搜档网
当前位置:搜档网 › 供热管道补偿器的设计与选型

供热管道补偿器的设计与选型

供热管道补偿器的设计与选型
供热管道补偿器的设计与选型

直埋供热管道设计

热水直埋供热管网的设计 天津市热电设计院 李春庆 1 概述: 国内外直埋技术的发展已有60余年的历史,由于直埋管道具有不影响环境美化、施工简便、工期短、维修工作量少的特点,因此特别是近三十年来热水供热管道直埋敷设发展迅速,相应形成了一整套直埋敷设的设计原理和计算方法。80年代初,我国首次在一些城市的热网工程中采用从北欧国家引进的直埋保温管进行直埋敷设,经历了二十年的发展,无论在预制保温管的生产和安装技术上,还是在直埋供热管网的设计理论和方法上,我国的供热管道直埋技术都得到了飞速发展,直埋敷设现已成为我国城市热网的主要敷设方式。 早在70年代,北京煤气热力设计研究院就将当时已应用于火力发电厂汽水管道上的应力分类法推广到直埋供热管网上,其最显著的特点是对温度应力采用安定性分析,这样,直管段通常可采用既不预热也不补偿的无补偿冷安装方式。然而,在80年代中,我国很多的直埋供热管网使用的都是从北欧引进的预制保温管,这样,很多设计单位也相应地采用了北欧的弹性分析法进行直埋管网设计。采用弹性分析时,为保证管道始终处于弹性状态,直管段通常要采用设置补偿装置、预热或设置一次性补偿器的安装方式。进入90年代,多年的直埋热网运行经验,让我国大多数设计人员认识到,在直管段对温度应力采用弹性分析的确过于保守,越来越多的设计人员开始应力分类法进行直埋管道的强度设计。此时,北欧也已意识到这一点,1993年版的《ABB供热手册》中介绍了一种管道应力已超过弹性范围的冷安装方式,接着在1996年版的欧洲标准《区域供热整体式预制保温管的设计、计算和安装》和1997年为解释该标准而出版的《集中供热手册》中则明确地提出应力分类法。 1999年,在唐山市热力公司、北京市煤气热力设计研究院、哈尔滨建筑大学和沈阳市热力设计研究院等单位的努力下,历经六年的国家行业标准《城镇直埋供热管道工程技术规程》(CJJ/T81-98)颁布实施,标准明确规定了采用应力分类法进行直埋热力管道的强度设计,标准的颁布也标志着我国直埋管道设计理论进入了国际先进水平。但目前国内《规程》中所给定的管道受力等计算图表中数据均限制管径在DN500以下。然而随着我国供热事业的飞速发展,规程适用范围已不能满足实际热网的需要,城市热网

采暖固定支架及补偿器

快速设计热水采暖系统固定支架和补偿器 简介:对设计中经常遇到的热水(95/70℃)采暖系统的固定支架和管道补偿器的设计计算和设置问题进行了 归纳总结,给出了具体设计方法和实例。 关键字:热水采暖固定支架补偿器 1 引言 固定支架是暖通空调中经常用到的一种支架,它在系统中起固定和支撑管道的作用,一般由设计人员根据需要设定具体位置,各种规范中规定较少,补偿器用于吸收管道因温度增高引起膨胀造成的长度增大。有“г”型、“Z”型的自然补偿器和方形、套筒、波纹管补偿器等多种形式,设计人设计时依据伸缩量、管径等条件选用。可是现在许多设计人员对此不重视,或漏画,或胡乱对付,位置和数量都没有经过仔细推敲,不甚合理,本文根据笔者经验,总结了一套在室内95/70℃热水采暖系统设计中快速设置固定支架和补偿器的方法,结合示例详述如下,望能起到抛砖引玉的作用。由于成文比较仓促,文中定有许多不足之 处,望各位指正。 2 设计计算 系统中固定支架的设置应在管径计算完毕之后,此时系统管道的布置已经完成,系统每一段的管径 已经计算确定,固定支架可以开始布置。 2.1 计算管道热伸长量 (1) △X——管道的热伸长量,mm; t1——热媒温度,℃, t2——管道安装时的温度, ℃,一般按-5℃计算. L——计算管道长度m; 0.012——钢铁的线膨胀系数,mm/m·℃ 按t1=95℃简化得 (2 ) 2.2 确定可以不装补偿器和应用“г”型、“Z”型管段自然补偿的管段 对于本文所述系统由固定点起,允许不装补偿器的直管段最大长度民用建筑为33m,工业建筑为42m。(管道伸长量分别为40mm和50mm)。实际设计时一般每段臂长不大于20~30m,不小于2m。在自然补

《城镇直埋供热管道工程技术规范》

1 总则 1.O.1为统一我国城镇直埋供热管道工程的设计、施工及验收标准,促进直埋管道技术的发展和推广,制定本规程。1.O.2本规程适用于供热介质温度小于或等于150℃、公称直径小于或等于DN500mm的钢制内管、保温层、保护外壳结合为一体的预制保温直埋热水管道。 1.O.3在地震、湿陷性黄土、膨胀土等地区应遵守《室外给水排水和煤气热力工程抗震设计规范》(GB50032)、《湿陷性黄土地区建筑规范》(GBJ25)、《膨胀土地区建筑地基技术规范》(GBJ112)的规定。 1.O.4直埋供热管道工程设计、施工和验收除应符合本规程外,尚应符合《城市热力网设计规范》(CJJ34)、《城市供热管网工程施工及验收规范》(C J J28)等国家现行有关标准的规定。

