصر الأنابيب. عند الانحناء في جدار الأنبوب ، تحدث قوى الشد على الجانب المحدب ، وتحدث قوى الانضغاط على الجانب المقعر. تعطي كل من قوى الشد والضغط النتيجة تي ،عادي على المحور المحايد.

أرز. 7.31. تسطيح الأنابيب أثناء الثني

يمكن مضاعفة القدرة التعويضية لفواصل التمدد عن طريق الشد المسبق لها أثناء التثبيت بمقدار يساوي نصف التمدد الحراري لخط الأنابيب. بناءً على المنهجية المذكورة أعلاه ، تم الحصول على المعادلات لحساب أقصى إجهاد الانحناء والقدرة التعويضية لمفاصل التمدد المتناظرة من مختلف الأنواع.

الحساب الحراري

لهذه المهمة حساب حرارييشمل القضايا التالية:

تحديد الخسائر الحرارية لخط أنابيب الحرارة ؛

حساب مجال درجة الحرارة حول خط أنابيب الحرارة ، أي تحديد درجات حرارة العزل ، الهواء في القناة ، جدران القناة ، التربة.

حساب انخفاض درجة حرارة المبرد على طول خط أنابيب الحرارة ؛

اختيار سمك العزل الحراري لأنبوب الحرارة.

يتم حساب مقدار الحرارة المارة لكل وحدة زمنية عبر سلسلة من المقاومة الحرارية المتصلة بالسلسلة بواسطة الصيغة

أين ف- محدد فقدان الحرارةخط أنابيب الحرارة ر- درجة حرارة سائل التبريد ، درجة مئوية ؛ ل- درجة الحرارة بيئة، ° С ؛ ص- المقاومة الحرارية الكلية لمبرد الدائرة - البيئة (المقاومة الحرارية لعزل أنبوب الحرارة).

في الحساب الحراري للشبكات الحرارية ، عادة ما يكون من الضروري تحديد تدفقات الحرارةمن خلال طبقات وأسطح اسطوانية الشكل.

فقدان الحرارة المحدد فوالمقاومة الحرارية صتشير عادةً إلى طول الوحدة لأنبوب الحرارة وقياسها ، على التوالي ، بوحدات W / m و (m K) / W.

في خط أنابيب معزول محاط بهواء خارجي ، يجب أن تمر الحرارة من خلال أربعة مقاومات متصلة في سلسلة: السطح الداخلي لأنبوب العمل وجدار الأنبوب وطبقة العزل والسطح الخارجي للعزل. بما أن المقاومة الإجمالية تساوي المجموع الحسابي للمقاومات المتصلة في سلسلة ، إذن

R \ u003d R في + R tr + R و + R n, (7.8)

أين R في, آر آر, R وو ص ن- المقاومة الحرارية للسطح الداخلي لأنبوب العمل وجدار الأنبوب وطبقة العزل والسطح الخارجي للعزل.

في أنابيب الحرارة المعزولة ، تعتبر المقاومة الحرارية لطبقة العزل الحراري ذات أهمية أساسية.

في الحساب الحراري ، هناك نوعان من المقاومة الحرارية:

مقاومة السطح

مقاومة الطبقة.

المقاومة الحراريةالأسطح.المقاومة الحرارية للسطح الأسطواني

أين pd- مساحة سطح 1 متر من طول الأنبوب الحراري ، م ؛ أهو معامل انتقال الحرارة من السطح.

لتحديد المقاومة الحرارية لسطح الأنبوب الحراري ، من الضروري معرفة كميتين: قطر أنبوب الحرارة ومعامل انتقال الحرارة للسطح. يتم إعطاء قطر الأنبوب الحراري في الحساب الحراري. معامل انتقال الحرارة من السطح الخارجي لأنبوب الحرارة إلى الهواء المحيط هو مجموع فترتين - معامل انتقال الحرارة بالإشعاع لومعامل انتقال الحرارة بالحمل الحراري أ إلى:

معامل انتقال الحرارة المشع ليمكن حسابها باستخدام صيغة Stefan-Boltzmann:

, (7.10)

أين منهي الابتعاثية رهي درجة حرارة السطح المشع ، درجة مئوية.

انبعاثية الجسم الأسود ، أي: سطح يمتص كل الأشعة المتساقطة عليه ولا يعكس شيئًا ، من= 5.7 واط / (م · ك) = 4.9 كيلو كالوري / (ح · م · 2 · ك 4).

