การคำนวณการขยายตัวทางความร้อนของท่อ การออกแบบเครือข่ายความร้อนขององค์กรอุตสาหกรรม

ตัวชดเชยเครือข่ายระบายความร้อน ในบทความนี้เราจะเน้นที่การเลือกและการคำนวณตัวชดเชยสำหรับเครือข่ายระบายความร้อน

ตัวชดเชยมีไว้เพื่ออะไร? เริ่มจากความจริงที่ว่าเมื่อถูกความร้อนวัสดุใด ๆ จะขยายตัวซึ่งหมายความว่าท่อของเครือข่ายความร้อนจะยาวขึ้นเมื่ออุณหภูมิของสารหล่อเย็นไหลผ่านเพิ่มขึ้น สำหรับการทำงานที่ปราศจากปัญหาของเครือข่ายการทำความร้อน ตัวชดเชยถูกใช้เพื่อชดเชยการยืดตัวของท่อระหว่างการบีบอัดและความตึงเครียด เพื่อหลีกเลี่ยงไม่ให้ท่อหนีบและแรงดันตกที่ตามมา

ควรสังเกตว่าสำหรับความเป็นไปได้ของการขยายและการหดตัวของไปป์ไลน์ ไม่เพียงแต่ตัวชดเชยเท่านั้นที่ได้รับการออกแบบ แต่ยังมีระบบรองรับซึ่งในทางกลับกันสามารถเป็นได้ทั้ง "เลื่อน" และ "ตาย" ยังไง การปกครองในรัสเซียการควบคุมคุณภาพของภาระความร้อน - นั่นคือเมื่ออุณหภูมิเปลี่ยนแปลง สิ่งแวดล้อม, อุณหภูมิที่ทางออกของแหล่งจ่ายความร้อนเปลี่ยนแปลงไป เนื่องจาก การควบคุมคุณภาพการจ่ายความร้อน - จำนวนรอบการบีบอัดขยายของท่อเพิ่มขึ้น ทรัพยากรของไปป์ไลน์ลดลง ความเสี่ยงจากการหนีบเพิ่มขึ้น การควบคุมโหลดเชิงปริมาณมีดังนี้ - อุณหภูมิที่ทางออกของแหล่งจ่ายความร้อนคงที่ หากจำเป็นต้องเปลี่ยนภาระความร้อน อัตราการไหลของน้ำหล่อเย็นจะเปลี่ยนไป ในกรณีนี้ โลหะของไปป์ไลน์เครือข่ายความร้อนทำงานในสภาวะที่เบากว่า จำนวนรอบการบีบอัดที่น้อยที่สุดขั้นต่ำ จึงเป็นการเพิ่มทรัพยากรของไปป์ไลน์เครือข่ายความร้อน ดังนั้นก่อนที่จะเลือกข้อต่อขยาย ต้องกำหนดลักษณะและปริมาณของข้อต่อด้วยปริมาณการขยายตัวของท่อ

สูตร 1:

δL=L1*a*(T2-T1) โดยที่

δL - การยืดตัวของท่อ

mL1 - ความยาวของส่วนตรงของไปป์ไลน์ (ระยะห่างระหว่างส่วนรองรับคงที่)

ma - สัมประสิทธิ์การขยายตัวเชิงเส้น (สำหรับเหล็ก เท่ากับ 0.000012), ม./องศา

T1 - อุณหภูมิสูงสุดท่อ (ใช้อุณหภูมิสูงสุดของสารหล่อเย็น)

T2 - อุณหภูมิต่ำสุดไปป์ไลน์ (คุณสามารถใช้อุณหภูมิแวดล้อมขั้นต่ำได้), °С

ตัวอย่างเช่น พิจารณาวิธีแก้ปัญหาเบื้องต้นในการกำหนดขนาดของการยืดตัวของไปป์ไลน์

ภารกิจที่ 1 กำหนดความยาวของส่วนตรงของท่อที่มีความยาว 150 เมตรจะเพิ่มขึ้นโดยที่อุณหภูมิน้ำหล่อเย็นคือ 150 ° C และอุณหภูมิแวดล้อม หน้าร้อน-40 องศาเซลเซียส

δL=L1*a*(T2-T1)=150*0.000012*(150-(-40))=150*0.000012*190=150*0.00228=0.342 เมตร

ตอบ ความยาวของท่อจะเพิ่มขึ้น 0.342 เมตร

หลังจากกำหนดปริมาณการยืดตัวแล้ว ควรทำความเข้าใจให้ชัดเจนเมื่อต้องการตัวชดเชยและเมื่อไม่ต้องการ สำหรับคำตอบที่ชัดเจนสำหรับคำถามนี้ คุณต้องมีไดอะแกรมไปป์ไลน์ที่ชัดเจน โดยมี มิติเชิงเส้นและตัวรองรับที่แนบมาด้วย ควรเข้าใจชัดเจนว่าการเปลี่ยนแปลงทิศทางของไปป์ไลน์สามารถชดเชยการต่อขยายได้ กล่าวคือ การหมุนด้วย ขนาดโดยรวมไม่น้อยกว่าขนาดของตัวชดเชยด้วยถูกต้อง การจัดเรียงตัวรองรับสามารถชดเชยการยืดตัวเช่นเดียวกับตัวชดเชย

ดังนั้น หลังจากที่เรากำหนดปริมาณการยืดตัวของไปป์ไลน์แล้ว เราสามารถดำเนินการเลือกตัวชดเชยได้ คุณจำเป็นต้องรู้ว่าตัวชดเชยแต่ละตัวมีคุณสมบัติหลัก - นี่คือจำนวนค่าตอบแทน อันที่จริง การเลือกจำนวนของตัวชดเชยนั้นขึ้นอยู่กับการเลือกประเภทและ คุณสมบัติการออกแบบตัวชดเชย ในการเลือกประเภทของตัวชดเชยจำเป็นต้องกำหนดเส้นผ่านศูนย์กลางของท่อเครือข่ายความร้อนตาม แบนด์วิดธ์ท่อพลังงานที่ต้องการของผู้ใช้ความร้อน

