4.7. Механический расчет теплопроводов

В курсовой работе требуется определить вертикальную и горизонтальную нормативные нагрузки на одну из неподвижных опор и рассчитать по одному компенсатору каждого типа.

При расчете горизонтальной нагрузки на неподвижную опору необходимо учитывать: силы трения в подвижных опорах трубопроводов и в сальниковых компенсаторах, неуравновешенные силы внутреннего давления при применении сальниковых компенсаторов на участках теплопроводов, имеющих запорную арматуру; переходы, повороты или заглушки, силы упругой деформации при гибких компенсаторах и при самокомпенсации, силы трения трубопроводов о грунт при бесканальном способе прокладки; горизонтальную ветровую нагрузку при надземной прокладке теплопроводов.

Горизонтальная осевая нагрузка на промежуточную неподвижную опору определяется как сумма сил, действующих с каждой стороны. Причем меньшая сумма сил, за исключением неуравновешенных сил внутреннего давления, принимается с коэффициентом 0,7. При равенстве суммарных сил с каждой стороны опоры в качестве расчетной принимается равнодействующая сил с одной стороны опоры с коэффициентом 0,3.

Горизонтальная осевая нагрузка на концевую неподвижную опору определяется как равнодействующая всех сил на опоре.

Вертикальную нормативную нагрузку на опору труб , Н следует определять по формуле

, (4.36)

где – вес 1 м трубопровода, включающий вес трубы, теплоизоляционной конструкции и воды,

– пролет между подвижными опорами, м.

Горизонтальные нормативные осевые , Н нагрузки на подвижные опоры труб от сил трения определяем по формулам:

; (4.37)

, (4.38)

где – коэффициенты трения в скользящих опорах ;

– вес 1 м трубопровода в рабочем состоянии, включающий вес трубы, теплоизоляционной конструкции и воды, Н/м.

Горизонтальные боковые нагрузки с учетом направления их действия должны учитываться при расчете опор, расположенных под гибкими компенсаторами, а также на расстоянии 40 диаметров от угла поворота или гибкого компенсатора.

При определении нормативной горизонтальной нагрузки на неподвижную опору труб следует учитывать:

1. Силы трения в подвижных опорах труб , Н, определяемые по формуле:

, (4.39)

где – коэффициент трения в подвижных опорах труб;

– вес 1м трубопровода в рабочем состоянии Н/м;

– длина трубопровода от неподвижной опоры до компенсатора или угла поворота трассы при самокомпенсации, м.

2. Силы трения в сальниковых компенсаторах , Н определяемые по формулам:

; (4.40)

, (4.41)

где – рабочее давление теплоносителя, Па;

– длина слоя набивки по оси сальникового компенсатора, м;

– наружный диаметр патрубка сальникового компенсатора, м;

– коэффициент трения набивки о металл 0,15;

– число болтов компенсатора;

– площадь поперечного сечения набивки сальникового компенсатора м², определяемая по формуле:

, (4.42)

– внутренний диаметр корпуса сальникового компенсатора, м.

При определении величины величину принимают не менее 1^.10⁶Па, в качестве расчетной принимают большую из сил, полученных по формулам (4.40), (4.41)

3. Неуравновешенные силы внутреннего давления при применении сальниковых компенсаторов Н, на участках трубопроводов, имеющих запорную арматуру, переходы, углы поворота или заглушки, определяемые по формуле:

, (4.43)

где – площадь поперечного сечения по наружному диаметру патрубка сальникового компенсатора,м²;

– рабочее давление теплоносителя, Па.

4. Распорные усилия сильфонных компенсаторов от внутреннего давления , Н определяемые по формуле:

, (4.44)

где – эффективная площадь поперечного сечения компенсатора, м² определяемая по формуле:

, (4.45)

где – соответственно наружный и внутренний диаметры гибкого элемента компенсатора, м.

5. Жесткость сильфонных компенсаторов , Н, определяемая по формуле:

, (4.46)

где – жесткость компенсатора при сжатии на 1 мм/Н/мм;

– компенсирующая способность компенсатора, мм.

Значения величин принимаются по техническим условиям и рабочим чертежам компенсаторов.

6. Распорные усилия сильфонных компенсаторов при их установке в сочетании с сальниковыми компенсаторами на смежных участках , Н, определяемые по формуле:

. (4.47)

7. Силы упругой деформации при гибких компенсаторах и при самокомпенсации, определяемые расчетом труб на компенсацию тепловых удлинений.

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.

9. Горизонтальную осевую нагрузку на неподвижную опору трубы следует определять:

- на концевую опору – как сумму сил, действующих на опору;

- на промежуточную опору – как разность сумм сил, действующих с каждой стороны опоры, при этом меньшая сумма сил принимается с коэффициентом 0,7.