معامل إشعاع الأجسام "الرمادية" ، التي تشمل أسطح خطوط الأنابيب غير المعزولة ، الهياكل العازلة ، لها قيمة 4.4 - 5.0 واط / (م 2 ك 4). معامل انتقال الحرارة من أنبوب أفقيللهواء تحت الحمل الحراري الطبيعي ، W / (m · K) ، يمكن تحديده بواسطة صيغة Nusselt

, (7.11)

أين دهو القطر الخارجي لأنبوب الحرارة ، م ؛ ر, ر عن- درجات حرارة السطح والمحيط درجة مئوية.

مع الحمل الحراري القسري للهواء أو الرياح ، معامل انتقال الحرارة

, (7.12)

أين ث- سرعة الهواء ، م / ث.

الصيغة (7.12) صالحة لـ ث> 1 م / ث و د> 0.3 م.

لحساب معامل الانتقال الحراري وفق (7.10) و (7.11) لا بد من معرفة درجة حرارة السطح. نظرًا لأنه عند تحديد فقد الحرارة ، عادةً ما تكون درجة حرارة سطح الأنبوب الحراري غير معروفة مسبقًا ، يتم حل المشكلة بطريقة التقريب المتتالي. يتم ضبطه مسبقًا بواسطة معامل نقل الحرارة للسطح الخارجي لأنبوب الحرارة أ، والعثور على خسائر محددة فودرجة حرارة السطح ر، تحقق من صحة القيمة المستلمة أ.

عند تحديد فقد الحرارة للموصلات الحرارية المعزولة ، يمكن حذف حساب التحقق ، نظرًا لأن المقاومة الحرارية لسطح العزل صغيرة مقارنة بالمقاومة الحرارية لطبقته. لذلك ، خطأ بنسبة 100٪ في اختيار معامل انتقال الحرارة للسطح عادة ما يؤدي إلى خطأ في تحديد فقد الحرارة بنسبة 3-5٪.

لتحديد مبدئي لمعامل انتقال الحرارة لسطح موصل حراري معزول ، W / (m · K) ، عندما تكون درجة حرارة السطح غير معروفة ، يمكن التوصية بالصيغة

, (7.13)

أين ثهي سرعة حركة الهواء ، م / ث.

تعتبر معاملات نقل الحرارة من المبرد إلى السطح الداخلي لخط الأنابيب عالية جدًا ، مما يحدد القيم المنخفضة للمقاومة الحرارية للسطح الداخلي لخط الأنابيب ، والتي يمكن إهمالها في الحسابات العملية.

المقاومة الحرارية للطبقة.يُشتق التعبير عن المقاومة الحرارية لطبقة أسطوانية متجانسة بسهولة من معادلة فورييه ، التي لها الشكل

أين لهي الموصلية الحرارية للطبقة ؛ د 1 , د 2 - أقطار الطبقة الداخلية والخارجية.

للحساب الحراري ، تعتبر الطبقات ذات المقاومة الحرارية العالية فقط ضرورية. هذه الطبقات هي العزل الحراري ، جدار القناة ، كتلة التربة. لهذه الأسباب ، في الحساب الحراري لأنابيب الحرارة المعزولة ، عادة لا تؤخذ المقاومة الحرارية للجدار المعدني لأنبوب العمل في الاعتبار.

المقاومة الحرارية للهياكل العازلة لأنابيب الحرارة فوق الأرض.في خطوط الأنابيب الحرارية فوق الأرض بين المبرد والهواء الخارجي ، يتم توصيل المقاومات الحرارية التالية في سلسلة: السطح الداخليأنبوب العمل ، جداره ، طبقة واحدة أو أكثر من العزل الحراري ، السطح الخارجي لأنبوب الحرارة.

عادة ما يتم إهمال أول نوعين من المقاومة الحرارية في الحسابات العملية.

بعض الأحيان العزل الحراريأداء متعدد الطبقات ، على أساس مختلف درجات الحرارة المسموح بهاللمواد العازلة المستخدمة أو لأسباب اقتصادية من أجل استبدال جزئي مواد باهظة الثمنالعزل أرخص.

المقاومة الحرارية للعزل متعدد الطبقات تساوي المجموع الحسابي للمقاومة الحرارية للطبقات المتراكبة على التوالي.

تزداد المقاومة الحرارية للعزل الأسطواني مع زيادة نسبة قطره الخارجي إلى القطر الداخلي. لذلك ، في العزل متعدد الطبقات ، يُنصح بوضع الطبقات الأولى من مادة ذات موصلية حرارية منخفضة ، مما يؤدي إلى الاستخدام الأكثر كفاءة للمواد العازلة.