ตารางที่ 1 อัตราส่วนของตัวชดเชยรูปตัวยูที่ทำจากส่วนโค้ง

ตารางที่ 2 การเลือกจำนวนตัวชดเชยรูปตัวยูตามความสามารถในการชดเชย

ภารกิจที่ 2 การกำหนดจำนวนและขนาดของตัวชดเชย

สำหรับท่อที่มีเส้นผ่านศูนย์กลาง DN 100 ที่มีความยาวส่วนตรง 150 เมตร โดยมีเงื่อนไขว่าอุณหภูมิพาหะคือ 150 ° C และอุณหภูมิแวดล้อมในช่วงระยะเวลาการให้ความร้อนคือ -40 ° C ให้กำหนดจำนวนตัวชดเชย bL = 0.342 ม. (ดูภารกิจที่ 1) ตามตารางที่ 1 และตารางที่ 2 เรากำหนดขนาดของข้อต่อขยายรูปตัว n (ด้วยขนาด 2x2 ม. สามารถชดเชยการต่อท่อได้ 0.134 เมตร) เราจำเป็นต้องชดเชย สำหรับ 0.342 เมตรดังนั้น Ncomp \u003d bL / ∂x \u003d 0.342 / 0.134 \u003d 2.55 ปัดเศษขึ้นเป็นจำนวนเต็มที่ใกล้เคียงที่สุดในทิศทางของการเพิ่มขึ้นและนั่น - ต้องใช้ตัวชดเชย 3 ตัวที่มีขนาด 2x4 เมตร

ปัจจุบันตัวชดเชยเลนส์เป็นที่แพร่หลายมากขึ้น โดยมีขนาดกะทัดรัดกว่ารูปตัว U มาก อย่างไรก็ตาม ข้อจำกัดหลายประการไม่อนุญาตให้ใช้ ทรัพยากรของตัวชดเชยรูปตัวยูนั้นสูงกว่าตัวชดเชยเลนส์อย่างมากเนื่องจาก ชั้นเลวน้ำหล่อเย็น ส่วนล่างตัวชดเชยเลนส์มักจะ "อุดตัน" ด้วยกากตะกอนซึ่งก่อให้เกิดการกัดกร่อนของที่จอดรถของโลหะชดเชย

ปริญญาเอก เอส.บี.โกรูโนวิช ผู้นำ กลุ่มออกแบบของ Ust-Ilimskaya CHPP

เพื่อชดเชยการขยายตัวทางความร้อน ข้อต่อการขยายตัวรูปตัวยูใช้กันอย่างแพร่หลายในเครือข่ายทำความร้อนและโรงไฟฟ้า แม้จะมีข้อบกพร่องหลายประการ ได้แก่ ขนาดค่อนข้างใหญ่ (ความต้องการช่องชดเชยในเครือข่ายความร้อนพร้อมปะเก็นช่อง) การสูญเสียไฮดรอลิกอย่างมีนัยสำคัญ (เมื่อเทียบกับกล่องบรรจุและเครื่องเป่าลม); ข้อต่อขยายรูปตัวยูมีข้อดีหลายประการ

ข้อดี อย่างแรกเลยก็คือความเรียบง่ายและความน่าเชื่อถือ นอกจากนี้ ตัวชดเชยประเภทนี้ยังได้รับการศึกษาและอธิบายอย่างดีที่สุดในการศึกษาและระเบียบวิธีและ วรรณกรรมอ้างอิง. อย่างไรก็ตามเรื่องนี้ วิศวกรหนุ่มๆ มักจะไม่มี โปรแกรมพิเศษ, การคำนวณค่าชดเชยทำให้เกิดปัญหา สาเหตุหลักมาจากทฤษฎีที่ค่อนข้างซับซ้อน การมีอยู่ของปัจจัยการแก้ไขจำนวนมาก และขออภัย การมีอยู่ของการพิมพ์ผิดและความไม่ถูกต้องในบางแหล่ง

ด้านล่างนี้คือการวิเคราะห์โดยละเอียดของขั้นตอนการคำนวณค่าชดเชยรูปตัวยูสำหรับแหล่งข้อมูลหลักสองแหล่ง โดยมีวัตถุประสงค์เพื่อระบุการสะกดผิดและความไม่ถูกต้องที่อาจเกิดขึ้น รวมทั้งเพื่อเปรียบเทียบผลลัพธ์

การคำนวณทั่วไปของตัวชดเชย (รูปที่ 1, a)) ที่เสนอโดยผู้เขียนส่วนใหญ่ ÷ เกี่ยวข้องกับขั้นตอนตามการใช้ทฤษฎีบท Castiliano:

ที่ไหน: ยู- พลังงานศักย์ของการเสียรูปของตัวชดเชย อี- โมดูลัสความยืดหยุ่นของวัสดุท่อ เจ- โมเมนต์ความเฉื่อยในแนวแกนของตัวชดเชย (ท่อ)

;

ที่ไหน: ส- ความหนาของผนังทางออก

ดีน- เส้นผ่านศูนย์กลางภายนอกของเต้าเสียบ

เอ็ม- โมเมนต์ดัดในส่วนชดเชย ที่นี่ (จากสภาวะสมดุล รูปที่ 1 ก)):

M = P y x - P x y + M 0 ; (2)

หลี่- ความยาวเต็มของตัวชดเชย เจ x- โมเมนต์ความเฉื่อยของตัวชดเชย Jxy- โมเมนต์ความเฉื่อยของแรงเหวี่ยงของตัวชดเชย ส x- ช่วงเวลาคงที่ของตัวชดเชย

เพื่อลดความซับซ้อนของการแก้ปัญหา แกนพิกัดจะถูกส่งไปยังจุดศูนย์ถ่วงยืดหยุ่น (แกนใหม่ Xs, ใช่), แล้ว:

S x = 0, J xy = 0.

