5.9. Механический расчет

Неподвижные опоры. Неподвижные опоры фиксируют отдельные точки трубопровода, делят его на независимые в отношении температурных удлинений участки и воспринимают усилия, возникающие в трубопроводах при различных схемах и способах компенсации тепловых удлинений.

Расстояние между неподвижными опорами по компенсирующей способности сальниковых компенсаторов определяется по формуле:

,

где, d_расч – расчетная компенсирующая способность сальникого компенсатора в мм.

Расчетную компенсирующую способность сальниковых компенсаторов принимаем меньше указанной на величину ,

t – расчетная температура теплоносителя в °С: t = 150 °С

t_но – расчетная температура наружного воздуха для проектирования отопления в °С;

t_но = -20 °С

d – коэффициент линейного расширения трубной стали в мм/м °С;

d = 1,25·10^-2 мм/м °С.

Таблица П.5.5

Расстояние между неподвижными опорами

Условный проход сальникого компенсатора Dу, мм	Наибольшая компенсирующая способность Imax, мм	Z,мм	Коэффициент линейного расширения I, мм/м°C	Расстояние между неподв. опорами L, м
600	400	40	1,25	169,4

Нагрузка на неподвижную опору.

Нагрузки на неподвижные опоры трубопроводов подразделяют на вертикальные и горизонтальные.

Таблица П.5.6

Вертикальная нагрузка

Dу, мм	Вес 1 м трубы	Вес воды в 1 м трубы	Вес изоляц. конструк-ции	Пролет между неподв. опорами	Вертик. нагрузка Нв = g ^.l , Н
600	122,7	29,61	29	169,4	307139

Вертикальную нагрузку определяют по формуле:

,

где g – вес 1 м трубопровода: вес трубы, изоляционной конструкции воды, кгс;

l – пролет между подвижными опорами, м. Горизонтальные нагрузки на неподвижные опоры трубопроводов возникают под влиянием следующих сил:

– трения в подвижных опорах при тепловом удлинении трубопровода;

– трения в сальниковых компенсаторах при тепловом удлинении трубопровода.

Горизонтальные осевые нагрузки на промежуточные опоры определяют с учетом всех действующих сил по обе стороны опоры (S₁ и S₂):

,

где силы трения в подвижных опорах, H;

силы трения в сальниковых компенсаторах, H.

Таблица П.5.7

Силы трения в подвижных опорах

Dу, мм	Вес 1 м трубы	Вес воды в 1 м трубы	Вес изоляц. конструкции	L, м	f	Ртр^оп, Н
600	122,7	296,1	29	160	0,3	214944

,

где f – коэффициент трения подвижных опор;

g – вес 1м трубы в рабочем состоянии (вес трубы, изоляционной конструкции и воды), кг;

L – длина трубопровода от неподвижной опоры до компен- сатора, м.

Силы трения в сальниковых компенсаторах определяют в зависимости от рабочего давления теплоносителя, диаметра трубы и конструкции сальниковой набивки:

;

,

где рабочее давление теплоносителя, Па;

длина слоя набивки по оси сальникого компенсатора, см;

D₂ – наружный диаметр стакана сальникого компенсатора, см;

f – коэффициент трения набивки о металл, принимаем = 0,15;

n – число болтов компенсатора;

площадь поперечного сечения набивки, см²;

Таблица П.5.8

Силы трения в сальниковых компенсаторах

Dу, мм	Pраб, Па	l2,см^2	D2,см	f	n, шт	fн, см2	Рс,Н	Рс,Н
600	10	14	62,2	0,15	10	508	82029	32295

Величину принимаем не менее 1^.10⁶ Па.

В качестве расчетной принимают большую из сил .

Результирующие горизонтальные усилия на промежуточные неподвижные опоры определяют как разницу суммарных сил по обе стороны опоры . При этом для повышения запаса прочности меньшую сумму сил принимают с коэффициентом 0,7, т.е. .

При равенстве сумм сил с обеих сторон в качестве расчетной принимается одна из сумм с коэффициентом 0,3: .

Таблица П.5.9

Горизонтальные осевые нагрузки

	Ртр^оп, Н	Рс, Н	S, Н	S1, Н
	214944	82029	296973	89092

Максимальный пролет между подвижными опорами.

На прямом участке трубопровода, из условия прочности трубы, он определяется по формуле:

,

где – допустимое эквивалентное напряжение для весовой и ветровой нагрузок, кгс/мм²;

;

– коэффициент, зависящий от типа компенсаторов; = 1,095;

допускаемое напряжение от внутреннего давления, МПа;

= 110 МПа;

= 120,12 МПа;

W^Р – момент сопротивления поперечного сечения трубы при расчетной толщине стенки трубы.