مجال درجة الحرارة لخط أنابيب الحرارة فوق الأرض.يتم حساب مجال درجة الحرارة لخط الأنابيب الحرارية على أساس معادلة توازن الحرارة. في هذه الحالة ، تعتمد الحالة على الحالة التي تكون فيها ، في حالة حرارية ثابتة ، كمية الحرارة المتدفقة من المبرد إلى سطح أسطواني متحد المركز يمر عبر أي نقطة في الحقل مساويًا لكمية الحرارة التي تترك هذا السطح متحدة المركز في البيئة الخارجية.

ستكون درجة حرارة سطح العزل الحراري من معادلة توازن الحرارة مساوية لـ

. (7.15)

المقاومة الحرارية للتربة.في خطوط الأنابيب الحرارية تحت الأرض ، تشارك مقاومة التربة كأحد المقاومات الحرارية المتصلة في سلسلة.

عند حساب فقد الحرارة لدرجة الحرارة المحيطة ر عنخذ ، كقاعدة عامة ، درجة الحرارة الطبيعية للتربة على عمق محور خط أنابيب الحرارة.

فقط في الأعماق الصغيرة لوضع محور أنبوب الحرارة ( عالية الدقة < 2) за температуру окружающей среды принимают естественную температуру поверхности грунта.

يمكن تحديد المقاومة الحرارية للتربة بواسطة صيغة Forchheimer (الشكل 7.32)

, (7.16)

أين لهي الموصلية الحرارية للتربة ؛ حهو عمق محور أنبوب الحرارة ؛ دهو قطر أنبوب الحرارة.

عند مد خطوط الأنابيب الحرارية تحت الأرض في قنوات ذات شكل غير أسطواني ، في (7.16) يتم استبدال القطر المكافئ للقطر

أين Fهي منطقة المقطع العرضي للقناة ، م ؛ ص- محيط القناة م.

تعتمد الموصلية الحرارية للتربة بشكل أساسي على محتواها من الرطوبة ودرجة الحرارة.

في درجات حرارة التربة من 10 - 40 درجة مئوية ، تقع الموصلية الحرارية للتربة ذات الرطوبة المتوسطة في حدود 1.2 - 2.5 واط / (م كلفن).

أثناء التشغيل ، تغير خطوط الأنابيب درجة حرارتها بسبب التغيرات في درجة حرارة البيئة والسوائل التي يتم ضخها. تؤدي التقلبات في درجة حرارة جدار خط الأنابيب إلى تغيير في طوله.

يتم التعبير عن قانون التغيير في طول خط الأنابيب بالمعادلة

Δ=α · ل(ر ذ - ر ا ),

حيث Δ - إطالة أو تقصير خط الأنابيب ؛ أ - معامل التمدد الخطي للأنابيب المعدنية (للأنابيب الفولاذية α = 0.000012 1 / ° С) ؛ ل - طول خط الأنابيب ؛ ر ذ - درجة حرارة وضع خط الأنابيب ؛ ر 0 - درجة الحرارة المحيطة.

إذا كانت نهايات خط الأنابيب ثابتة بشكل صارم ، فإن الشد الحراري أو ضغوط الانضغاط تنشأ فيه من تأثيرات درجة الحرارة ، والتي يتم تحديد قيمتها وفقًا لقانون هوك

أين ه- معامل مرونة مادة الأنبوب (للصلب) ه= 2.1 10 6 كجم / سم 2 \ u003d 2.1 10 5 ميجا باسكال).

تسبب هذه الضغوط قوى في نقاط تثبيت خط الأنابيب ، موجهة على طول محور خط الأنابيب ، بغض النظر عن الطول ، وتساوي

أين σ - إجهاد الانضغاط والشد الذي نشأ في الأنبوب بسبب تغيرات درجة الحرارة ؛ F - مساحة القسم الحي لمادة الأنابيب.

قيمة نيمكن أن يكون كبيرًا جدًا ويؤدي إلى تدمير خطوط الأنابيب والتجهيزات والدعامات ، فضلاً عن تلف المعدات (المضخات والمرشحات وما إلى ذلك) والخزانات.

لا تعتمد التغييرات في طول خطوط الأنابيب تحت الأرض على تقلبات درجات الحرارة فحسب ، بل تعتمد أيضًا على قوة احتكاك الأنبوب مع الأرض ، مما يمنع التغييرات في الطول.

