Расчет максимально допустимого расстояния между сильфонными компенсаторами

Расчет максимально допустимого расстояния между ССК

3.4.23. Между двумя неподвижными опорами теплопровода необходимо установить стартовый сильфонный компенсатор (или, так называемый, Е-компенсатор), после чего теплопровод заполняется теплоносителем и нагревается до температуры, равной 50 % от максимальной рабочей. При этом стартовый компенсатор должен сжаться на полную величину рабочего хода. После выдержки при указанной температуре (как правило, в течение суток) кожухи стартового компенсатора завариваются между собой. Тем самым, сильфон исключается из дальнейшей работы теплопровода. И так на всем теплопроводе между каждой парой неподвижных опор. Компенсация температурных расширений в дальнейшем происходит за счет знакопеременных осевых напряжений сжатия — растяжения. Таким образом, стартовые компенсаторы срабатывают один раз, после чего система превращается в неразрезную.

Максимально допустимое расстояние, м, между ССК составляет:

                                      [15]

Диапазон температур предварительного нагрева, при которых может быть осуществлена заварка:

                                              [16]

                                              [17]

t_э — температура, при которой монтируется ССК.

При проектировании следует учитывать, что t_э может изменяться в пределах от нуля (при длительной остановки нагрева системы) до расчетной температуры наружного воздуха, принимаемой для расчета отопления (при глубине прокладки менее 0,7 м). Поэтому рекомендуется принимать t_п.н. близко к средней, определенной по формуле:

                                                           [18]

С помощью нагрева до температуры t_п.н и заварки стартового компенсатора осуществляется растяжка трубопровода на величину ∆L:

                                        [19]

где ∆t_п.н = t_п.н — t_э

При этом уровень напряжений в защемленной зоне будет приблизительно равен:

σ_ос = а · Е · (t_o — t_мин) · 10^-3, Н/мм²

Если по конструктивным соображениям расстояние между стартовыми компенсаторами требуется уменьшить, в формулу [19] вместо максимально допустимого значения L_ст.к подставляется реальное.

В местах установки ССК должны иметь прямолинейные участки длиной не менее 12 м.

Расстояние от ССК до места установки ответвления должно быть не менее L_ст.к/3.

Пример:

Определить предельное допустимое расстояние между стартовыми компенсаторами, температуру предварительного нагрева и величину растяжки при следующих исходных данных. Трубопровод диаметром 426 мм с толщиной стенки 7 мм с изоляцией, наружный диаметр кожуха изоляции 560 мм, площадь поперечного сечения трубы 92 см², материал — сталь марки Ст20, давление в рабочем состоянии 1,6 МПа, наибольшая температура теплоносителя 130 °С, при монтаже компенсаторов — 10 °С, вес трубопровода с изоляцией и водой с учетом коэффициента перегрузки 2122 Н/м. Трубопровод имеет глубину заложения в грунте Z = 1,1 м, окружающий грунт — песок.

Определяем допускаемое осевое напряжение по формуле [8]

Удельная сила трения по формуле [7] составляет:

f_тр = 0,4[(1 — 0,5 · 0,5) · 1,2 · 15 · 10³ · 1,13 · 14 · 560 · 10^-3 + 512] = 11294 Н/м,

Предельно допустимое расстояние между стартовыми компенсаторами — по формуле [15]:

Температура предварительного нагрева — по формуле [16]

по формуле [17]

Примем среднее значение t_п.н = 70 °C, тогда осевые напряжения в рабочем состоянии составят:

σ_ос = 0,012(130 — 70) · 2 · 10² = 144,0 МПа < 176,5 МПа Н/мм²

Определяем ∆L по формуле [19]

Где ∆t_п.н = 70 — 10 = 60 °C.

В практике проектных и монтажных работ допускается использовать приближенные формулы для определения расчетного сжатия стартового компенсатора ∆L, мм:

∆L = 0,5(t₁ — t_монт)L_ст.кα

∆L = (t_пн — t_монт)L_ст.кα