จาก (1) เราได้รับแรงผลักยืดหยุ่น พี x:

การกระจัดสามารถตีความได้ว่าเป็นความสามารถในการชดเชยของตัวชดเชย:

; (4)

ที่ไหน: ที่- ค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวทางความร้อนเชิงเส้น (1.2x10 -5 1 / องศาสำหรับเหล็กกล้าคาร์บอน)

t n- อุณหภูมิเริ่มต้น (อุณหภูมิเฉลี่ยของช่วงห้าวันที่หนาวที่สุดในรอบ 20 ปีที่ผ่านมา)

t ถึง- อุณหภูมิสุดท้าย (อุณหภูมิตัวพาความร้อนสูงสุด);

บัญชี L- ความยาวของส่วนที่ชดเชย

จากการวิเคราะห์สูตร (3) เราสามารถสรุปได้ว่าความยากที่สุดคือการหาโมเมนต์ความเฉื่อย Jxsโดยเฉพาะอย่างยิ่งเนื่องจากจำเป็นต้องกำหนดจุดศูนย์ถ่วงของตัวชดเชยก่อน (ด้วย y s). ผู้เขียนแนะนำให้ใช้คำประมาณ วิธีกราฟิกคำจำกัดความ Jxsโดยคำนึงถึงค่าสัมประสิทธิ์ความแข็งแกร่ง (Karman) k:

อินทิกรัลแรกถูกกำหนดโดยเทียบกับแกน y, วินาทีที่สัมพันธ์กับแกน y s(รูปที่ 1). แกนของตัวชดเชยถูกวาดบนกระดาษมิลลิเมตรตามมาตราส่วน ตัวชดเชยเพลาโค้งทั้งหมด หลี่แบ่งออกเป็นหลายส่วน ∆ฉัน. ระยะทางจากศูนย์กลางของส่วนไปยังแกน ฉันวัดด้วยไม้บรรทัด

ค่าสัมประสิทธิ์ความแข็ง (Karmana) ได้รับการออกแบบมาเพื่อสะท้อนผลกระทบที่พิสูจน์แล้วจากการทดลองของการแบนราบ ภาพตัดขวางโค้งงอซึ่งเพิ่มความสามารถในการชดเชย ใน เอกสารกฎเกณฑ์สัมประสิทธิ์ Karman ถูกกำหนดโดยสูตรเชิงประจักษ์ที่แตกต่างจากที่ให้ไว้ใน ,

ปัจจัยความแข็ง kใช้เพื่อกำหนดความยาวที่ลดลง L prdองค์ประกอบโค้งซึ่งมากกว่าความยาวจริงเสมอ l g. ในแหล่งที่มา ค่าสัมประสิทธิ์ Karman สำหรับการโค้งงอ:

; (6)

โดยที่: - ลักษณะของการโค้งงอ

ที่นี่: R- รัศมีโค้ง

; (7)

ที่ไหน: α - มุมหดกลับ (เป็นองศา)

สำหรับการดัดโค้งแบบเชื่อมและแบบโค้งสั้น แหล่งที่มาแนะนำให้ใช้การอ้างอิงอื่นเพื่อกำหนด k:

โดยที่: - ลักษณะโค้งงอสำหรับส่วนโค้งแบบเชื่อมและแบบประทับตรา

ที่นี่: - รัศมีเทียบเท่าของแนวเชื่อม

สำหรับกิ่งก้านจากสามและสี่ส่วน α=15 องศา สำหรับกิ่งสองส่วนรูปสี่เหลี่ยมผืนผ้า เสนอให้ใช้ α = 11 องศา

ควรสังเกตว่าใน , สัมประสิทธิ์ k ≤ 1.

เอกสารกำกับดูแล RD 10-400-01 ให้ขั้นตอนต่อไปนี้ในการกำหนดค่าสัมประสิทธิ์ความยืดหยุ่น เค อาร์ *:

ที่ไหน K r- ค่าสัมประสิทธิ์ความยืดหยุ่นโดยไม่คำนึงถึงข้อ จำกัด ของการเสียรูปของส่วนปลายของส่วนโค้งของไปป์ไลน์

ในกรณีนี้ ถ้า จะใช้ค่าสัมประสิทธิ์ความยืดหยุ่นเท่ากับ 1.0

ค่า K pถูกกำหนดโดยสูตร:

, (10)

ที่ไหน .

ที่นี่ พี- ความดันภายในส่วนเกิน MPa; อี t- โมดูลัสความยืดหยุ่นของวัสดุที่ อุณหภูมิในการทำงาน,เอ็มพีเอ.

, (11)

สามารถพิสูจน์ได้ว่าค่าสัมประสิทธิ์ความยืดหยุ่น เค อาร์ *จะมากกว่า 1 ดังนั้นเมื่อกำหนดความยาวที่ลดลงของก๊อกตาม (7) จำเป็นต้องใช้ค่าส่วนกลับ

สำหรับการเปรียบเทียบ ลองพิจารณาความยืดหยุ่นของต๊าปมาตรฐานบางตัวตาม OST 34-42-699-85 ที่แรงดันเกิน R=2.2 MPa และโมดูล อี t\u003d 2x10 5 MPa ผลลัพธ์ที่ได้สรุปไว้ในตารางด้านล่าง (ตารางที่ 1)

จากการวิเคราะห์ผลลัพธ์ที่ได้ เราสามารถสรุปได้ว่าขั้นตอนการพิจารณาค่าสัมประสิทธิ์ความยืดหยุ่นตาม RD 10-400-01 ให้ผลลัพธ์ที่ "เข้มงวด" มากขึ้น (ความยืดหยุ่นในการโค้งงอน้อยกว่า) ในขณะที่คำนึงถึงเพิ่มเติมด้วย แรงดันเกินในท่อและโมดูลัสความยืดหยุ่นของวัสดุ

โมเมนต์ความเฉื่อยของตัวชดเชยรูปตัวยู (รูปที่ 1 b)) สัมพันธ์กับแกนใหม่ y s J xsกำหนด ด้วยวิธีดังต่อไปนี้ :

ที่ไหน: L pr- ลดความยาวของแกนของตัวชดเชย

; (13)

y s- พิกัดจุดศูนย์ถ่วงของตัวชดเชย:

โมเมนต์ดัดสูงสุด M max(ใช้ได้ที่ด้านบนของตัวชดเชย):

; (15)

ที่ไหน ชม- ออฟเซ็ตของตัวชดเชยตามรูปที่ 1 b):

H=(m + 2)R.