2术语和符号 2.1术语 2.1.1 屈服温差temperature difference of yielding 管道在伸缩完全受阻的工作状态下,钢管管壁开始屈服时的工作温度与安装温度之差。 2.1.2固定点fixpoint 管道上采用强制固定措施不能发生位移的点。2.1.3活动端free end 管道上安装套筒、波纹管、弯管等能补偿热位移的部位。2.1.4锚固点natural fixpoint 管道温度变化时,直埋直线管道产生热位移管段和不产生热位移管段的自然分界点。 2.1.5 驻点 stagnation point 两侧为活动端的直埋直线管段,当管道温度变化且全线管道产生朝向两端或背向两端的热位移,管段中位移为零的点。2.1.6锚固段fully restrained section 在管道温度发生变化时,不产生热位移的直埋管段。2.1.7过渡段partly restrained section 一端固定(指固定点或驻点或锚固点),另一端为活动端,当管道温度变化时,能产生热位移的直埋管段。2.1.8单长摩擦力friction of unit lengthwise pipeline 沿管道轴线方向单位长度保温外壳与土壤的摩擦力。2.1.9过渡段最小长度m i n i m u m f r i c t i o n l e n g t h 直埋管道第一次升温到工作循环最高温度时受最大单长摩擦力作用形成的由锚固点至活动端的管段长度。2.1.10过渡段最大长度maxi mum fr icti on lengt h

热力管线补偿器的计算

采暖补偿器的经验计算2010-12-06 16:40 1 、固定支架是暖通空调中经常用到的一种支架,它在系统中起固定和支撑管道的作用,一般由设计人员根据需要设定具体位置,各种规范中规定较少,补偿器用于吸收管道因温度增高引起膨胀造成的长度增大。有“г”型、“Z”型的自然补偿器和方形、套筒、波纹管补偿器等多种形式,设计人设计时依据伸缩量、管径等条件选用。可是现在许多设计人员对此不重视,或漏画,或胡乱对付,位置和数量都没有经过仔细推敲,不甚合理,根据笔者经验,总结了一套在室内95/70℃热水采暖系统设计中快速设置固定支架和补偿器的方法,结合示例详述如下,望能起到抛砖引玉的作用。 2 、设计计算系统中固定支架的设置应在管径计算完毕之后,此时系统管道的布置已经完成,系统每一段的管径已经计算确定,固定支架可以开始布置。 2.1 、计算管道热伸长量 △X=0.012(t1-t2)L (1) 其中:△ X——管道的热伸长量,mm; t1——热媒温度,℃, t2——管道安装时的温度, ℃,一般按-5℃计算. L——计算管道长度m; 0.012——钢铁的线膨胀系数,mm/m·℃ 按t1=95℃简化得: △X=1.2L ……(2 ) 2.2 、确定可以不装补偿器和应用“г”型、“Z”型管段自然补偿的管段 对于本文所述系统由固定点起,允许不装补偿器的直管段最大长度民用建筑为33m,工业建筑为42m。(管道伸长量分别为40mm和50mm)。实际设计时一般每段臂长不大于20~30m,不小于2m。在自然补偿两臂顶端设置固定支架。“г”型补偿器一般用于DN150以下管道;最大允许距离与管径关系见表1。“Z”型补偿器可以看做两个“г”型补偿器。 表1 г”型补偿器最大允许距离 2.3 、确定不能进行自然补偿部分管道的热伸长量,并根据计算结果设置补偿器 能进行自然补偿部分管道确定了,其余部分就是应该设置补偿器的部分。计算这部分伸长量,如果较长要设置多个补偿器,应注意均匀设置;并在两个补偿器中间设置固定支架。选择时注意套筒补偿器容易漏水漏气,适合安装在地沟内,不适宜安装在建筑物上部;波纹管补偿器能力大耐腐蚀,但造价高并且需要设置导向支架;方形补偿器需要的安装空间较大,但运行可靠应用广泛。设计时可以根据工程具体情况选用。 3 、例题[已知] 如图1所示,某民用建筑95/70℃热媒供热管道a-b段长度为32m,b-c 段长度为24m,c-d段长度为63m,d-e段长度为48m,管径如图所示。 [求] 计算管道热伸长量,设置补偿器和固定支架。 [解] 首先按照公式(2)计算可得 a-b段管道热伸长量=38.4mm