إذا كانت جهود الضغوط الحرارية لا تعتمد على طول خط الأنابيب ، فإن قوة الاحتكاك للأنبوب ضد الأرض تتناسب طرديًا مع طول خط الأنابيب. هناك مثل هذا الطول الذي يمكن أن تتوازن فيه قوى الاحتكاك مع القوة الحرارية ، ولن يتغير طول خط الأنابيب. في المقاطع ذات الطول الأقصر ، يتحرك خط الأنابيب في الأرض.

الطول الأقصى لمثل هذا القسم 1 الأعلى، حيث يمكن تحريك خط الأنابيب في الأرض ، يتم تحديده بواسطة المعادلة

أين δ هي سماكة جدار الأنبوب ، سم ؛ ك - ضغط التربة على سطح الأنبوب ، كجم / سم 2 ؛ ميكرومتر - معامل احتكاك الأنبوب على الأرض.

5.2 المعوضات

يتم تفريغ خطوط الأنابيب من الضغوط الحرارية عن طريق تركيب المعوضات. المعوضات - الأجهزة التي تسمح لخطوط الأنابيب بالإطالة بحرية أو الانقباض مع تغيرات درجات الحرارة دون الإضرار بالتوصيلات. تستخدم المعوضات العدسة والغدة والمثنية.

عند اختيار مسار خط الأنابيب ، من الضروري السعي لضمان أن استطالات درجة حرارة بعض الأقسام يمكن إدراكها من خلال تشوهات أخرى ، أي نسعى جاهدين للتعويض الذاتي لخط الأنابيب ، مستخدمًا لذلك كل المنعطفات والانحناءات.

معوضات العدسة(الشكل 5.5) لتعويض تمديدات خطوط الأنابيب بضغط تشغيل يصل إلى 0.6 ميجا باسكال بقطر من 150 إلى 1200 مم.

أرز. 5.5 معوضات العدسة بشفتين

تصنع المعوضات من صفائح مخروطية (مختومة) ، كل زوج من الألواح الملحومة معًا يشكل موجة. عدد الموجات في المعوض لا يزيد عن 12 من أجل تجنب الالتواء. السعة التعويضية لمعادلات العدسة تصل إلى 350 مم.

إل تتميز معوضات العدسة بالضيق ، والأبعاد الصغيرة ، وسهولة التصنيع والتشغيل ، ولكن استخدامها محدود بسبب عدم ملاءمتها للضغوط العالية. معوضات الغدة (الشكل 5.6) هي معوضات محورية وتستخدم لضغوط تصل إلى 1.6 ميجا باسكال. تتكون المعوضات من هيكل من الحديد الزهر أو الفولاذ وزجاج مدرج فيه. يتم إنشاء الختم بين الوعاء والجسم بواسطة صندوق حشو. السعة التعويضية لخندق تعويض الغدة من 150 إلى 500 مم.

يتم تثبيت معوضات الغدة على خط الأنابيب مع وضع دقيق ، حيث يمكن أن تؤدي التشوهات المحتملة إلى تشويش الزجاج وتدمير المعوض. لا يمكن الاعتماد على معوضات صندوق الحشو من حيث الضيق ، وتتطلب إشرافًا مستمرًا على ختم صناديق التعبئة ، وبالتالي فهي محدودة الاستخدام. يتم تركيب هذه المعادلات على خطوط الأنابيب التي يبلغ قطرها 100 مم وما فوق للسوائل غير القابلة للاشتعال وعلى خطوط أنابيب البخار.

تحتوي وصلات التمدد المنحنية على شكل U (الشكل 5.7) ، على شكل قيثارة ، على شكل S وأشكال أخرى ويتم تصنيعها في موقع التثبيت من الأنابيب التي يتم تجميع خط الأنابيب منها. هذه المعوضات مناسبة لجميع الضغوط ومتوازنة ومحكمة. عيوبها أبعاد كبيرة.

12.1. من شروط الحفاظ على القوة و عملية موثوقةخطوط الأنابيب - تعويض كامل لتشوهات درجة الحرارة.

يتم تعويض تشوهات درجة الحرارة عن طريق المنعطفات والانحناءات في مسار خط الأنابيب. إذا كان من المستحيل حصر أنفسنا في التعويض الذاتي (على سبيل المثال ، في أقسام مستقيمة تمامًا بطول كبير) ، يتم تثبيت وصلات التمدد على شكل حرف U أو العدسة أو المتموجة على خطوط الأنابيب.

12.2. لا يجوز استخدام معوضات صندوق التعبئة على خطوط أنابيب العملية التي تنقل وسائط المجموعات A و B.