ความเค้นสูงสุดในส่วนของผนังท่อถูกกำหนดโดยสูตร:

; (16)

ที่ไหน: ม.1- ปัจจัยการแก้ไข (ปัจจัยด้านความปลอดภัย) โดยคำนึงถึงการเพิ่มขึ้นของความเค้นในส่วนที่โค้งงอ

ในเครือข่ายความร้อนข้อต่อการขยายตัวรูปตัวยูและข้อต่อ (หยัก) ของกล่องบรรจุมีการใช้กันอย่างแพร่หลาย ตัวชดเชยต้องมีความสามารถในการชดเชยที่เพียงพอเพื่อดูดซับการขยายตัวทางความร้อนของส่วนท่อส่งระหว่างส่วนรองรับคงที่ ในขณะที่ความเค้นสูงสุดในตัวชดเชยแนวรัศมีไม่ควรเกินค่าที่อนุญาต (ปกติคือ 110 MPa)

การยืดตัวด้วยความร้อนของส่วนการออกแบบของท่อ
, มม. กำหนดโดยสูตร

(81)

ที่ไหน
- ค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวเชิงเส้นของเหล็กโดยเฉลี่ย

(สำหรับการคำนวณทั่วไป คุณสามารถใช้
),

- ค่าความแตกต่างของอุณหภูมิโดยประมาณ กำหนดโดยสูตร

(82)

ที่ไหน - อุณหภูมิการออกแบบของสารหล่อเย็น o C;

- อุณหภูมิอากาศภายนอกโดยประมาณสำหรับการออกแบบเครื่องทำความร้อน o C;

L - ระยะห่างระหว่างส่วนรองรับคงที่ m (ดูภาคผนวกที่ 17)

ความสามารถในการชดเชยของข้อต่อขยายกล่องบรรจุลดลงโดยระยะขอบ 50 มม.

ปฏิกิริยาของตัวชดเชยกล่องบรรจุ- แรงเสียดทานในการบรรจุกล่องบรรจุ ถูกกำหนดโดยสูตร

ที่ไหน - แรงดันใช้งานของสารหล่อเย็น MPa;

- ความยาวของชั้นบรรจุตามแนวแกนของตัวชดเชยต่อม mm;

- เส้นผ่านศูนย์กลางภายนอกของท่อสาขาของตัวชดเชยกล่องบรรจุ m;

- ค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทานของบรรจุภัณฑ์กับโลหะมีค่าเท่ากับ 0.15

เมื่อเลือกตัวชดเชย ความสามารถในการชดเชยและพารามิเตอร์ทางเทคนิคสามารถกำหนดได้ตามการใช้งาน

ปฏิกิริยาตามแนวแกนของข้อต่อการขยายตัวของเครื่องสูบลมประกอบด้วยสองคำ:

(84)

ที่ไหน - ปฏิกิริยาตามแนวแกนที่เกิดจากการเปลี่ยนรูปคลื่น กำหนดโดยสูตร

(85)

ที่นี่ l - การยืดตัวของอุณหภูมิของส่วนท่อ m;

 - ความฝืดของคลื่น N / m ถ่ายตามหนังสือเดินทางของตัวชดเชย

n คือจำนวนคลื่น (เลนส์)

- ปฏิกิริยาตามแนวแกนจากแรงดันภายใน กำหนดโดยสูตร

(86)

ที่นี่ - ค่าสัมประสิทธิ์ขึ้นอยู่กับขนาดเรขาคณิตและความหนาของผนังคลื่น เท่ากับค่าเฉลี่ย 0.5 - 0.6

D และ d คือเส้นผ่านศูนย์กลางภายนอกและภายในของคลื่นตามลำดับ m;

- แรงดันน้ำหล่อเย็นส่วนเกิน ป.

เมื่อคำนวณค่าชดเชยงานหลักคือการกำหนดความเค้นสูงสุดที่ฐานของแขนสั้นของมุมเลี้ยวของแทร็กซึ่งกำหนดมุมเลี้ยว 90 °ตาม สูตร

(87)

สำหรับมุมที่มากกว่า 90 o นั่นคือ 90+ ตามสูตร

(88)

โดยที่ l - การยืดตัวของแขนสั้น m;

l คือความยาวของแขนสั้น m;

E - โมดูลัสของความยืดหยุ่นตามยาว เท่ากับค่าเฉลี่ยของเหล็ก 2 10 5 MPa

d - เส้นผ่านศูนย์กลางภายนอกของท่อ m;

- อัตราส่วนความยาวของแขนยาวต่อความยาวของแขนสั้น

เมื่อคำนวณมุมสำหรับการชดเชยตัวเอง ค่าของความเค้นสูงสุด  ไม่ควรเกิน [] = 80 MPa

เมื่อจัดเรียงส่วนรองรับคงที่ในมุมของการหมุนที่ใช้สำหรับการชดเชยตัวเอง ต้องคำนึงว่าผลรวมของความยาวของแขนมุมระหว่างส่วนรองรับไม่ควรเกิน 60% ของระยะทางสูงสุดสำหรับส่วนตรง นอกจากนี้ ควรพิจารณาด้วยว่ามุมการหมุนสูงสุดที่ใช้สำหรับการชดเชยตัวเองไม่ควรเกิน 130°

จนถึงปัจจุบันการใช้ข้อต่อขยายชนิด U หรืออื่น ๆ จะดำเนินการหากสารที่ผ่านท่อมีลักษณะที่อุณหภูมิ 200 องศาเซลเซียสหรือสูงกว่ารวมทั้ง ความดันสูง.