直埋热力管道的强度设计计算

直埋热力管道的强度设计计算 【摘要】本论文以管道直埋技能的概述为分析对象,并对直埋供热管道的效果及应力特色进行了阐述,结合该实际情况,对直埋热力管道的强度设计计算进行了探讨。 【关键词】直埋,热力管道,强度设计 一、前言 随着当今施工水平的不断提高,生产和生活中对施工过程以及施工质量的要求也日益渐高。因此,积极采用科学的方法,不断完善直埋热力管道的强度设计计算就成为管道施工中十分紧迫的问题。 二、管道直埋技能的概述 管道直埋技能通常优于有沟埋敷,当前已运用于供热、输油等工程范畴。关于这类疑问,经过数值办法处置,过于杂乱。实践运用中假定保温层外表面温度均匀散布,这样就简化为单层域复连通疑问,该疑问已有解析解。事实上,保温层外表面温度是不均匀散布的。这些年在研讨保温层准静态热力损害以及管道强度和安稳性,剖析埋设区土壤的冻融状况和土壤的热物性改变等许多技能疑问都需求对直埋管道保温层及其土壤邻域的温度场和热流密度进行较精确的剖析,前述简化办法必定致使温度场核算欠精确,以致不能满意后继演算的需求。 三、直埋供热管道的效果及应力特色 所有使管道发生内力及应力的要素都称为效果(又称荷载)。不一样类型的效果,使管道发生不一样性质的应力,进一步能够致使不一样办法的损坏。温度和压力是热力管道上最主要的两种效果。关于直埋管道,还有轴向位移发生的土壤轴向摩擦力和侧向位移发生的土壤侧向紧缩反力。别的,在管道有些布局不连续处会发生应力会集,对应的应力称为峰值应力。峰值应力不会致使明显的变形.但循环改变的峰值应力,也会构成钢管内部布局的损害,致使管道疲惫损坏。因为土壤的均匀支撑,管道的自重没有发生自重弯曲应力,故通常忽略不计。可是关于热网中常用的管道,其公称壁厚要远远大于该压力所需的规划壁厚,内压发生的实践应力也就远远小于管材的屈服应力。相反,因为管道中热胀变形不能彻底开释,使管道发生了较大的轴向压力和压应力,其间轴向压应力能够与屈服应力处于同一数量级上。因而,在直埋敷设热力管道中,内压的影响较小,管道发生爆裂的能够性很小,而温度的影响则较大,管道强度规划中应主要思考温度改变发生的循环塑性变形和疲惫损坏。 四、直埋热力管道的强度设计计算 1、直埋供热管道热力核算

一定要真正理解供热管道直埋敷设方式分为有补偿直埋敷设

一、在设计和施工中,一定要真正理解供热管道直埋敷设方式分为有补偿直埋敷设 及无补偿直埋敷设两种方式,确实掌握两种方式各自的工作原理,特点及其应用场合,以便在设计上合理选用,施工上安全、可靠、经济。 1、首先要掌握概念:有补偿直埋敷设方式,是通过管线自然补偿和补偿器(如方形和波纹管补偿器)来解决管道热伸长量的,从而使热应力为最小;无补偿直埋敷设,简单地说就是管道在受热时没有任何补偿措施,而是靠管材本身强度来吸收热应力。 2 无补偿敷设方式的基本原理:在安装管道时,首先给管道加热到一定温度,然后将管道焊接固定,当管道恢复到安装温度时(温度降低),管道预先承受了一定的拉应力。当管道通热工作时,随着温度的升高,管道应力为零,当继续升温时,管道的压应力增加,当温度升到工作温度时,管道的压应力 (热应力)仍小于许用应力。这样,管道可以不用补偿装置而正常工作了。这种无补偿方式应用第四强度理论,施工时需要对管道预热,施工比较麻烦,但国内外已有大量工程实践,理论计算可靠,能确保安全。另一种无补偿方式是近几年由中国北京煤气热力设计院提出的计算方法和应力分类采用安定性分 析,应用第三强度理论。这种方式充分发挥钢材塑性潜力,施工方便,无需预热。 3 两种敷设埋设深度考虑不同因素。高密度聚乙烯外套管一是当确定采用有补偿直埋敷设方式时,埋设深度只考虑由于地面荷载的作用不会破坏管道的稳定便可,从经济、施工方便等方面考虑。当采用有补偿直埋敷设方式时,尽量浅埋,一般覆土厚度大于0.6米即可,且与管径大小无关。二是当采用无补偿直埋敷设方式时,埋设深度要考虑管道的稳定要求,稳定性当采用不预热的无补偿直埋敷设管道时,主要与覆土厚度有关,一般比有补偿埋得深, 行,覆土厚度应与管径大小成正比。 4 设计中究竟采用无补偿敷设还是有补偿敷设方式,原则是直管道较长,中间分支较少,供热介质不超过100℃时,应优先选用无补偿敷设方式,否则,应考虑有补偿敷设方式。具体的热网主干线应采用无补偿敷设方式,而分支庭院管网则应采用有补偿敷设方式,但目前有的设计者偏爱有补偿敷设,应提倡优化设计。二、施工前必须对生产高温预制直埋保温管的厂家进行调研,进场后认真进行检验,对不合格的保温管拒绝使用。三、在直埋管道施工中,焊接是一项保证工程质量的关键工作。管道施 工 1 必须是取得合格证书的焊工,方可在合格证书准许的范围内施焊,没有合格证书的焊工绝对不能参加焊接施工。 2 焊接管接头时,应做好工作坑,且应注意接头打坡口及接头焊接质量。四、固定支架,各种井室的施工质量直接影响工程质量和管道的使用寿命,如井室防水不好,将使部件因浸水遭到破坏。 因此,应认真施工,确保施工质量。五、必须重视直埋管管道的打压,在满足打压条件下,首先进行灌水排净空气,然后分两步做: 1 强度试验:把管道内的压力升至工作压力的1.5倍后,在稳压10分内无渗漏。 2 严密性试验:把管内的压力降至工作压力时,用1kg的小锤在焊缝周围对焊缝逐个进行敲打检

