波紋補償器管道熱補償的計算及應力驗算

1.管道熱補償的計算

波紋補償器的產品性能有兩大類:一類是為滿足使用須的性能,如耐壓、、耐疲勞和彈性補償等；另一類性能如剛度、面積和材質等,它們不是使用所需要的,但它們對管系的設計及補償器的使用有重要影響。波紋補償器的補償能力源于波紋管的彈性變形,包括拉伸、壓縮、彎曲及它們的組合變形。補償能力的大小由設計者根據需要確定規定的額定補償量,即在條件下具有的較大補償能力。熱力管網兩固定點之間的較大長度是由管道失穩條件決定的,它與管徑的大小及補償器的補償能力有關,一條管線無論如何復雜,都可以通過設置固定支座將其分割成若干形狀相對簡單的獨立管段,如直管段、L形管段和Z形管段等。

波紋補償器的計算應從以下幾方面著手:

1.管道熱伸長量的計算管道熱伸長量的大小與管材的種類、管段的長度及溫差數值有關,一般用式(4)計算:ΔX=α(t1-t2)L(4)式中:ΔX———管道的熱伸長量,mm;α———鋼管的線膨脹系數,mm/(m·℃);t1———管內介質的較高工作溫度,℃;t2———管道安裝時的溫度,℃;L———管道計算長度,m。計算管道熱伸長量是為了確定補償器的所需補償量,或驗算管道因熱伸長而產生的壓縮應力,所以對于管道的熱伸長量應計算其較大值,即取冷態安裝條件的較低溫度和熱態運行條件的較高溫度之間的較大溫差。由于管網安裝的氣候條件差異很大,因此t2不應有統一的取值,應根據當時的氣候條件和施工環境確定適當的管道安裝溫度。

2.管道軸向推力的計算安裝軸向型補償器的管道軸向推力Fx按式(5)計算:Fx=Fp+Fm+Fs(5)式中:Fp———內壓力產生的推力,N;Fs———波紋管補償的彈性反力,N;Fm———管道活動支架的摩擦力,N。計算固定支架推力時,應按管道的具體敷設方式,參考公式(5)按支架兩側管道推力的合力計算。