Použití startovacích kompenzátorů umožňuje natáhnout potrubí sevřené v zemi. Protahování se provádí předehřátím potrubí na teplotu rovnající se polovině teplotního rozdílu. Po aktivaci spouštěcích kompenzátorů a svaření hran jejich omezovačů se potrubí změní v souvislou strukturu. Spouštěcí kompenzátory tedy fungují pouze jednou. V ideálním případě použití startovacích kompenzátorů umožňuje uložení potrubí ve formě dlouhých přímých úseků, ve kterých jsou tepelné deformace při ohřevu a ochlazování kompenzovány axiálním tahově-kompresním napětím v materiálu potrubí.
Rozsah napětí při přechodu potrubí ze studeného do pracovního stavu je
Тotroka – Provozní teplota,
Тmont – teplota, při které jsou spouštěcí kompenzátory instalovány (instalační teplota),
– modul pružnosti při provozní teplotě,
– koeficient lineární roztažnosti.
Přímá pokládka pomocí startovacích kompenzátorů je možná pouze při splnění následujících podmínek:
Pokud tato podmínka není splněna, musíte přejít na jiná schémata pro kompenzaci teplotní expanze (například použít kompenzátory ve tvaru U). Nyní však máme jiný úkol – ukázat způsoby, které nám umožňují „zapadnout“ do tohoto omezení.
Pokud vezmeme [σvosy] ≈ 1.25[σ], dostáváme
Pravá strana zde závisí pouze na vlastnostech materiálu. Například pro ocel 20 při provozní teplotě 150ºС to dopadá
Když je provozní teplota 150 °C a instalační práce se provádějí v zimě, máme = 150-(-20) = 170ºС > 152 °С a použití startovacích kompenzátorů je nemožné. Ale pokud je vypočtená provozní teplota vzata na 130ºСa instalační teplota je 0ºС, pak =130ºС < 152ºС – obraz se mění.
Maximální délka přímého potrubí „obsluhovaného“ startovacím kompenzátorem je určena vzorcem
kde q tr je třecí síla na zemi na jednotku délky potrubí a F – průřezová plocha potrubí. Rozdíl ve složených závorkách je velmi „citlivý“ na změny teploty. Při =130ºС budu mít
Pro heat pipe 426×7 do hloubky Z =1м bude to jen 40 metrů
Pokud instalační teplota není 0ºZ, 20ºС (instalace v létě), pak =110ºС
vzdálenost se zvýší 1.84krát (místo 40.3 v našem příkladu dostáváme 74 metrů) a odpovídajícím způsobem se sníží potřebný počet startovacích kompenzátorů. V importovaných příručkách pro návrh otopných sítí s izolací z polyuretanové pěny [11] příklady výpočtů obvykle zahrnují =120ºС a =10ºС , tj. =110ºZ, což odpovídá
V domácí praxi se návrhová teplota v topných sítích obvykle nepovažuje za nižší než 130ºS.
Druhým způsobem, jak snížit počet začínajících kompenzátorů, je použití potrubního materiálu s vyšším . Pokud například místo oceli 20 vezmeme 17GS1U, pak při = 130ºС dostaneme
Častým omylem mezi konstruktéry je názor, že snížení (zvětšení) teplotního rozdílu nebo výměna materiálu za odolnější by mělo vést k úměrné změně vzdálenosti startovacích kompenzátorů.
Ve světle výše uvedeného vidíme, že tomu tak zdaleka není: změna teplotního rozdílu o 15 % vede k téměř 2násobnému zvýšení a nahrazení oceli 20 17GS1U (zvýšení přípustných napětí o 1.4krát) zvyšuje maximální vzdálenost mezi startovacími kompenzátory 3.5krát.
Pokud je z nějakého důvodu pro zvýšení zvolena druhá metoda, pak je zbytečné se dívat na doporučení uvedená v dovážených příručkách – v nich jsou uvedeny maximální přípustné vzdálenosti pouze pro potrubí z běžných uhlíkových ocelí.
Na závěr poznamenáváme následující.
1. Všechny vzorce jsou uvedeny za předpokladu, že spouštěcí kompenzátory jsou instalovány symetricky ve stejných vzdálenostech od sebe. Když se startovací kompenzátor posune ze středu směrem k jednomu z pevných konců, axiální napětí se mohou zvýšit o 20-40 procent.
2. Pro praktické účely se doporučuje stanovit s 20% marží, tzn. použít vzorec
Pevnostní výpočty s použitím redukovaných hodnot jsou v lepší shodě s kritérii pro posouzení pevnosti teplovodů pod vlivem všech zatěžovacích faktorů.
Zdravím vás, drazí a vážení čtenáři webu „world-engineer.ru“. V tomto článku se dozvíte, co je kompenzátor ve tvaru U, a také jaký vzorec pro výpočet kompenzátoru ve tvaru U. Dozvíte se, jak vypočítat kompenzátor ve tvaru U a pochopíte, co je natahování kompenzátoru ve tvaru U.
