Тепловой расчет трубопроводов при надземной прокладке

При расчете тепловой изоляции на открытом воздухе влиянием обратного трубопровода пренебрегают. Толщину теплоизоляции прямого и обратного трубопровода рекомендуется принимать одинаковой.

Рассчитаем все показатели для первого участка, результаты расчетов по остальным участкам внесем в таблицу 2.4.

Линейное термическое сопротивление теплоотдачи наружной изоляции на участке, (м :

= , (2.26)

где – коэффициент теплоотдачи наружной поверхности изоляции,принимается равным 32 Вт/( );

– толщина слоя теплоизоляции трубопровода, м;

– наружний диаметр трубопровода на данном участке, м.

Проведем расчет:

= = 0,007848761 (м

Расчет термического сопротивления теплоотдаче теплоизоляции, (м

= , (2.27)

где – коэффициент теплопроводности теплоизоляции, Вт/(м .

Тогда:

= = 0,734474723 (м .

Линейная плотность теплового потока для цилиндрической поверхности

при прокладке трубопровода на открытом воздухе, (Вт/м):

= , (2.28)

где – среднегодовая температура теплоносителя в прямом трубопроводе, ;

К – коэффициент дополнительных потерь, учитывающий теплопотери через теплопроводные включения в теплоизоляционных конструкциях, обусловленных наличием в них крепежных деталей и опор, К=1,2 при диаметре трубопровода до 150 мм в противном случае К=1,15.

= = 13,8758 (Вт/м).

2.7 ПОДБОР П-ОБРАЗНЫХ КОМПЕНСАТОРОВ

Для подбора компенсаторов необходимо разбить тепловую сеть на участки, для которых будут подбираться компенсаторы. Такими являются прямые участки с одинаковым диаметром труб между ответвлениями к потребителями.

Проведем все расчеты для участка №1, остальные расчеты запишем в таблицу 2.4.

Определяем безразмерный коэффициент А для П-образного компенсатора:

А=0,67l³-0,86Rl²-0,28R²l +ll₁+0,07R³ , (2.29)

где R – средний радиус изгиба трубы (2 или 3 ), м;

l- плечо компенсатора, м;

l₁- спинка компенсатора, м, рекомендуется принимать равной 0,75- 1l или с учетом конкретных технологических нужд.

А=0,67*4³-0,86R*0,35²-0,28*0,35^2*4 +4*1+0,07*0,35³ = 41,93.

Компенсирующая способность одного П-образного компенсатора, при предварительном растяжении его на половину теплового удлинения рассчитаем по формуле:

= , (2.30)

где – максимальное допустимое напряжение, Па, примем =145*10⁶, материал сталь 16ГС;

Е – модуль упругости, Е=2*10¹¹ Па.

Рассчитаем:

= = 0,347Па.

Максимальное расстояние между двумя компенсаторами, при использовании П-образных компенсаторов, м:

= , (2.31)

где - коэффициент линейного удлинения, = 1/ ;

– разность температур при которой монтировалось соединение и максимальной рабочей.

Рассчитаем:

= = 237,31м.

Количество компенсаторов, необходимых для компенсации температурного удлинения на расчетном участке:

= , (2.32)

где L – длина участка, м;

Результат округлим до ближайшего целого числа.

= 6/237,31 = 0,025 = 1шт.

При наличии поворотов на данном участке и наземном способе прокладки, количество компенсаторов уменьшают на 1, а оставшийся некомпенсированым участок проверяют на напряжении изгиба при естественной компенсации:

= . (2.33)

Проверим для участков имеющих поворот.

Участок №2:

= = 9,63*10⁶

Участок №5:

= = 13,01*10⁶

Участок №7

= = 16,01*10⁶

Участок №15

= = 9,63*10⁶

2.8 ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАССТОЯНИЯ МЕЖДУ ОПОРАМИ ПРИ НАЗЕМНОЙ ПРОКЛАДКЕ ТРУБОПРОВОДОВ

Определяем момент сопротивления изгибу трубопровода, м³ :

= , (2.34)

где – внутренний диаметр трубопровода, м.