12.3. عند حساب التعويض الذاتي لخطوط الأنابيب وأبعاد تصميم أجهزة التعويض الخاصة ، يمكن التوصية بالأدبيات التالية:

كتيب المصمم. تصميم الشبكات الحرارية. م: ستروييزدات ، 1965. 396 ص.

كتاب مرجعي عن تصميم محطات وشبكات الطاقة. القسم التاسع. الحسابات الميكانيكية لخطوط الأنابيب. م: Teploelektroproekt، 1972. 56 ص.

المعوضات المتموجة وحسابها وتطبيقها. م: VNIIOENG ، 1965. 32 ص.

إرشادات لتصميم خطوط الأنابيب الثابتة. مشكلة. ثانيًا. حسابات خطوط الأنابيب للقوة مع الأخذ بعين الاعتبار ضغوط التعويض ، رقم 27477-ت. معهد تصميم الدولة لعموم الاتحاد "Teploproekt" ، فرع لينينغراد ، 1965. 116 ص.

12.4. يتم تحديد الاستطالة الحرارية لقسم خط الأنابيب من خلال الصيغة:

أين  ل- الاستطالة الحرارية لقسم خط الأنابيب ، مم ؛  - متوسط ​​معامل التمدد الخطي حسب التبويب. الثامنة عشرحسب درجة الحرارة ل- طول قسم خط الأنابيب ، م ؛ ر م - درجة الحرارة القصوىالبيئة ، درجة مئوية ؛ ر ن- درجة حرارة التصميم للهواء الخارجي في أبرد فترة خمسة أيام ، درجة مئوية ؛ (لخطوط الأنابيب ذات درجة الحرارة المحيطة السلبية ر ن- الحد الأقصى لدرجة حرارة الهواء المحيط ، درجة مئوية ؛ ر م - أدنى درجة حرارةالبيئة ، درجة مئوية).

12.5. يمكن استخدام المعوضات على شكل حرف U لخطوط الأنابيب التكنولوجية من جميع الفئات. وهي مصنوعة إما منثنية من أنابيب صلبة ، أو باستخدام الانحناءات المثنية أو المثنية بشدة أو الملحومة ؛ يتم أخذ القطر الخارجي ودرجة الفولاذ للأنابيب والانحناءات كما هو الحال بالنسبة للمقاطع المستقيمة من خط الأنابيب.

12.6. بالنسبة للمعوضات على شكل حرف U ، يجب استخدام الانحناءات المثنية فقط من الأنابيب غير الملحومة ، والانحناءات الملحومة من الأنابيب الملحومة وغير الملحومة. الانحناءات الملحومة لتصنيع وصلات التمدد على شكل حرف U مسموح بها وفقًا للتعليمات البند 10.12.

12.7. استخدم أنابيب المياه GOST 3262-75لتصنيع فواصل التمدد على شكل حرف U ، ولا يُسمح بلحامها الكهربائي باستخدام خط التماس حلزوني ، المحدد في التبويب. خمسة، موصى بها فقط للمقاطع المستقيمة من وصلات التمدد.

12.8 يجب تركيب وصلات التمدد على شكل حرف U أفقيًا مع المنحدر الكلي المطلوب. كاستثناء (إذا كانت المساحة محدودة) يمكن وضعها عموديًا بحلقة لأعلى أو لأسفل مع استنزاف مناسب عند أدنى نقطة وفتحات تهوية.

12.9 يجب تثبيت المعوضات على شكل حرف U قبل التثبيت على خطوط الأنابيب مع الفواصل ، والتي تتم إزالتها بعد تثبيت خطوط الأنابيب على دعامات ثابتة.

12.10. معادلات العدسة ، المحورية ، المصنعة وفقًا لـ OST 34-42-309-76 - OST 34-42-312-76 و OST 34-42-325-77 - OST 34-42-328-77 ، بالإضافة إلى معادلات العدسة المفصلية ، المصنعة وفقًا لـ OST 34-42-313-76 - OST 34-42-316-76 و OST 34-42-329-77 - OST 34-42-332-77 تستخدم لخطوط أنابيب العملية التي تنقل غير عدوانية ومنخفضة - الإعلام العدواني تحت الضغط ص فيحتى 1.6 ميجا باسكال (16 كجم / سم 2) ، ودرجات حرارة تصل إلى 350 درجة مئوية وعدد مضمون من دورات التكرار لا يزيد عن 3000. السعة التعويضية لمعوضات العدسة مقدمة في التبويب. 19.