W^Р = 820 см³;

где – коэффициент прочности поперечного сварного шва;

= 0,95;

0,8 – коэффициент пластичности;

g _Э – эквивалентная весовая нагрузка, Н/м.

Эквивалентную весовую нагрузку при подземной прокладке трубопроводов принимают равной расчетному весу трубопровода в рабочем состоянии:

g_э = g , Н/м;

g_э = 4720 Н/м.

Пролет между подвижными опорами при сальниковых компенсаторах определяют расчетом по растягивающим и сжимающим напряжениям. При расчете по сжимающим напряжениям коэффициент принимают равным 1.

За расчетный принимают меньший из полученных пролетов.

= 1; = 0,95;

η₁ = 1,095; σ_доп = 110 МПа; σ_э = 1,095 ^.112 = 123 МПа.

Таблица П.5.10

Максимальный пролет между подвижными опорами

Максимальный пролет между подвижными опорами
Dу, мм	Вес 1 м трубы	Вес воды в 1 м трубы	Вес изоляц. конструкции	qэ кгс	W^р,см^3	σэ^д МПа	φ1	φ1	lmax, м	lmax, м
600	122,7	29,61	29	181,31	2400	123	1	0,95	49,4	48,2

Расчет на компенсацию тепловых удлинений плоских участков трубопроводов.

Г – образный участок трубопровода с углом поворота 90⁰ (с учетом гибкости отвода);

Y_ц.т. – упругий центр тяжести;

1. Приведенная длина осевой линии участка трубопровода:

L_пр = ,

где R – радиус оси отвода, м;

R = 400 мм

k – коэффициент гибкости для гнутых отводов;

при k= ;

при ;

h – геометрическая характеристика трубы;

,

где S – номинальная толщина стенки трубы, мм;

r_ср – средний радиус трубы, мм;

R – радиус оси гнутой трубы, мм;

R = 1000 мм;

;

.

2. Координаты упругого центра тяжести:

3. Центральные моменты инерции относительно осей X₀ и Y₀:

4. Центральный центробежный момент инерции относительно осей X₀ и Y₀:

5. Расчетные тепловые удлинения вдоль осей X и Y:

где – коэффициент линейного расширения трубной стали, мм/м град;

мм/м град;

– расчетная разность температур между максимальной температурой теплоносителя t и расчетной для проектирования отклонения температурой наружного воздуха.

6. Силы упругой деформации:

;

.

где J – момент инерции поперечного сечения стенки трубы при номинальной толщине стенки трубы, см. 4;

5177 см⁴;

E – модуль упругости трубной стали, Па;

;

;

.

7. Максимальный изгибающий момент на прямом отрезке:

При в точке А

.

При в точке С

.

В точке А

.

8. Максимально изгибающий момент на гнутом отрезке в точке С (середина дуги):

9. Изгибающие компенсационные напряжения на прямых участках трубопроводов в сварных и крутоизогнутых отводах определяется по формуле:

,

где W – момент сопротивления поперечного сечения стенки трубы при номинальной толщине стенки трубы, см³;

W = 820 см³;

.

Изгибающие компенсационные напряжения:

,

где m – коэффициент концентрации продольных изгибающих напряжений в отводах;

m = 1,51;

.

5.10. Подбор теплофикационного оборудования ТЭЦ

ΣQ^р = 360*10⁶ кДж/ч.

Система теплоснабжения закрытая:

d_ТЭЦ = 0,5;

;

.

Тепловая мощность пикового водогрейного котла:

.

Тепловая мощность основного подогревателя:

.

Из таблицы выбираем тип ОП:ПВГ – 800, который устанав-ливается с турбиной ПТ-50-130;Т-50-130 с характеристиками: G = 1250 ^.10³ кг/ч, m = 539 шт., F|тип = 800 м².

шт.

Температура сетевой воды на выходе из ОП:

,

где суммарный расход сетевой воды при t_нр.

.

Температура пара в теплофикационном отборе турбины:

.

Температура сетевой воды на входе в ОП:

.

Средняя температура воды (сетевой) в ОП:

.

Температура стенки:

.

Средняя температура воды при теплопередаче:

.

Средняя температура пара при теплопередаче:

.

Средний логарифмический напор в ОП:

.

Скорость воды в трубах ОП:

.

Коэффициент теплоотдачи от стенки к сетевой воде:

Коэффициент теплоотдачи от пара к стенке – для типов ПСВ:

Коэффициент теплопередачи в ОП:

.

Требуемая поверхность ОП:

.

Число последовательно включенных ОП:

шт.