城市直埋式供热管道固定墩的结构设计浅析

城市直埋式供热管道固定墩的结构设计浅析 1、城镇供热管道设计 1.1直埋供热管道的应力 无论多大的直径埋管道,管道内部压力产生的压力主要是管介质和管道轴向摩擦当土壤的轴向位移,和管土的侧向位移横向压缩反应。压力产生的内部压力和土壤侧向压缩反应引起的二次应力计算方法根据现有“城”的直埋供热管道工程技术规范(CJJ / t81 - 98)计算,但现有的土压力引起的轴向摩擦“纪律”忽略管道本身重量的影响,这在小直接埋管道强度计算是没有问题,但是对于大直埋管道由于管道本身自重大,当发生管道轴向位移时,由自重产生的管道和土壤之间的摩擦不应被忽视。 1.2过渡段长度计算 当补偿装置的两端直接管间距大于过渡段的长度限制(最大长度的摩擦)两次,可以形成两个(自然)锚点之间的无偿部分(自然锚固段);当补偿设备间距小于或等于两次过渡段的长度,由一个静止的点分为两个过渡段(补偿)。没有补偿直埋敷设方式冷安装条件: 根据弹性理论分析(1.35σeq[美国])或更低,只要温差不大于弹性安装温差,直管道直埋敷设方式不允许安装补偿器和无偿,管道在弹性状态下运行。换句话说,当安装一个温差大于弹性温差,直部分中不允许存在锚定,必须安装补偿器,设置补偿器的最大间距是管存在过渡段的锚固长度的两倍。过渡段长度可以根据现有的停滞时期在单轴应力和摩擦。 弹性温度(58.0 ~ 67.4℃)和管道工作压力(1.0 ~ 2.5 Mpa),公称直径(dn40 - 1000)。采暖管道安装温度计算在10℃,供水温度的设计一般都大于80℃,温度低于80℃,因此,无论第二网络,直接埋管供水管道必须安装补偿装置、回水管可以考虑无偿。 根据弹塑性理论分析(σeq 3(σ)或更少),等效应力小于屈服极限的两倍,引入安全系数后,取而代之的是容许应力的3倍。基于弹性稳定性分析的温度(121.0 ~ 149.3℃)也增加了许多,这样,即使水温高达140℃,采用直线冷段和安装没有补偿直埋敷设方式。然而,由于高应力检查值,需要三通,弯头等应力集中在本地配件在必要的加强措施。基于弹塑性理论分析,类似于弹性理论,在安装温

热力管道补偿器

热力系统补偿类型和方式 热力系统管道的补偿方式有两种: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бbw不应超过80MPa。 管道工程中常用的自然补偿有:L型补偿和Z型补偿。 2.补偿器补偿 热力管道自然补偿不能满足,应在管路上加设补偿器来补偿管道的热变形量。补偿器是设置在管道上吸收管道热胀冷缩和其他位移的元件。常用的补偿器有方形补偿器、波纹管补偿器、套筒补偿器和球形补偿器。 (1)方形补偿器。方形补偿器是采用专门加工成U型的连续弯管来吸收管道热变形的元件。这种补偿器是利用弯管的弹性来吸收管道的热变形,从其工作原理看,方形补偿器补偿属于管道弹性热补偿。 方形补偿器由水平臂、伸缩臂和自由臂构成。方形补偿器是由4个90°弯头组成,其优点是:制作简单,安装方便,热补偿量大工作安全可靠,一般不需要维修;缺点是:外形尺寸大,安装占用空间大,不太美观。 方形补偿器按其外形可分为Ⅰ型-标准式(c=2h),Ⅱ型-等边式(c=h),Ⅲ型—长臂式(c=0.5h),Ⅳ型-小顶式(c=0),其中Ⅱ型、Ⅲ型最为常用。制作方形补偿器必须选用质量好的无缝钢管揻制而成,整个补偿器最好用一根管子揻成,如果制作大规格的补偿器也可用两根弯管或三根弯管焊制,方形补偿器不宜用冲压弯头焊制而成。焊制方形补偿器的焊接点应放在外伸臂的中点处,因为此处的弯矩最小,严禁在补偿器的水平臂上焊接。焊制方形补偿器时,当DN ≤200mm时,焊缝与外伸臂垂直,当DN>200mm时,焊缝与轴线成45°角。(2)波纹管补偿器。波纹管补偿器又称波纹管膨胀节,由一个或几个波纹管及结构件组成,用来吸收由于热胀冷缩等原因引起的管道或设备尺寸变化的装置。波纹管补偿器具有结构紧凑、承压能力高、工作性能好,配管简单、耐腐蚀、维修方便等优点。 波纹管材料。波纹管补偿器是采用疲劳极限较高的不锈钢板或耐蚀合金板制成