12.11. عند تركيب معوضات العدسة على خطوط أنابيب الغاز الأفقية بغازات التكثيف ، يجب توفير تصريف مكثف لكل عدسة. الأنبوب الفرعي لأنبوب الصرف مصنوع من أنبوب غير ملحوم وفقًا لذلك GOST 8732-78أو GOST 8734-75. عند تركيب معوضات العدسة مع جلبة داخلية على خطوط أنابيب أفقية ، يجب توفير دعامات توجيه على كل جانب من جوانب المعوض.

12.12. لزيادة القدرة التعويضية لمفاصل التمدد ، يُسمح بالتمدد الأولي (الضغط). يشار إلى قيمة التمدد الأولي في المشروع ، وفي حالة عدم وجود بيانات ، يمكن أخذها بما لا يزيد عن 50٪ من السعة التعويضية لفواصل التمدد.

12.13. نظرًا لأن درجة حرارة الهواء المحيط أثناء فترة التثبيت غالبًا ما تتجاوز أدنى درجة حرارة لخط الأنابيب ، يجب تقليل التمدد المسبق لوصلات التمدد بمقدار  popr، مم ، والتي تحددها الصيغة:

أين  - معامل التمدد الخطي لخط الأنابيب حسب التبويب. الثامنة عشر; إل 0 - طول قسم خط الأنابيب ، م ؛ ر مونت- درجة الحرارة أثناء التثبيت ، درجة مئوية ؛ ر min - درجة الحرارة الدنيا أثناء تشغيل خط الأنابيب ، درجة مئوية.

12.14. يتم تعيين حدود استخدام معوضات العدسة لضغط التشغيل ، اعتمادًا على درجة حرارة الوسيط المنقول ، وفقًا لـ GOST 356-80؛ فيما يلي حدود تطبيقها وفقًا للدورة:

العدد الإجمالي لدورات تشغيل المعوض لفترة التشغيل	قدرة التعويض للعدسة بسمك الجدار ، مم
	2,5	3,0	4,0
300	5,0	4,0	3,0
500	4,0	3,5	2,5
1000	4,0	3,5	2,5
2000	2,8	2,5	2,0
3000	2,8	2,2	1,6

12.15. عند تركيب المعوضات المفصلية ، يجب أن يكون محور المفصلات عموديًا على مستوى منحنى خط الأنابيب.

عند مفاصل اللحام في المعوض المفصلي ، يجب ألا يتجاوز الحد الأقصى للانحرافات عن المحاذاة القطر الاسمي: حتى 500 مم - 2 مم ؛ من 500 إلى 1400 مم - 3 مم ؛ من 1400 إلى 2200 مم - 4 مم.

يجب ألا يزيد عدم تناسق محاور المفصلات فيما يتعلق بالمستوى الرأسي للتناظر (على طول محور خط الأنابيب) عن القطر الاسمي: حتى 500 مم - 2 مم ؛ من 500 إلى 1400 مم - 3 مم ؛ من 1400 إلى 2200 مم - 5 مم.

12.16. يجب تأكيد جودة معوضات العدسة التي سيتم تركيبها على خطوط أنابيب العملية بجوازات السفر أو الشهادات.

12.17. تستخدم وصلات التمدد المحورية منفاخ KO ، KU الزاوي ، القص KS و KM العالمي وفقًا لـ OST 26-02-2079-83 لخطوط أنابيب المعالجة ذات التجويف الشرطي د ذمن 150 إلى 400 ملم عند الضغط من المتبقي 0.00067 ميجا باسكال (5 ملم زئبق) إلى الشرطي ص في 6.3 ميجا باسكال (63 كجم / سم 2) ، عند درجة حرارة التشغيلمن - 70 إلى + 700 درجة مئوية.

12.18. يجب أن يتم الاتفاق مع مؤلف المشروع أو مع VNIIneftemash على اختيار نوع معوض الخوار ومخطط تركيبه وشروط استخدامه.

يتم تقديم المتغيرات الخاصة بالتنفيذ المادي لوصلات تمدد المنفاخ التبويب. عشرينو لهم المواصفات الفنية- في التبويب. 21 - 30.

12.19. يجب تثبيت وصلات التمدد منفاخ وفقًا لتعليمات التثبيت والتشغيل المدرجة في نطاق توصيل وصلات التمدد.

12.20. وفقًا لـ OST 26-02-2079-83 متوسط ​​المدىعمر خدمة المعوضات منفاخ قبل إيقاف التشغيل - 10 سنوات ، متوسط ​​العمر قبل إيقاف التشغيل - 1000 دورة للمعوضات KO-2 و KS-2 و 2000 - للمعوضات من الأنواع الأخرى.

