热补偿计算实例.docx

热 补 偿 计 算 实 例•热力管道的热膨胀管道由于受输送介质及外界环境的影响, 会产生热胀冷缩现象。如果管道的热胀冷缩受到约束,管壁会产生巨大的应力,这种应力称为热应力。热力管道安装时,是在环境温度下安装的。系统运行时, 热媒温度高于环境温度, 管道便会发生膨胀,管道因热膨胀产生的热伸长量按下式计算:△L=La(t2—ti) (8-4)式中 △L—管道的热膨胀量, mmL—计算管段长度, ma—管材的线膨胀系数, mm/mC,钢材的线胀系数通常取 a=・C;t2-管道设计计算时的热态计算温度,通常取管内介质的最高温度,C;11—管道设计计算时的冷态计算温度,c。•热力管道的热应力热力管道受热膨胀后,如能自由伸缩,则管道不致产生热应力, 如果管道的伸缩受到约束,管壁就会产生热应力,管壁产生的热应力按下式计算:6 =EX△ L/L =Ea (12 — 11)(8-5)式中 6——管道的轴向热应力, MPaE――管材的弹性模量, (8-4)。直线热力管段若两端固定,受热膨胀后,作用在固定点的推力按下式计算:H=6XA (8-6)式中 H――管子受热膨胀后对固定点的推力, N;6――管道的轴向热应力, MPaA管壁的截面积,m^而A—D2d2 (8-7)4式中D 管子外径,mmd 管子内径,mm例8-1某热力管段长100m钢材材质为Q235-A钢,管子规格为D219X9mm管道安装时环境温度为10C,管内输送介质的最高温度为 210C,试计算管道运行前后的热伸长量;若管道两端固定,求管道的轴向热应力和管道对固定点的推力。解:(1)计算热伸长量根据公式(8-4)△L=La(t2—td按给定条件L=100mt1=10C,t2=210C,「C;得△L=(210—10)=240mm计算热应力根据公式(8-5)6=EXAL/L=Ea(12—11),5 一5得6=Ea(t2—t1)= (210—10)=480MPa管子对固定点的推力根据公式(8-6) R=6XA得H=6XA=480X—21922012==:自然补偿和补偿器补偿。(1)自然补偿自然补偿就是利用管道本身自然弯曲所具有的弹性,来吸收管道的热变形。管道弹性,是指管道在应力作用下产生弹性变形, 几何形状发生改变,应力消失后,又能恢复原状的能力。实践证明,当弯管角度大于 30°时,能用作自然补偿,管子弯曲角度小于 30°时,不能用作自然补偿。自然补偿的管道长度一般为 15〜25m,弯曲应力 bw不应超过80MPa管道工程中常用的自然补偿有: L形补偿和Z形补偿。L形自然补偿,其短臂长度按式(8-8)计算。1 )L形补偿。L形直角弯自然补偿简称为(8-8)△L 长臂L的热伸长量(mr);式中I――l形自然补偿短臂长度, mLLtLt2 1;L――管道长度(m);a 管材的线胀系数[mm/(m?C)],[mm/(m?°C)];t2—管道的最高温度,取系统运行时介质的最高温度(C) ;t1――管道安