คำอธิบายทั่วไปของตัวชดเชย

ข้อต่อขยายโลหะเป็นอุปกรณ์ที่ออกแบบมาเพื่อชดเชยหรือปรับสมดุลอิทธิพลของปัจจัยต่างๆ ที่มีต่อการทำงานของระบบท่อส่งก๊าซ กล่าวอีกนัยหนึ่ง วัตถุประสงค์หลักของผลิตภัณฑ์นี้คือเพื่อให้แน่ใจว่าท่อไม่เสียหายเมื่อสารถูกส่งผ่าน เครือข่ายดังกล่าวซึ่งให้การขนส่งสภาพแวดล้อมการทำงานนั้นเกือบตลอดเวลา อิทธิพลด้านลบเช่นการขยายตัวและความดันจากความร้อน การสั่นสะเทือน และการทรุดตัวของฐานราก

จำเป็นต้องติดตั้งองค์ประกอบที่ยืดหยุ่นเพื่อขจัดข้อบกพร่องเหล่านี้ซึ่งเรียกว่าตัวชดเชย รูปตัวยูเป็นเพียงหนึ่งในหลายประเภทที่ใช้เพื่อการนี้

องค์ประกอบรูปตัวยูคืออะไร

ควรสังเกตทันทีว่าชิ้นส่วนรูปตัวยูเป็นตัวเลือกที่ง่ายที่สุดที่ช่วยแก้ปัญหาการชดเชย อุปกรณ์ประเภทนี้มีการใช้งานที่หลากหลายที่สุดในแง่ของตัวบ่งชี้อุณหภูมิและความดัน สำหรับการผลิต ตัวชดเชยรูปตัวยูใช้ท่อยาวหนึ่งท่อซึ่งงออยู่ในตำแหน่งที่ถูกต้องหรือเชื่อมงอโค้งงอหรือเชื่อมหลาย ๆ อัน เป็นที่น่าสังเกตว่าท่อบางท่อต้องถอดประกอบทำความสะอาดเป็นระยะ ในกรณีดังกล่าว ข้อต่อขยายประเภทนี้ผลิตขึ้นโดยมีการต่อปลายที่ครีบ

เนื่องจากตัวชดเชยประเภท U เป็นการออกแบบที่ง่ายที่สุด จึงมีข้อเสียบางประการ เหล่านี้สามารถนำมาประกอบ ไหลสูงท่อเพื่อสร้างองค์ประกอบ, ขนาดใหญ่, ความจำเป็นในการติดตั้งส่วนรองรับเพิ่มเติมรวมถึงการมีข้อต่อแบบเชื่อม

ข้อกำหนดและค่าใช้จ่ายของตัวชดเชย

หากเราพิจารณาการติดตั้งข้อต่อขยายชนิด U จากมุมมองของทรัพยากรวัสดุ การติดตั้งในระบบที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางขนาดใหญ่จะเสียเปรียบมากที่สุด การใช้ท่อและทรัพยากรวัสดุสำหรับการสร้างตัวชดเชยจะสูงเกินไป ที่นี่คุณสามารถเปรียบเทียบอุปกรณ์นี้กับ Action และพารามิเตอร์ขององค์ประกอบเหล่านี้ใกล้เคียงกัน แต่ค่าใช้จ่ายในการติดตั้งรูปตัว U นั้นมากเป็นสองเท่า สาเหตุหลักของค่าใช้จ่ายนี้ เงินคุณต้องใช้วัสดุจำนวนมากในการก่อสร้างรวมถึงการติดตั้งตัวรองรับเพิ่มเติม

เพื่อให้ตัวชดเชยรูปตัวยูสามารถขจัดแรงดันบนท่อได้อย่างสมบูรณ์ไม่ว่าจะมาจากไหนก็จำเป็นต้องติดตั้งอุปกรณ์ดังกล่าวที่จุดหนึ่งโดยมีความแตกต่าง 15-30 องศา พารามิเตอร์เหล่านี้เหมาะสมก็ต่อเมื่ออุณหภูมิของสารทำงานภายในเครือข่ายไม่เกิน 180 องศาเซลเซียสและไม่ต่ำกว่า 0 เฉพาะในกรณีนี้และด้วยการติดตั้งนี้อุปกรณ์จะสามารถชดเชยความเครียดบนท่อได้ จากการเคลื่อนที่ของดินจากจุดใดก็ได้

การคำนวณการติดตั้ง

การคำนวณตัวชดเชยรูปตัวยูคือหาว่า ขนาดขั้นต่ำอุปกรณ์ก็เพียงพอที่จะชดเชยแรงดันบนท่อ เพื่อดำเนินการคำนวณจะใช้บางโปรแกรม แต่การดำเนินการนี้สามารถทำได้แม้ผ่านแอปพลิเคชันออนไลน์ สิ่งสำคัญที่นี่คือการปฏิบัติตามคำแนะนำบางอย่าง