متوسط ​​العمر حتى شطب المعوضات KS-1 مع اهتزاز بسعة 0.2 مم وتردد لا يتجاوز 50 هرتز هو 10000 ساعة.

ملحوظة. تُفهم دورة تشغيل المعوض على أنها "بداية-توقف" لخط الأنابيب للإصلاح والمسح وإعادة البناء وما إلى ذلك ، بالإضافة إلى كل تقلب نظام درجة الحرارةتشغيل خط الأنابيب بما يزيد عن 30 درجة مئوية.

12.21. في أعمال الترميمفي أقسام خطوط الأنابيب مع المعوضات ، من الضروري استبعاد: الأحمال التي تؤدي إلى التواء المعوضات ، ودخول الشرر والبقع على منفاخ المعوض أثناء اللحام ، والأضرار الميكانيكية التي تلحق بالمنفاخ.

12.22. عند تشغيل 500 دورة لمفاصل التمدد KO-2 و KS-2 و 1000 دورة لوصلات تمدد الخوار من الأنواع الأخرى ، من الضروري:

عند العمل في بيئات متفجرة للحريق وسامة ، استبدلها بأخرى جديدة ؛

عند العمل في وسائل الإعلام الأخرى ، فإن الإشراف الفني على المؤسسة لاتخاذ قرار بشأن إمكانية تشغيلها الإضافي.

12.23. عند تثبيت المعوض ، يتم إدخال البيانات التالية في جواز سفر خط الأنابيب:

الخصائص التقنية والشركة المصنعة وسنة تصنيع المعوض ؛

المسافة بين الدعامات الثابتة ، والتعويض الضروري ، والتمدد المسبق ؛

درجة حرارة الهواء المحيط أثناء تركيب المعوض والتاريخ.

يجب تناول الاستطالة الحرارية لخطوط الأنابيب عند درجة حرارة سائل التبريد 50 درجة مئوية وما فوق بواسطة أجهزة تعويض خاصة تحمي خط الأنابيب من حدوث تشوهات وضغوط غير مقبولة. يعتمد اختيار طريقة التعويض على معلمات المبرد وطريقة مد شبكات التدفئة والظروف المحلية الأخرى.

يمكن استخدام التعويض عن الاستطالة الحرارية لخطوط الأنابيب بسبب استخدام المنعطفات في المسار (التعويض الذاتي) لجميع طرق وضع شبكات التدفئة ، بغض النظر عن أقطار خطوط الأنابيب ومعلمات سائل التبريد بزاوية تصل إلى 120 درجة. إذا كانت الزاوية أكثر من 120 درجة ، وكذلك في حالة عدم إمكانية استخدام دوران خطوط الأنابيب للتعويض الذاتي ، وفقًا لحساب القوة ، فإن خطوط الأنابيب عند نقطة التحول تكون مثبتة بدعامات ثابتة.

لضمان التشغيل الصحيح للمعوضات والتعويض الذاتي ، يتم تقسيم خطوط الأنابيب بواسطة دعامات ثابتة إلى أقسام لا تعتمد على بعضها البعض من حيث الاستطالة الحرارية. يوفر كل قسم من خط الأنابيب ، مقيد بدعامتين ثابتتين متجاورتين ، لتركيب معوض أو تعويض ذاتي.

عند حساب الأنابيب لتعويض الاستطالة الحرارية ، تم عمل الافتراضات التالية:

تعتبر الدعامات الثابتة جامدة تمامًا ؛

لا تؤخذ في الاعتبار مقاومة قوى الاحتكاك للدعامات المتحركة أثناء الاستطالة الحرارية لخط الأنابيب.

التعويض الطبيعي ، أو التعويض الذاتي ، هو الأكثر موثوقية في التشغيل ، لذلك يستخدم على نطاق واسع في الممارسة العملية. يتم تحقيق التعويض الطبيعي لاستطالات درجة الحرارة عند المنعطفات والانحناءات في المسار نظرًا لمرونة الأنابيب نفسها. مزاياها على أنواع التعويض الأخرى هي: بساطة الجهاز ، والموثوقية ، وعدم الحاجة إلى الإشراف والصيانة ، وتفريغ الدعامات الثابتة من قوى الضغط الداخلي. لا يتطلب جهاز التعويض الطبيعي استهلاكًا إضافيًا للأنابيب وهياكل البناء الخاصة. عيب التعويض الطبيعي هو الحركة العرضية للأقسام المشوهة لخط الأنابيب.

