Опоры трубопроводов.

Опоры делят на свободные и неподвижные. Свободные опоры воспринимают вес трубопровода с тепловой изоляцией, теплоносителем и позволяют трубопроводу свободно перемещаться.

Неподвижные опоры воспринимают усилия внутреннего давления, реакцию компенсаторов и свободных опор. Они фиксируют положение трубопроводов.

Удельная нагрузка qв= - qв– вес трубопровода с изоляцией и снеговым покрытием на 1 м трубы. qг– горизонтальная составляющая (ветровое усилие). k– аэродинамический коэффициент (1.4…1.6). Wв, rв– скорость и плотность воздуха.

d_H – диаметр тепловой изоляции.

Расстояние между свободными опорами определяется либо по допустимым напряжениям на изгиб, либо по допустимой стреле прогиба y. Максимальный изгибающий момент на опоре есть

.

Стрела прогиба трубопровода определяется по формуле

, где EJ - жёсткость трубы; E- модуль Юнга; J- момент инерции.

, где W- полярный момент сопротивления трубы. Отсюда

- расстояние между опорами.

Свободные опоры могут быть скользящими, роликовыми и катковыми.

Реакция на скользящей опоре определяется как N=Qbμ, Qb=1.5qbl Здесь μ – коэффициент трения скольжения; Qb - вертикальное усилие на опоре. Коэффициент 1.5 учитывает возможность провисания одной из опор. Скользящие опоры применяются для трубопроводов с диаметром меньше 400 мм.

1-тепловая изоляция;

2-опорный полуцилиндр;

3-скоба; 4-бетонный камень.

Рис.7.2. Скользящая опора

Горизонтальная реакция на роликовой опоре рассчитывается из условия равенства силовых моментов. , откуда

Рис.7.3. Роликовая опора

Где S – коэффициент трения качения; m – коэффициент трения скольжения на поверхности цапфы; r – радиус цапфы; R – радиус ролика. Роликовые опоры применяются на трубопроводах среднего диаметра.

Рис.7.4. Катковая опора

Величина горизонтальной реакции определяется по формуле

, где S1 – коэффициент трения качения при перемещении катка по опорной поверхности; S2 – коэффициент трения качения при перемещении стальной поверхности трубопровода по поверхности катка. Катковые опоры применяются на трубопроводах большого диаметра.

Из всех свободных опор наименьшее значение горизонтальной реакции имеют роликовые опоры.

В ряде случаев применяются также подвесные опоры.

1) 2)

Рис.7.5. Подвесные опоры

1. Простая; 2. Пружинная

Неподвижные опоры воспринимают реакцию внутреннего давления, свободных опор и компенсатора.

Результирующее усилие, действующее на неподвижную опору, может быть представлено в виде

, где

a – коэффициент, зависящий от направления действия осевых усилий внутреннего давления с обоих сторон опоры. Если опора разгружена от усилия внутреннего давления, то a =0, иначе a =1; p – внутреннее давление в трубопроводе; Fв – площадь внутреннего сечения трубопровода; m – коэффициент трения на свободных опорах; Dl – разность длин участков трубопровода с обеих сторон неподвижной опоры; DS – разность сил трения осевых скользящих компенсаторов или сил упругости гибких компенсаторов с обоих сторон неподвижной опоры.

Рис.7.6. Схемы расположения опор

Схема 1. С обоих сторон неподвижной опоры А расположены сальниковые компенсаторы. Торцевые сечения участков трубопровода с обеих сторон опоры А открыты. Осевое усилие внутреннего давления не передается (а=0).

Схема 2. С обоих сторон опоры А расположены участки с естественной компенсацией. Торцевые сечения участка закрыты отводами с обоих сторон опоры А. Усилия внутреннего давления передаются, но они противоположны и равны (а=0).

Схема 3. На трубопроводе установлена задвижка. При ее закрытии с обеих сторон может установиться разное давление. Появится осевое усилие ((а=1).

Схема 4. С одной стороны – сальниковый компенсатор, с другой – гнутый (упругий) компенсатор. Осевое усилие внутреннего давления направлено от неподвижной опоры в сторону упругого компенсатора.

9. Расход пара на деаэратор подпиточной воды

- энтальпия пара на выходе из котла; i_к – энтальпия конденсата. i_к=с(t_нас-10…15 ⁰С).

t_нас – температура конденсата при давлении греющего пара. При наличии подрегулировки перед подогревателем t_нас определяется при давлении 2…2.5 атм., без регулировки – 6 атм.

=0.002G_подп.

- если нет охладителя деаэрированной воды; - температура насыщения по давлению в деаэраторе; =65 ⁰С для работы на открытые системы (с охлаждением деаэрированной воды) и 60…70 ⁰С при работе на закрытые системы. Из уравнения теплового баланса деаэратора

Компенсация температурных деформаций стальных трубопроводов имеет исключительно важное значение при транспорте теплоносителя. При нагреве в стенке трубы возникают большие разрушающие напряжения. Если отсутствует компенсация температурных напряжений, то это может привести к разрушению трубопровода. Удлинение трубы при повышении температуры на Dt можно рассчитать по формуле

, где l – расстояние между неподвижными опорами ; t_M-температура при монтаже; a- коэффициент линейного удлинения; для углеродистой стали a = 1.2 10^-5, 1/град Напряжение, возникающее при температурной деформации

s=

Усилие сжатия, возникающее при нагреве в прямолинейном трубопроводе без компенсации

Для компенсации температурных деформаций используют различные пластичные вставки (компенсаторы).

По принципу действия компенсаторы разделяются на радиальные и осевые.

Осевые компенсаторы допускают перемещения трубопровода только по направлению оси. Их нельзя устанавливать близко к поворотам.

Осевые компенсаторы: сальниковые, линзовые (сильфонные).

Рис.7.7. Линзовый компенсатор

Линзовые компенсаторы устанавливаются на трубопроводах низкого давления – до 0.5 Мпа.

Наибольшее распространение получили гнутые компенсаторы.

Рис.7.8. Схемы гнутых компенсаторов

Радиальные компенсаторы позволяют перемещение трубопровода и в осевом, и в радиальном направлениях. При радиальной компенсации термическая деформация трубопровода воспринимается за счет изгиба эластичных вставок или отдельных участков самого трубопровода.