• ความเค้นสูงสุดที่แนะนำสำหรับด้านหลังของตัวชดเชยอยู่ในช่วง 80 ถึง 110 MPa
• นอกจากนี้ยังมีตัวบ่งชี้เช่นการออกจากตัวชดเชยไปยังเส้นผ่านศูนย์กลางภายนอก แนะนำให้ใช้พารามิเตอร์นี้ภายใน H/Dn=(10 - 40) ด้วยค่าดังกล่าว จะต้องคำนึงว่า 10Dn จะสอดคล้องกับไปป์ไลน์ที่มีตัวบ่งชี้ 350DN และ 40Dn - ไปป์ไลน์ที่มีพารามิเตอร์ 15DN
• นอกจากนี้ เมื่อคำนวณตัวชดเชยรูปตัวยู จำเป็นต้องคำนึงถึงความกว้างของอุปกรณ์ให้เอื้อมถึง ค่าที่เหมาะสมที่สุด L/H=(1 - 1.5) ถือว่า อย่างไรก็ตาม อนุญาตให้ใช้พารามิเตอร์ตัวเลขอื่นๆ ได้ที่นี่
• หากในระหว่างการคำนวณปรากฎว่าสำหรับไปป์ไลน์ที่กำหนดจำเป็นต้องสร้างข้อต่อขยายประเภทนี้ที่มีขนาดใหญ่เกินไป ขอแนะนำให้เลือกอุปกรณ์ประเภทอื่น

ข้อจำกัดในการคำนวณ

ถ้าคำนวณไม่เป็น ผู้เชี่ยวชาญที่มีประสบการณ์ควรทำความคุ้นเคยกับข้อจำกัดบางอย่างที่ไม่ควรเกินเมื่อคำนวณหรือป้อนข้อมูลลงในโปรแกรม สำหรับตัวชดเชยท่อรูปตัว U มีข้อจำกัดดังต่อไปนี้:

• สื่อการทำงานอาจเป็นน้ำหรือไอน้ำก็ได้
• ตัวท่อต้องทำจากท่อเหล็กเท่านั้น
• ตัวบ่งชี้อุณหภูมิสูงสุดสำหรับสภาพแวดล้อมการทำงานคือ 200 องศาเซลเซียส
• แรงดันสูงสุดที่ตรวจพบในเครือข่ายต้องไม่เกิน 1.6 MPa (16 บาร์)
• สามารถติดตั้งตัวชดเชยได้บน ประเภทแนวนอนไปป์ไลน์
• ขนาดของตัวชดเชยรูปตัวยูควรสมมาตรและไหล่ควรเท่ากัน
• เครือข่ายไปป์ไลน์ไม่ควรพบกับการโหลดเพิ่มเติม (ลมหรืออื่น ๆ )

การติดตั้งอุปกรณ์

ประการแรก ไม่แนะนำให้วางตัวรองรับแบบคงที่เกินกว่า 10DN จากตัวชดเชยเอง เนื่องจากการส่งผ่านโมเมนต์การบีบของตัวรองรับจะลดความยืดหยุ่นของโครงสร้างลงอย่างมาก

ประการที่สอง ขอแนะนำอย่างยิ่งให้แยกส่วนจาก การสนับสนุนคงที่ไปยังตัวชดเชยรูปตัวยูที่มีความยาวเท่ากันทั่วทั้งเครือข่าย นอกจากนี้ยังเป็นสิ่งสำคัญที่จะต้องทราบด้วยว่าการเคลื่อนที่ของไซต์การติดตั้งฟิกซ์เจอร์จากศูนย์กลางของไปป์ไลน์ไปยังขอบด้านใดด้านหนึ่งจะเพิ่มแรงการเปลี่ยนรูปแบบยืดหยุ่นรวมทั้งความเค้นประมาณ 20-40% ของค่าเหล่านั้น สามารถรับได้หากโครงสร้างติดตั้งอยู่ตรงกลาง

ประการที่สามเพื่อเพิ่มความสามารถในการชดเชยเพิ่มเติมข้อต่อการขยายตัวรูปตัวยูจะถูกยืดออก ในช่วงเวลาของการติดตั้ง โครงสร้างจะมีแรงดัดงอ และเมื่อถูกความร้อน โครงสร้างจะถือว่าไม่มีแรงกดทับ เมื่ออุณหภูมิถึงค่าสูงสุด อุปกรณ์จะกลับมาที่แรงดันไฟ ด้วยเหตุนี้จึงได้มีการเสนอวิธีการยืดกล้ามเนื้อ งานเบื้องต้นคือการยืดข้อต่อการขยายตัวด้วยจำนวนที่จะเท่ากับครึ่งหนึ่งของการขยายตัวทางความร้อนของไปป์ไลน์

ข้อดีและข้อเสียของการออกแบบ

หากเราพูดถึงการออกแบบโดยทั่วไปแล้ว เราสามารถพูดได้อย่างมั่นใจว่ามีการออกแบบดังกล่าว คุณสมบัติเชิงบวกเช่นความสะดวกในการผลิต ความสามารถสูงการชดเชยไม่จำเป็นต้องบำรุงรักษากำลังที่ส่งไปยังส่วนรองรับนั้นเล็กน้อย อย่างไรก็ตาม ท่ามกลางข้อบกพร่องที่เห็นได้ชัด สิ่งต่อไปนี้โดดเด่น: การใช้วัสดุสูงและ จำนวนมากของพื้นที่ที่ถูกครอบครองโดยโครงสร้าง อัตราสูงความต้านทานไฮดรอลิก

ตัวชดเชยหรืออุปกรณ์ชดเชยจะใช้เมื่อติดตั้งท่อที่มีแรงดันสูงหรือ อุณหภูมิสูงสารพาหะ ระหว่างการทำงานของไปป์ไลน์ มีหลายปัจจัยที่ต้องนำมาพิจารณาเพื่อหลีกเลี่ยงการทำลาย โครงสร้างรับน้ำหนัก. ปัจจัยเหล่านี้ได้แก่ ความผิดปกติของอุณหภูมิท่อการสั่นสะเทือนที่เกิดขึ้นระหว่างการทำงานของท่อรวมถึงการทรุดตัวของฐานรากของคอนกรีตรองรับ

ตัวชดเชยได้รับการออกแบบมาเพื่อให้แน่ใจว่าส่วนต่าง ๆ ของระบบสามารถเคลื่อนที่ได้สัมพันธ์กัน หากไม่มีการเคลื่อนไหวเช่นนั้นโหลดบน องค์ประกอบเชื่อมต่อ,ส่วนท่อ,รอยเชื่อม โหลดเหล่านี้เกิน บรรทัดฐานที่อนุญาตและนำไปสู่การทำลายระบบ

