波纹补偿器管道热补偿的计算及应力验算

1.管道热补偿的计算

波纹补偿器的产品性能有两大类:一类是为满足使用须的性能,如耐压、、耐疲劳和弹性补偿等；另一类性能如刚度、面积和材质等,它们不是使用所需要的,但它们对管系的设计及补偿器的使用有重要影响。波纹补偿器的补偿能力源于波纹管的弹性变形,包括拉伸、压缩、弯曲及它们的组合变形。补偿能力的大小由设计者根据需要确定规定的额定补偿量,即在条件下具有的较大补偿能力。热力管网两固定点之间的较大长度是由管道失稳条件决定的,它与管径的大小及补偿器的补偿能力有关,一条管线无论如何复杂,都可以通过设置固定支座将其分割成若干形状相对简单的独立管段,如直管段、L形管段和Z形管段等。

波纹补偿器的计算应从以下几方面着手:

1.管道热伸长量的计算管道热伸长量的大小与管材的种类、管段的长度及温差数值有关,一般用式(4)计算:ΔX=α(t1-t2)L(4)式中:ΔX———管道的热伸长量,mm;α———钢管的线膨胀系数,mm/(m·℃);t1———管内介质的较高工作温度,℃;t2———管道安装时的温度,℃;L———管道计算长度,m。计算管道热伸长量是为了确定补偿器的所需补偿量,或验算管道因热伸长而产生的压缩应力,所以对于管道的热伸长量应计算其较大值,即取冷态安装条件的较低温度和热态运行条件的较高温度之间的较大温差。由于管网安装的气候条件差异很大,因此t2不应有统一的取值,应根据当时的气候条件和施工环境确定适当的管道安装温度。

2.管道轴向推力的计算安装轴向型补偿器的管道轴向推力Fx按式(5)计算:Fx=Fp+Fm+Fs(5)式中:Fp———内压力产生的推力,N;Fs———波纹管补偿的弹性反力,N;Fm———管道活动支架的摩擦力,N。计算固定支架推力时,应按管道的具体敷设方式,参考公式(5)按支架两侧管道推力的合力计算。