直埋供热管道设计浅析

直埋供热管道设计浅析 发表时间:2018-02-11T14:33:29.480Z 来源:《建筑学研究前沿》2017年第28期作者:刘欣 [导读] 随着《城镇直埋供热管道工程技术规程》(以下简称为规程)的发布,技术已经很成熟,实际运用也越来越广泛。鹤壁市淇滨热力有限公司河南鹤壁 458030 摘要:直埋供热管道的设计要按照《城镇直埋供热管道工程技术规程》的条文规定来执行。本文简要的分析了直埋供热管道的设计、施工,以供参考。 关键词:直埋;供热管道;设计 1设备安装、材料说明 近年来,在供热外网工程中普遍采用直埋供热管道,直埋敷设方法同传统的地沟敷设方法相比具有占地少、施工周期短、维护量小、寿命长等诸多优点,近些年来预制保温管施工技术也有了很大的发展,已颁布的《城镇直埋供热管道工程技术规程》标志着直埋技术在我国已经趋于成熟,因此,在供热管道的施工中,直埋敷设越来越多地被采用。 (1)供热管线采用钢管,外管道连接均采用焊管;阀门与管材采用法兰连接。材料供应方式:主材及配件均由业主供应,施工单位只负责安装。 (2)材料进场:进场的所有材料均分类堆放整齐。钢管、水泥,底部均设垫木,砂石料底部进行平整后铺垫红砖,配件及零星材料均堆放在库房的架了上,对场地精心布局、合理使用,材料现场应保持清洁,归类整齐,并有排水设施,为保持现场环境清洁,所有拉运材料的车辆均加以覆盖,避免在置办期间管道内进入杂物,造成施工完毕后清扫不便,也避免了抛撒和爆灰,影响当地居民的正常生活。2材料设备验收 管材、管件及设备运至现场后,必须由材料员(质检员配合)逐根、逐件的检查外保温层、防腐层及管口椭圆度、壁厚等质量指标并做好标记记录,检验记录包括验收项目,标准、结果、检验人和检验日期,不合格品不准使用。管材管件设备进场后,应备有合格证、材质单无产品合格证的不能接收。 3管材的运输与储存 供热管材管件均有规格、生产厂的厂名和执行的标准号,在管件上有明显的商标和规格,并符合 GB/T29047-2012 标准的规定,管材管件具体要求指标如下:管材应水平堆放在平整的地面上,不得不规则堆放。当用支垫物支垫时,支垫宽度不得小于75mm,其间距不得大于 1m,外悬的端部不宜大于500mm。管材储存时,摆放应平整,撂放高度不超过2米。管材在运输时及装卸过程中,禁止剧烈撞击抛掷。管材运输时,管与管之间需留有一定的间隙,层与层之间用垫木隔开,并且高度不超过2米。在管材运输过程中,保证管壁不受损伤前提下不同直径的管材允许套装。管材与管件在运输、装卸和搬运时应采用不小于50mm的吊装带轻放,不得抛、摔、拖。4《城镇直埋供热管道工程技术规程》规程适用条件 《城镇直埋供热管道工程技术规程》适用于供热介质温度≤150℃、公称直径≤DN500的钢制内管、保温层、保护外壳结合为一体的预制保温直埋热水管道。这里对适用条件提出了两个界限,即温度界限和管径界限。在规程总则的条文说明中给出了详细的解释,温度条件是设计热网经济性和安全性的重要参数,针对的是预制保温管的保温材料耐温能力、使用寿命,另外根据现有理论在强度方面这个温度也是安全的;采用管径界限是因为规程中在强度计算、管道热伸长计算中对荷载做了简化,对小管径误差不大,对大管径而言计算结果会有较大偏差,是不安全的。在使用本规程时必须满足其适用条件。 5直埋敷设方式 直埋敷设分有补偿敷设和无补偿敷设两种。无补偿敷设具有投资省、工期短和施工简便的优点;有补偿敷设相对于无补偿敷设来说,投资较大、占地较多、工期较长、施工较复杂。因此在满足管网安全的前提下,要优先采用无补偿敷设方式,近几年来在工程实践中应用的越来越多。 6管网的布置与敷设 在确定了各单体建筑的入口之后,结合管网综合图来布置管线,满足热力管道与其他管线的间距要求。管网的其他要求如管道覆土深度、排气泄水、分支管三通弯头的保护、阀门附件的要求等详见规程中的具体要求。 规程中明确提出,应力验算采用目前国内外先进的应力分类法。应力分类法是将管道上的应力分为一次应力、二次应力和峰值应力三类,并采用相应的应力验算条件。 一次应力:是由管道内压及持续外载产生的应力(力作用)。当应力达到甚至超过屈服极限时,管道将产生较大变形甚至破坏。这种应力是非自限性的,应力验算采用弹性分析或极限分析。 二次应力:是由于管道热胀冷缩等变形受约束而产生的应力(位移作用)。当部分材料超过屈服极限时,由于产生小量的塑性变形,变形协调得到满足,变形就不再继续发展。它具有自限的特点,采用安定性分析。 峰值应力:指管道或附件(如三通等)由于局部结构不连续或局部热应力效应而产生的应力增量。它的特点是不引起显著的变形,是一种导致疲劳裂纹或脆性破坏的可能原因,必须根据管道整个使用期限所受的循环荷载进行疲劳分析。但对低循环次数的供热管道,对在管道上出现峰值应力的三通、弯头等局部应力集中处,可采用简化公式,计入应力加强系数进行应力计算。在计算中,直埋供热管道的一次应力的当量应力不应大于钢材在计算温度下的基本许用应力;二次应力及一次应力的当量应力变化范围不应大于钢材在计算温度下基本许用应力的三倍;管道局部应力集中部位的一次应力、二次应力和峰值应力的当量应力变化幅度不应大于钢材在计算温度下基本许用应力的三倍。 根据安定性理论,当直管段的当量应力变化范围满足下列表达式的要求时,管系中允许有锚固段存在:бj=(1-v)бt-αE(t2-t1)≤3[б] 式中бj——内压、热胀应力的当量应力变化范围,MPa; v——钢材的泊松系数;