ตัวชดเชยมีหลายประเภทซึ่งมีความแตกต่างกันไป อุปกรณ์หลัก. แนวคิดในการพัฒนาตัวชดเชยรูปตัวยูเป็นผลมาจากปรากฏการณ์การชดเชยท่อด้วยตัวเองด้วยการเลี้ยวและโค้ง ในระหว่างการทำงานของท่อความร้อน ท่อที่เกิดจากการหมุนเหล่านี้สามารถแสดงความต้านทานต่อการบิดเบี้ยวและการบิดเบี้ยวของแรงดึง

อย่างไรก็ตาม เราไม่สามารถพึ่งพาการชดเชยตัวเองได้ เนื่องจากค่าสัมบูรณ์ของการกระจัดขึ้นอยู่กับจำนวนขององค์ประกอบแบบหมุน เพื่อให้มั่นใจถึงความเป็นไปได้ในการชดเชยการเสียรูป ศอกรูปตัวยูถูกติดตั้งบนส่วนทางตรงของทางหลวงซึ่งทำหน้าที่เป็นตัวชดเชย

หลักการทำงานของตัวชดเชยรูปตัวยู

ตามการออกแบบตัวชดเชยรูปตัวยูถือว่าง่ายที่สุดเนื่องจากประกอบด้วยชุดองค์ประกอบขั้นต่ำ มันเป็นความเรียบง่ายที่ทำให้สามารถให้บริการที่หลากหลาย ข้อมูลจำเพาะ(อุณหภูมิความดัน). ตัวชดเชยทำด้วยวิธีใดวิธีหนึ่งจากสองวิธี

1. ท่อเดียวโค้งงอในตำแหน่งที่เหมาะสมด้วยรัศมีการโค้งงอ ทำให้เกิดโครงสร้างรูปตัวยู
2. ตัวชดเชยประกอบด้วย 7 องค์ประกอบ รวมถึงส่วนโค้งตรงสามส่วนและมุมหมุน 4 มุม ซึ่งเชื่อมเป็นโครงสร้างเดียว

เนื่องจากต้องซ่อมบำรุงตัวชดเชยนี้บ่อยครั้ง เนื่องจากการตกตะกอนในรูปของสิ่งสกปรกหรือโครงสร้างที่มีความหนาแน่นอื่นๆ มักจะสะสมอยู่ในข้อศอกรูปตัวยู ท่อเชื่อมต่อจึงติดตั้งหน้าแปลนหรือข้อต่อเกลียว ซึ่งช่วยให้สามารถติดตั้งและถอดอุปกรณ์ได้โดยไม่ต้องใช้เครื่องมือพิเศษ

ตัวชดเชยรูปตัวยูมีไว้สำหรับทั้งคู่ ท่อเหล็ก, และสำหรับ ท่อโพลีเอทิลีน. การออกแบบไม่ได้ไร้ข้อบกพร่อง ตัวอย่างเช่นการติดตั้งตัวชดเชยรูปตัวยูในระบบทำความร้อนต้องใช้เงิน วัสดุเพิ่มเติมในรูปแบบของท่อ, มุม, sgons สำหรับเครือข่ายทำความร้อนทุกอย่างซับซ้อนโดยการติดตั้งตัวรองรับเพิ่มเติม

ข้อกำหนดในการติดตั้งและค่าติดตั้งอุปกรณ์รูปตัวยู

แม้จะมีความเรียบง่ายของอุปกรณ์ แต่การติดตั้งตัวชดเชยรูปตัวยูไม่ได้ลดค่าใช้จ่ายเสมอไป ตัวอย่างเช่น เมื่อเทียบกับค่าใช้จ่ายของเครื่องชดเชยเครื่องสูบลม ตอนนี้เรากำลังพูดถึงท่อที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางขนาดใหญ่ ในกรณีนี้ค่าใช้จ่ายของ องค์ประกอบเพิ่มเติมและการติดตั้งนั้นเกินราคาของอุปกรณ์สูบลมและหากเราคำนึงถึงความจำเป็นในการสร้างส่วนรองรับแล้วความแตกต่างของราคาจะสังเกตเห็นได้ชัดเจนมาก

หากตัวชดเชยทำโดยการดัดท่อตรงต้องคำนึงว่ารัศมีของส่วนโค้งนี้จะต้องเท่ากับรัศมีแปดของท่อเอง หากมีตะเข็บ โครงสร้างจะทำโดยให้ตะเข็บเหล่านี้ตกลงบนส่วนตรง เมื่อสร้างส่วนโค้งที่สูงชัน แน่นอนว่าต้องเบี่ยงเบนไปจากกฎเหล่านี้

ข้อดีและข้อเสียของการออกแบบรูปตัวยู

ขอแนะนำให้สมัคร ประเภทที่กำหนดข้อต่อขยายเมื่อติดตั้งท่อที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางเล็ก ควรสังเกตว่าช่วงขนาดของข้อต่อขยายของ bellows นั้นค่อนข้างกว้างขึ้น U-bend รองรับแรงสั่นสะเทือนได้ดี แต่การผลิตต้องใช้วัสดุจำนวนมาก ซึ่งทำให้ต้นทุนของอุปกรณ์เพิ่มขึ้นอย่างมาก

การเปรียบเทียบลักษณะของเครื่องสูบลมและข้อต่อขยายรูปตัวยูช่วยให้เราระบุข้อดีและข้อเสียหลักของอุปกรณ์แต่ละประเภทได้ ตัวอย่างเช่น ตัวชดเชยรูปตัวยูจะต้องได้รับการบริการและทำความสะอาดจากตะกอนเป็นระยะ ข้อต่อขยายของ Bellows ไม่ได้รับข้อบกพร่องดังกล่าว

