ar-net.ru P – избыточное внутреннее давление, МПа;
fи – коэффициент снижения прочности сварного шва при расчете на изгиб.
При наличии изгиба fи = 0,9, а при отсутствии изгиба fи = 1.
Допускается пользоваться приближенными формулами:
- при fи = 1:
sдоп = 1,25[f]; (В.5)
- при fи = 0,8:
sдоп = 1,125[f]; (В.6)
Dоб – наружный диаметр теплопровода по полиэтиленовой оболочке, мм, для конструкций теплопроводов со значением адгезии теплоизоляции к трубе и оболочки к теплоизоляции >=0,15 МПа; при меньших значениях расчеты ведут по Dн трубы;
fгр – угол внутреннего трения грунта (для песка fгр = 30°).
Предельная длина компенсируемого участка теплопровода может быть увеличена разными способами, например, путем:
- применения стальных труб с повышенной толщиной стенки;
- уменьшения коэффициента трения m обертыванием теплопровода полиэтиленовой пленкой;
- уменьшения глубины прокладки теплопровода Z, т. е. засыпки по отношению к оси трубы;
- повышения качества сварных швов и др.
Пример
Необходимо определить предельную длину прямого участка теплопровода диаметром 159x4,5 мм, рабочей температурой 130 °С, рабочим давлением 1,6 МПа, материал – сталь Вст3сп5. Грунт – песчаный, угол внутреннего трения грунта fгр = 30°, расстояние от поверхности земли до оси трубы Z = 1,0 м.
Номинальное допускаемое напряжение для заданного материала при температуре 130 °С [s] = 137 Н/мм2.
Площадь поперечного сечения стенки трубы:
Fст = p(Dн - S)S= 3,14(159 - 4,5)4,5 = 2183 мм2.
Удельная сила трения на единицу длины трубы:
 | |
| 488 × 83 пикс. Открыть в новом окне | |
Допускаемое осевое напряжение:
sдоп = 1,25[f] = 1,25 ? 137 = 171 Н/мм2.
Предельная длина прямого участка теплопровода:
 | |
| 242 × 41 пикс. Открыть в новом окне | |
При увеличении толщины стенки трубы, например до 6 мм:
Fст = 3,14(159 - 6)6 = 2882 мм2;
fтр = 0,4[(1 - 0,5 ? 0,5)18 ? 103 ? 1,0 ? 3,14 ? 250 ? 10-3 + 508] = 4442 Н/м.
 | |
| 210 × 42 пикс. Открыть в новом окне | |
Е.3 Выбор и расчет компенсирующих устройств
Компенсация тепловых деформаций теплопровода может быть осуществлена следующими компенсирующими устройствами и системами:
Группа I (устройства):
а) с П-образными компенсаторами, углами поворота трассы в виде Г- и Z-образных компенсаторов;
б) с СК или СКУ.
Группа II (системы):
а) системы с предварительным нагревом до засыпки грунтом;
б) системы со стартовыми сильфонными компенсаторами, завариваемыми после предварительного нагрева.
Компенсирующие устройства группы Ia могут размещаться в любом месте теплопровода.
При этом протяженный теплопровод может иметь три вида зон:
зоны изгиба Lи – участки теплопровода, непосредственно примыкающие к компенсатору. Теплопровод при нагреве перемещается в осевом и боковых направлениях;
зоны компенсации Lк – участки теплопровода, примыкающие к компенсатору, перемещающиеся при температурных деформациях. Участки изгиба включают в длину участков компенсации;
- зоны защемления Lз – неподвижные (защемленные) участки теплопровода, примыкающие к неподвижным или мнимым опорам, компенсация температурных колебаний в которых происходит за счет изменения осевого напряжения.
В общем случае деформацию теплопровода ?L рассчитывают по формуле
?L = ?lt - ? lтр - ? lдм - ? lр , (Е.7)
где ? lt - турная деформация;
? lтр - деформация под действием сил трения;
? lдм – реакция демпфера (грунта, упругих подушек, жесткости осевого компенсатора, упругости П-, Г-, Z-образных и других компенсирующих устройств);
? lр - деформация от внутреннего давления.