Тогда:

= = 0,00025 м³.

Определяем максимальное напряжение изгиба, Па:

= , (2.35)

Где – коэффициент запаса, = 0,4-0,5;

– коэффициент прочности сварного стыка, =0,8

= Па

Таблица 2.4–Подбор П-образных компенсаторов

№ уч-ка	Диаметр условного проххода	Материал изоляции				А				W
	0,175	Теплоизоляционные изделия из пенополиуритана	0,00785	0,734	1,879	41,93	0,347	237,31		0,00025
	0,1	0,0111	6,76	12,28	44,08	0,639	436,62		3,34*10-5
	0,08	0,0122	7,343	11,31	44,65	0,809	552,79		2,45*10-5
	0,07		0,1323	7,5968	10,93	44,93	0,93	635,75		1,23*10-5
	0,07	0,1323	7,5968	10,93	44,93	0,93	635,75		1,23*10-5

Продолжение таблицы 2.4

	0,07		0,1323	7,5968	10,93	44,93	0,93	635,75		1,23*10-5
	0,05	0,0148	8,61	9,642	45,49	1,319	901,16		7,55*10-6
	0,05	0,0148	8,61	9,642	45,49	1,319	901,16		7,55*10-6
	0,05	0,0148	8,61	9,642	45,49	1,319	901,16		7,55*10-6
	0,05	0,0148	8,61	9,642	45,49	1,319	901,16		7,55*10-6
	0,05	0,0148	8,61	9,642	45,49	1,319	901,16		7,55*10-6
	0,05	0,0148	8,61	9,642	45,49	1,319	901,16		7,55*10-6
	0,125	0,0097	6,37	13,03	43,37	0,126	85,9		5,17*10-5
	0,1	0,0111	6,76	12,282	44,08	0,639	436,62		3,34*10-5
	0,08	0,0217	7,34	11,306	44,65	0,809	552,79		2,45*10-5
	0,07	0,0132	7,597	10,928	44,93	0,93	635,75		1,23*10-5
	0,07	0,0132	7,597	10,928	44,93	0,93	635,75		1,23*10-5

Определяем максимальную горизонтальную нагрузку, обусловленную действием ветра, Н:

= 0,5 , (2.35)

где к – коэффициент аэродинамической обтекаемости трубопровода,

к = 1,4-1,6;

– плотность воздуха, =1,29 кг/м³;

- максимальная скорость ветра;

Сделаем расчет для первого участка

= 0,5*24²*1,5*1,29*(0,194+2*0,22)=353,32 Н.

Определим максимальную вертикальную нагрузку, обусловленную силой тяжести самого трубопровода с теплоносителем и изоляцией, Н/м :

= 0,25 , (2.36)

где – плотность материала теплоизоляции;

g – ускорение свободного падения.

= 0,25*3,14*9,8*(0,194+2*0,22)²-0,194²)*40 = 112,11 Н/м.

Максимальная вертикальная нагрузка, Н/м:

= . (2.37)

Подставим значения:

=209,7+254,33+112,11=575,14 Н/м.

Удельная нагрузка на единицу длины трубопровода, Н/м:

= . (2.38)

Рассчитаем:

J= = 675,85 Н/м.

Максимальное расстояние между двумя опорами, м:

= . (2.39)

Рассчитаем:

= = 15,94 м.

Максимальное количество опор на участке, число опор округляем до ближайшего большего целого числа:

= . (2.40)

Рассчитаем:

= 6/15,94 0,38 = 1шт.

Расчет по остальным участкам проведем аналогичным способом, полученные данные внесем в таблицу

Таблица 2.5–Определение расстояния между опорами

№
	0,175	353,32	112,11	575,14	675,85	15,94
	0,1	249,66	58,17	225,61	336,5	8,3

Продолжение таблицы 2.5