Kompenzátory ve tvaru U jsou široce používány při instalaci topných sítí s potrubím. Kompenzátor ve tvaru U je úsek trasy topné sítě tvořený oblouky a přímými úseky trubek spojených elektrickým obloukovým svařováním. Jednodušeji řečeno, dilatační spáry ve tvaru U jsou pružné dilatační spáry, které se pohybují během tepelné roztažnosti, a tím absorbují axiální zatížení při pohybu. Průměr, tloušťka stěny a třída oceli potrubí pro pružné kompenzátory musí být stejné jako u potrubí v hlavních úsecích. Umístění dilatačních spár ve tvaru U při montáži se doporučuje vodorovně.
Pro kompenzaci tepelného prodloužení potrubí se používají ucpávkové kompenzátory, vlnovcové kompenzátory, pružné kompenzátory ve tvaru U a také se používají odbočky trasy (samokompenzace).
Použití kompenzátoru ve tvaru U umožňuje také odolnější provedení trasy topné sítě, protože pouze při úhlech natočení trasy topné sítě lze při konstrukci podélného profilu měnit sklony potrubí. Pravidlo je jednoduché – čím více úhlů natočení, tím snazší je sestavení profilu topné sítě a tím můžete regulovat úroveň uložení potrubí. Řekněme, že kdyby celá trasa byla dlouhá 1 km bez úhlů natočení pomocí kompenzátorů ucpávky a pevných podpěr a počáteční hloubka trasy topné sítě od povrchu terénu byla 1 metr, pak na konci 1 km úseku i s minimální sklon 0,002 by mohla být hloubka 5 metrů od povrchu země. Vše závisí na topografii zemského povrchu a také na počtu a hloubce inženýrských sítí procházejících tepelnou sítí. V každém případě je použití kompenzátoru ve tvaru U mnohem efektivnější.
Podle pravidel Gosgortekhnadzoru lze jako kompenzátory použít:
a) ohebné trubky tvaru U, lyry a jiné normálně zakřivené trubky stejného účelu a kvality jako v přímých úsecích – pro potrubí všech kategorií;
b) normálně zakřivené ohyby za předpokladu, že poloměr ohybu trubek při výrobě kompenzátorů musí být alespoň 3násobek jmenovitého vnějšího průměru trubek; Je také povoleno použití prudce zakřivených ohybů;
c) svařované sektorové oblouky – pro potrubí tepelných sítí o průměru nad 450 mm.
Kompenzační zařízení ve tvaru U
Všechny části dilatačních spár ve tvaru U jsou spojeny svařováním. Montáž kompenzátorů tvaru U se provádí tak, že jeho osa symetrie je posunuta z projektované polohy o 1/4 kompenzační kapacity kompenzátoru směrem k oné pevné podpěře, mezi kterou a kompenzátorem musí být nejprve svařeny všechny spoje. Na druhé pevné podpěře zůstává jeden spoj nesvařený se vzdáleností mezi hranami v souladu s návrhovou hodnotou protažení kompenzátoru. Kravata se vyrábí pomocí spojovacích šroubů nebo jiných zařízení. Pohyblivé podpěry jsou instalovány ve vzdálenosti rovnající se dvěma až třem průměrům potrubí, počítáno od ohybu ohybů (uprostřed přímých úseků kompenzátoru ve tvaru U, ale ne pod svarovými spoji). Výpočet kompenzátoru ve tvaru U pro ocelové trubky online a stanovení napětí v jejich nebezpečných úsecích se provádí pomocí vzorců a nomogramů (viz obrázky a tabulky níže).
Pomocné nomogramy pro výpočet dilatačních spár ve tvaru U s ohýbanými ohyby
a – nomogram pro výpočet kompenzátoru tvaru U pro DN = 50, 70, 80, 100 mm
b – nomogram pro výpočet kompenzátoru tvaru U pro DN = 125, 150, 175, 200 mm
c – nomogram pro výpočet kompenzátoru tvaru U pro DN = 250, 300, 350, 400 mm
Pomocné nomogramy pro výpočet samokompenzace teplotních prodloužení
a – nomogram pro stanovení ohybových napětí v řezu A kompenzátorů tvaru L;
b – nomogram pro stanovení ohybových napětí v řezu A dilatačních spár ve tvaru Z;
c – nomogram pro stanovení velikostí kompenzátorů tvaru Z.
Příklad výpočtu kompenzátoru ve tvaru U pomocí nomogramů
Příklad 1. Určete napětí v nejvíce zatíženém úseku A s následujícími údaji: Dy = 200 mm; 1 = 10 m; 2 = 30 m; a = 0; Δt = 0 °C.
Řešení: n = 30/10 = 3.
Podle nomogramu (obr. a) zjistíme bА 1 = 3,1 kgf/cm2 (0,3 MPa) při Δt = 1 C),
pak bА = 3,1 * 173 = 536 kgf/cm2 (53,6 MPa).
Příklad 2. Určete délku ramene kompenzátoru l s těmito údaji: vnímané prodloužení Δ = 14 cm, vnější průměr trubky Dн = 159 mm, délka krátkého paralelního ramene kompenzátoru l1 = 15 m.
Průběh rozhodování podle nomogramu (obr. c) je znázorněn šipkami.
Poznámka. Nomogram byl sestaven při bis = 80 MPa (800 kgf/cm2).
Vyrovnávací ramena úseků potrubí ve tvaru L s různými rameny bez zohlednění vlivu ohnutého kolena
Minimální délka l, m, vyrovnávací ramena úseků potrubí ve tvaru L se stejnými rameny (viz obrázek výše)