热力管道补偿器用途

在供暖供热管网敷设聚氨酯保温管道中经常会使用到各种不同的补偿器,那么补偿器对保温管道有什么作用?我们就以城市小区管的聚氨酯保温管铺设管道为例,来说一下管道补偿器的作用: 补偿器主要就是为了补偿热能,减少热损耗,根据管道铺设的图纸标准来规定段或者接口处安装,补偿器主要分为直波纹补偿器和外压波纹补偿器两种,城市小区的聚氨酯保温管主要是二次网热水管道,一般都是在接口处安装补偿器,主要使用的波纹器是直波纹补偿器。 直波纹补偿器具有良好的抗压能力,能够自导向,并且可以达到与直埋管同寿命,不需要经常维修和更换,并且具有很好的抗弯性能,可以直接做为刚性管道中的一部分直接安装在管道上。 在热水管道铺设中,直波纹补偿器可以代替支架,并且直波纹补偿器价格比外

压波纹补偿器便宜很多。所以总体来说更加节省成本。 安装完毕后的补偿器一定要对管道进行吹扫和系统测压,但在进行系统测压的时候,必须保护好波纹补偿器,当补偿器没有预拉杆结构时,必须在波纹补偿器上做些附件来保护波纹补偿器,以免管道测压是拉坏补偿器。 总体来说聚氨酯保温管道补偿器就是为了防止在管道热升温时热伸长或温度应力而引起管道变形或者损坏,来补偿管道的热伸长,减少管壁的应力作用的阀件或支架结构上的作用力。使用补偿器可以大大延长聚氨酯保温管的使用寿命。制作方形补偿器必须选用质量好的无缝钢管揻制而成,整个补偿器最好用一根管子揻成,如果制作大规格的补偿器也可用两根弯管或三根弯管焊制,方形补偿器不宜用冲压弯头焊制而成。焊制方形补偿器的焊接点应放在外伸臂的中点处,因为此处的弯矩最小,严禁在补偿器的水平臂上焊接。焊制方形补偿器时,当DN ≤200mm时,焊缝与外伸臂垂直,当DN>200mm时,焊缝与轴线成45°角。

直埋供热管道工程设计

直埋管断面布置尺寸参考(mm) 注:放坡角60°,或放坡比1:1.5。 弹性分析法直埋管过渡段长度(m)驻点轴向应力(kN)及热伸长量(mm) 注:工作压力1.6MPa、温差130℃,摩擦系数0.4,热胀系数12.6×10-6℃-1。

安定分析法直埋管过渡段长度(m)驻点轴向应力(kN)及热伸长量(mm) 注:工作压力1.6MPa、温差130℃,摩擦系数0.4,热胀系数12.6×10-6℃-1。 热水管网水力计算表

注:一次网(130℃/70℃,Kd=0.5mm,γ=958.4kg/m3) 热水管网允许流速(《城市供热手册》汤惠芬范季贤) 热水管网经济比压降(《城市供热手册》汤惠芬范季贤) 注:使用范围7~10km,设一级中继泵站时比压降取推荐值的1.2倍,设有两级时取1.4倍。 直埋热水管道工程设计 医药化工项目外管设计工作中,常会出现直埋热水管道的设计方案,针对该设计工作,综合规范、标准图集、论文、制造商等各渠道而来的技术资料、工程案例和经验,现做如下初步概括的总结和阐述: 直埋热力管道分为无补偿直埋敷设和有补偿直埋敷设。无补偿直埋敷设又可分为冷安装无补偿、预应力无补偿。预应力无补偿有分为机械拉伸、敞槽预热、一

次补偿等多种形式。预热方式又分为热水、热风和电热等。一般DN800以下的管道可设计为冷安装无补偿方式。 一、直埋管的稳定性验算 (1)整体稳定性分析:直埋管最小覆土深度应满足垂直稳定性要求,一般而言,大于DN700的直管道不必从垂直稳定性考虑限制其埋深。 (2)局部稳定性分析:公称直径不大于DN800、工作温差小于85℃时,不会出现局部失稳;当供水温度大于130℃、公称直径大于DN800时,采用标准壁厚的钢管,在锚固段可能会出现局部皱结。 二、直埋管的强度验算 无补偿管段强度验算有两种强度验算理论:弹性分析法(第四强度理论)和安定分析法(弹塑性分析,第三强度理论)。 直埋管的安定条件判断,根据应变大小可分为不发生任何塑性变形 (△ε≤2εs,|ε|<εs,安定状态)、发生有限塑性变形(△ε≤2εs,|ε|>εs安定状态),发生循环塑性变形(△ε>2εs,不安定状态) (1)极限分析:为防止管道出现塑性流动,必须保证一次应力小于屈服极限σs。考虑安全因素后,设计应保证一次应力不大于许用应力[σ]。 (2)安定分析:为使管道处于安定,必须保证一次应力(工作压力产生的内力,包括轴向应力和环向应力)与二次应力(热应力,升温产生轴向压应力,降温产生轴向拉应力)共同作用下当量应力变化范围小于2倍屈服极限σs。考虑安全因素后,用抗拉强度σb代替2σs。管道安定条件:当量应力变化范围不大于 3[σ]。