تحديد الاستطالة الحرارية الكلية لقسم خط الأنابيب

من أجل التشغيل الخالي من المتاعب لشبكات التدفئة ، من الضروري أن تكون الأجهزة التعويضية مصممة لتحقيق أقصى استطالة لخطوط الأنابيب. لذلك ، عند حساب الاستطالات ، يُفترض أن تكون درجة حرارة المبرد القصوى ، ودرجة الحرارة المحيطة - الدنيا. إجمالي التمدد الحراري لقسم خط الأنابيب

ل= αLt ، مم ، الصفحة 28 (34)

حيث α هو معامل التمدد الخطي للصلب ، مم / (م درجة) ؛

L هي المسافة بين الدعامات الثابتة ، م ؛

t هو فرق درجة الحرارة المحسوب ، الذي يؤخذ على أنه الفرق بين درجة حرارة تشغيل المبرد ودرجة الحرارة الخارجية المحسوبة لتصميم التدفئة.

ل= 1.23 * 10 -2 * 20 * 149 = 36.65 ملم.

ل= 1.23 * 10 -2 * 16 * 149 = 29.32 ملم.

ل= 1.23 * 10 -2 * 25 * 149 = 45.81 ملم.

وبالمثل ، نجد  للمناطق أخرى.

يتم تحديد قوى التشوه المرن الناشئة في خط الأنابيب عند تعويض الاستطالة الحرارية بواسطة الصيغ:

كلغ. ، ن؛ صفحة 28 (35)

حيث E - معامل مرونة الأنابيب الفولاذية ، kgf / cm 2 ؛

أنا- لحظة القصور الذاتي للمقطع العرضي لجدار الأنبوب ، سم ؛

ل- طول القسم الأصغر والأكبر من خط الأنابيب ، م ؛

t - فرق درجة الحرارة المحسوب ، درجة مئوية ؛

أ ، ب هي معاملات مساعدة بلا أبعاد.

لتبسيط تحديد قوة التشوه المرن (P x، P v) يعطي الجدول 8 قيمة إضافية لأقطار خطوط الأنابيب المختلفة.

الجدول 11

قطر الأنبوب الخارجي د ح ، مم

سمك جدار الأنبوب s ، مم

أثناء تشغيل شبكة التدفئة ، تظهر ضغوط في خط الأنابيب ، مما يسبب إزعاجًا للمؤسسة. لتقليل الضغوط التي تنشأ عند تسخين خط الأنابيب ، يتم استخدام المعوضات الفولاذية المحورية والشعاعية (الغدة ، على شكل U و S ، وغيرها). لقد وجدت المعوضات على شكل حرف U تطبيقًا واسعًا. لزيادة القدرة التعويضية للمعوضات على شكل حرف U وتقليل إجهاد تعويض الانحناء في حالة عمل خط الأنابيب لأقسام من خطوط الأنابيب ذات المعوضات المرنة ، يتم تمديد خط الأنابيب مسبقًا في حالة باردة أثناء التثبيت.

يتم التمدد المسبق:

عند درجة حرارة سائل التبريد تصل إلى 400 درجة مئوية شاملة بنسبة 50٪ من إجمالي الاستطالة الحرارية للقسم المعوض من خط الأنابيب ؛

عند درجة حرارة سائل تبريد أعلى من 400 درجة مئوية بنسبة 100٪ من إجمالي الاستطالة الحرارية للقسم المعوض من خط الأنابيب.

الاستطالة الحرارية المحسوبة لخط الأنابيب

صفحة 37 (36) مم

حيث ε هو معامل يأخذ في الاعتبار التمدد المسبق لمفاصل التمدد ، واحتمال عدم الدقة في حساب وتخفيف ضغوط التعويض ؛

ل- الاستطالة الحرارية الكلية لقسم خط الأنابيب ، مم.

قسم واحد х = 119 مم

وفقًا للتطبيق ، عند x = 119 مم ، نختار تمدد المعوض H = 3.8 م ، ثم ذراع المعوض B = 6 م.

لإيجاد قوة التشوه المرن ، نرسم خطًا أفقيًا H \ u003d 3.8 متر ، وسيعطي تقاطعها مع B \ u003d 5 (P k) نقطة ، مما يقلل من العمودي الذي منه إلى القيم الرقمية \ u200b \ u200bP k ، نحصل على النتيجة P k - 0.98 tf = 98 kgf = 9800 N.

الصورة 3 - المعوض على شكل حرف U

7 مؤامرة x = 0.5 * 270 = 135 مم ،

H \ u003d 2.5 ، B \ u003d 9.7 ، P k - 0.57 tf \ u003d 57 kgf \ u003d 5700 N.

يتم حساب باقي الأقسام بنفس الطريقة.