Конструктивный расчет воздухопроводов

Конструктивный расчет воздухопроводов сводится к определению предельной толщины стенки труб и определению допустимого пролета между опорами. Толщина стенок стальных труб, выбранных для воздухопровода, должна быть не меньше предельной и допустимой. Допустимая толщина стенок стальных труб определяется по формуле:

, (4.16)

где: - расчетное давление в трубопроводе, Па;

- наружный диаметр трубы, мм; - допускаемое напряжение на растяжение, Па, в зависимости от температуры транспортируемого воздуха (табл. 4.5);

- коэффициент прочности шва;

для бесшовных труб ; для труб, соединяемых автоматической или ручной электросваркой ; для газовой сварки ;

- прибавка, учитывающая минусовой допуск толщены стенки трубы и возможное уплотнение при изгибе; принимается равной 15-20% от , но не менее 0,5 мм.

Таблица 4.5

Допускаемые напряжения на растяжение труб из углеродистых и легированных сталей , МПа [24]

Температура, 0С	Марка стали
Ст2сп	Ст3сп			10Г2С1	15ГС	16ГС

Конструкция опор для трубопроводов зависит от расположения труб (рис. 4.21). В непроходных каналах и малодоступных местах и при отсутствии поперечного перемещения трубопровода применяют скользящие опоры (рис. 4.21 а, г).При прокладке трубопроводов под перекрытиями и площадками и возможности продольного и поперечного их перемещения применяют подвесные опоры (рис. 4.21б). В точках жесткого крепления трубопровода (фиксирующие пункты или мертвые точки), когда необходимо воспринять осевое усилие трубопровода и обеспечить его деформацию в сторону компенсирующего устройства, применяют неподвижные опоры (рис. 4.21 в, д, е).

При определении допустимого пролета трубопровода различают средние и крайние пролеты (рис. 4.22).

Расстояние между опорами трубопровода при стационарном потоке газа определяется по величине максимально допустимого прогиба много опорной балки:

, (4.17)

где: - коэффициент перегрузки рабочего давления в трубопроводе, принимается равным 1,2;

- толщина стенки, мм;

- наружный диаметр, мм; , Па;

, Па; - момент сопротивления поперечного сечения трубы, м3 (табл.4.7);

- нагрузочный коэффициент, определяемый в зависимости от метода монтажа трубопровода, н/м.

Рис. 4.21. Конструкция опор для трубопроводов:

а -скользящая; б -подвесная; в -хомутовая; г -катковая; д -приварная; е -упорная

Рис. 4.22. Пример прокладки сети сжатого воздуха:

1 - средние пролеты; 2 - крайние пролеты;3 - компенсатор; 4 - опоры

Существует два метода монтажа трубопроводов - разрезной и плетьми. При разрезном методе монтажа трубопровод монтируется отдельными секциями, равными по длине расстоянию между опорами (соединение производится на опорах). При монтаже плетьми трубы свариваются на земле в плети, значительно превышающие по длине расстояния между опорами, и забрасываются на опоры с помощью кранов.

Значение коэффициента принимаются:

при монтаже плетьми:

; (4.18)

при разрезном методе монтажа:

; (4.19)

. (4.20)

При втором методе выбирается большее из значений (4.19) и (4.20).

В формулах (4.18)-(4.20):

- вес погонного метра трубы, н/м;

- вес изоляции на единицу длины трубы, н/м;

- вес транспортируемого продукта в единице длины трубы, н/м;

- вес обледенения одного метра трубы, н/м;

коэффициенты перегрузки ( );

- коэффициенты, принимаемые в зависимости от метода монтажа (табл. 4.6).

Расстояние между опорами обычно принимаются от 3 до 7 м. Допустимый крайний пролет трубопровода принимается в размере 80% от величины среднего пролета.

Если отношение толщины стенки трубы к диаметру , то трубу, уложенную на опоры, необходимо проверить на устойчивость. Для обеспечения устойчивости круговой формы поперечного сечения должно соблюдаться условие:

, (4.21)

где: - принятое значение среднего пролета трубопровода, м.

Таблица 4.6

Значения коэффициентов

Метод монтажа	Коэффициент	Значения
Неразрезной		8,33
Разрезной		12,5 4,17 8,33

Таблица 4.7

Стальные трубы