快速设计热水采暖系统固定支架和补偿器 (1)

快速设计热水采暖系统固定支架和补偿器 摘要:对设计中经常遇到的热水(95/70℃)采暖系统的固定支架和管道补偿器的设计计算和设置问题进行了归纳总结,给出了具体设计方法和实例。 关键字:热水采暖固定支架补偿器 1 引言 固定支架是暖通空调中经常用到的一种支架,它在系统中起固定和支撑管道的作用,一般由设计人员根据需要设定具体位置,各种规范中规定较少,补偿器用于吸收管道因温度增高引起膨胀造成的长度增大。有“г”型、“Z”型的自然补偿器和方形、套筒、波纹管补偿器等多种形式,设计人设计时依据伸缩量、管径等条件选用。可是现在许多设计人员对此不重视,或漏画,或胡乱对付,位置和数量都没有经过仔细推敲,不甚合理,本文根据笔者经验,总结了一套在室内95/70℃热水采暖系统设计中快速设置固定支架和补偿器的方法,结合示例详述如下,望能起到抛砖引玉的作用。由于成文比较仓促,文中定有许多不足之处,望各位指正。 2 设计计算 系统中固定支架的设置应在管径计算完毕之后,此时系统管道的布置已经完成,系统每一段的管径已经计算确定,固定支架可以开始布置。 2.1 计算管道热伸长量 (1) △ X——管道的热伸长量,mm; t ——热媒温度,℃, 1 t ——管道安装时的温度, ℃,一般按-5℃计算. 2 L——计算管道长度m; 0.012——钢铁的线膨胀系数,mm/m·℃ 95℃简化得(2 ) 按t 1= 2.2 确定可以不装补偿器和应用“г”型、“Z”型管段自然补偿的管段 对于本文所述系统由固定点起,允许不装补偿器的直管段最大长度民用建筑为33m,工业建筑为42m。(管道伸长量分别为40mm和50mm)。实际设计时一般每段臂长不大于20~

热力管道的补偿类型和方式

热力管道的补偿类型和方式 热力管道的补偿方式有两种: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бbw不应超过80MPa。 管道工程中常用的自然补偿有:L型补偿和Z型补偿。 2.补偿器补偿 热力管道自然补偿不能满足,应在管路上加设补偿器来补偿管道的热变形量。补偿器是设置在管道上吸收管道热胀冷缩和其他位移的元件。常用的补偿器有方形补偿器、波纹管补偿器、套筒补偿器和球形补偿器。 (1)方形补偿器。方形补偿器是采用专门加工成U型的连续弯管来吸收管道热变形的元件。这种补偿器是利用弯管的弹性来吸收管道的热变形,从其工作原理看,方形补偿器补偿属于管道弹性热补偿。 方形补偿器由水平臂、伸缩臂和自由臂构成。方形补偿器是由4个90°弯头组成,其优点是:制作简单,安装方便,热补偿量大工作安全可靠,一般不需要维修;缺点是:外形尺寸大,安装占用空间大,不太美观。 方形补偿器按其外形可分为Ⅰ型-标准式(c=2h),Ⅱ型-等边式(c=h),Ⅲ型—长臂式(c=0.5h),Ⅳ型-小顶式(c=0),其中Ⅱ型、Ⅲ型最为常用。制作方形补偿器必须选用质量好的无缝钢管揻制而成,整个补偿器最好用一根管子揻成,如果制作大规格的补偿器也可用两根弯管或三根弯管焊制,方形补偿器不宜用冲压弯头焊制而成。焊制方形补偿器的焊接点应放在外伸臂的中点处,因为此处的弯矩最小,严禁在补偿器的水平臂上焊接。焊制方形补偿器时,当DN ≤200mm时,焊缝与外伸臂垂直,当DN>200mm时,焊缝与轴线成45°角。(2)波纹管补偿器。波纹管补偿器又称波纹管膨胀节,由一个或几个波纹管及结构件组成,用来吸收由于热胀冷缩等原因引起的管道或设备尺寸变化的装置。波纹管补偿器具有结构紧凑、承压能力高、工作性能好,配管简单、耐腐蚀、维