อีกประเด็นหนึ่งที่ฉันอยากจะสังเกตเกี่ยวกับความสามารถในการชดเชยของอุปกรณ์ทั้งสองประเภท หากพิจารณาแต่ค่าสัมบูรณ์แล้วในเรื่องนี้ ข้อได้เปรียบที่ชัดเจนมองไม่เห็นจากด้านใดด้านหนึ่ง อย่างไรก็ตาม ในการเพิ่มการกระจัดสูงสุดในตัวชดเชยรูปตัวยู คุณจะต้องเพิ่มขนาดของเข่า สำหรับการชดเชยเครื่องสูบลมก็เพียงพอแล้วที่จะใช้ลอนสองส่วนซึ่งในทางปฏิบัติไม่ส่งผลกระทบต่อขนาด แต่อย่างใด

ฉันต้องการเพิ่มคุณสมบัติเชิงบวกในคลังเช่นการขาดการควบคุมระหว่างการทำงาน แต่ในพื้นที่ที่มีประชากรหนาแน่น ไม่มีพื้นที่ว่างสำหรับจัดวางท่อส่งที่มีตัวชดเชยรูปตัวยูเสมอไป ข้อศอกสามารถติดตั้งได้เฉพาะในส่วนแนวนอน ในขณะที่ข้อต่อขยายของเครื่องสูบลมได้รับการติดตั้งในส่วนที่เป็นแนวตรง

สุดท้าย ข้อดีอีกประการของข้อต่อขยายสูบลมคือไม่เพิ่มความต้านทานต่อการไหลของของเหลวและก๊าซ U-bend ช่วยลดอัตราการไหลอย่างมาก เมื่อใช้อุปกรณ์ประเภทนี้ในระบบทำความร้อนในบ้าน คุณจะต้องติดตั้ง ปั๊มหมุนเวียนเนื่องจากเนื่องจากการพาความร้อนตามธรรมชาติ ของเหลวอาจไม่หมุนเวียน พบสิ่งกีดขวางระหว่างทาง

การคำนวณสำหรับตัวชดเชย

การไม่มีมาตรฐาน GOST สำหรับอุปกรณ์รูปตัวยูบางครั้งทำให้งานการวางแผนโครงการซับซ้อนขึ้นอย่างมาก ดังนั้นจึงจำเป็นต้องมีการคำนวณเบื้องต้นของตัวชดเชยรูปตัวยู ประการแรกจำเป็นต้องสร้างตามความต้องการของโครงการ คำนึงถึงขนาดของท่อขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางความดันสูงสุดและขนาดของการกระจัดที่คาดหวัง

ซึ่งหมายความว่าแทบจะเป็นไปไม่ได้เลยที่จะซื้อเครื่องชดเชยสำเร็จรูป สำหรับแต่ละกรณีจะต้องทำเป็นรายบุคคล นี่เป็นข้อเสียเปรียบอีกประการหนึ่งเมื่อเทียบกับอุปกรณ์สูบลม

เมื่อคำนวณพารามิเตอร์ ควรพิจารณาข้อจำกัดและเงื่อนไขต่อไปนี้:

• เหล็กถูกใช้เป็นวัสดุสำหรับท่อ
• ตัวชดเชยถูกออกแบบมาสำหรับทั้งสื่อน้ำและก๊าซ
• แรงดันพาหะสูงสุดไม่เกิน 1.6 บรรยากาศ
• ตัวชดเชยจะต้องมีรูปร่างที่ถูกต้องในรูปแบบของตัวอักษร "P";
• ติดตั้งบนส่วนแนวนอนเท่านั้น
• ไม่มีผลกระทบของลม

ควรเข้าใจว่าพารามิเตอร์ที่กำหนดถือเป็นอุดมคติ ในสภาพจริงสามารถสังเกตได้เพียงสองสามจุดเท่านั้น เมื่อพูดถึงอุณหภูมิของสิ่งแวดล้อม จำเป็นต้องทำให้ค่าของมันมีค่าสูงสุด และลดอุณหภูมิแวดล้อมให้เหลือน้อยที่สุด

การติดตั้งตัวชดเชย

ในระหว่างการก่อสร้างทางหลวงควรใช้กฎเกณฑ์บางประการซึ่งใช้กับการจัดข้อต่อการขยายตัวรูปตัวยูด้วย มีการติดตั้งเพื่อให้เที่ยวบินไปทางด้านขวา ทั้งสองฝ่ายกำหนดเมื่อมองไปที่ไปป์ไลน์จากต้นทางไปยังผู้รับ หากไม่มีพื้นที่ว่างที่จำเป็นสำหรับตัวชดเชยทางด้านขวา ให้บินไปทางซ้าย อย่างไรก็ตาม สายกลับจะต้องนำจาก ด้านขวาและสิ่งนี้นำไปสู่การเปลี่ยนแปลงในโครงการ

ก่อนการทดสอบระบบทำความร้อนโดยตรง จำเป็นต้องมีการยืดตัวชดเชยเบื้องต้นที่จำเป็น ท่อที่เติมจะมีแรงดันมากเกินไป ดังนั้นหากไม่ทำตามขั้นตอนนี้ โลหะจะเริ่มยุบตัวในไม่ช้า

ความตึงเครียดทำด้วยแม่แรงพิเศษและหลังจากสตาร์ทแล้วจะถูกลบออกและหัวเข่าจะเข้ารับตำแหน่งก่อนหน้า ปริมาณความตึงจะระบุโดยข้อมูลหนังสือเดินทางที่จัดเตรียมไว้สำหรับแต่ละอุปกรณ์ เมื่อติดตั้งส่วนรองรับจำเป็นต้องคำนวณตำแหน่งของพวกเขาซึ่งจะต้องอยู่เพื่อให้การเสียรูปนำไปสู่การเคลื่อนที่ตามแนวแกนของท่อบนส่วนรองรับเท่านั้น