《城镇直埋供热管道工程技术规范》

1 总则 1.O.1为统一我国城镇直埋供热管道工程的设计、施工及验收标 准,促进直埋管道技术的发展和推广,制定本规程。 1.O.2本规程适用于供热介质温度小于或等于150℃、公称直径小于或等于DN500mm的钢制内管、保温层、保护外壳结合为一 体的预制保温直埋热水管道。 1.O.3在地震、湿陷性黄土、膨胀土等地区应遵守《室外给水排水和煤气热力工程抗震设计规范》(GB50032)、《湿陷性黄土地区建筑规范》(GBJ25)、《膨胀土地区建筑地基技术规范》(GBJ112)的 规定。 1.O.4直埋供热管道工程设计、施工和验收除应符合本规程外,尚应符合《城市热力网设计规范》(CJJ34)、《城市供热管网工程施工及验收规范》(C J J28)等国家现行有关标准的规定。 .1

2术语和符号 2.1术语 2.1.1 屈服温差temperature difference of yielding 管道在伸缩完全受阻的工作状态下,钢管管壁开始屈服时的工作温度与安装温度之差。 2.1.2固定点fixpoint 管道上采用强制固定措施不能发生位移的点。 2.1.3活动端free end 管道上安装套筒、波纹管、弯管等能补偿热位移的部位。 2.1.4锚固点natural fixpoint 管道温度变化时,直埋直线管道产生热位移管段和不产生热位移管段的自然分界点。 2.1.5 驻点stagnation point 两侧为活动端的直埋直线管段,当管道温度变化且全线管道产生朝向两端或背向两端的热位移,管段中位移为零的点。 2.1.6锚固段fully restrained section 在管道温度发生变化时,不产生热位移的直埋管段。 2.1.7过渡段partly restrained section 一端固定(指固定点或驻点或锚固点),另一端为活动端,当管道温度变化时,能产生热位移的直埋管段。 2.1.8单长摩擦力friction of unit lengthwise pipeline 沿管道轴线方向单位长度保温外壳与土壤的摩擦力。 2.1.9过渡段最小长度m i n i m u m f r i c t i o n l e n g t h 直埋管道第一次升温到工作循环最高温度时受最大单长摩擦力作用形成的由锚固点至活动端的管段长度。 2.1.10过渡段最大长度maximum friction length 直埋管道经若干次温度变化,单长摩擦力减至最小时,在工 作循环最高温度下形成的由锚固点至活动端的管段长度。 2.2符号 A——钢管管壁的横截面积(m2); D C——预制保温管外壳的外径(m); D i——钢管内径(m); D O——钢管外径(m); .2

供热管道直埋式补偿器安装要求

有图有真相!供热管道直埋式补偿器安装要求

固定点,一是在直管段的端部,二是在管道的分支处。长的无分支的直线管道两补偿器之间可以不设固定点,靠管道自然形成的“驻点”即可发挥固定点的作用。驻点是两补偿器之间管道的那个不动点,在管径相同,埋深一致时,驻点与两补偿器间的距离相等。褡补偿器(包括转角处自然补偿器)至固定点之间的距离不得超过管道的最大安装长度Lmax,管道最大安装长度的定义是固定点至自由端(补偿器)的长度,在此长度下产生的摩擦力不得超过管道许用应力下相应的弹性力。Lmax按下式计算:常用管道的最大安装长度Lmax。应考虑16kgf/cm2内压力所产生的环向应力的综合影响。3.2固定支座的设计计算具有2个管道分支并在主干线上有一处转角管道平面,补偿器的布置应满足Ln <Lmax的条件。驻点G1、G2的推力为零,所以,此点处不必设置固定支座,但为了防止回填土的不均匀,埋深的不一致和预制保温管外壳粗糙度的不规则等可能会造成驻点的漂移,所以,对处于驻点位置的管道分支处G1、G2需设置支座,以G1为例其轴向推力可按下式计算:F1=Pb2+L2f-0.8(Pb3+L2f)式中F1-固定支座G1的水平推力,kgf;f-管道单位长度摩擦力,Kgf/mPb2-B2膨胀节的弹性力,Kg;Pb3-B3膨胀节的弹性力,Kgfk2-B2膨胀节的刚度,Kgf/mm;△L2-B2膨胀节的补偿量,mm;L2-膨胀节至G1的距离,m;假如某一分支如自G2接出的分支带有补偿器B。那么,G2还受到一侧向推力的作用,如图中的F2(y),当L5很短(实际布置时L5也应很短),那么,侧向力F2(y)的大小为:F2(y)=Pn*A5+Pb5式中Pn-管道工作压力,Kgf/cm2A5-B5膨胀节的有效面积,cm2;Pb5-B5膨胀节的弹性力kgf。固定支座G3也驻点位置,从管道和土壤的摩擦力来讲,该点也受到大小相等,方向相反的两个时作用,但应注意到该点同时又受到转角处的盲板力的作用,考虑驻点漂移的影响,固定支座G3的推力F3=1.2Pn*A4式中F3-作用在固定支座G3的水平推力,Kgf;Pn-管道工作压力,Kgf/cm2;A4-B4膨胀节的有效面积,cm2。3.3补偿器的选用计算直埋管道由于土壤摩擦力的影响,实际热伸长量要比架空和地沟敷设的管道热热伸长量要小。架空和地沟敷设时的伸长量:α·△t·L直埋敷设时,因土壤摩擦力影响的热伸长减少量:实际热伸长量为:式中E-钢管弹性模理,kgf/cm2;α-钢管的线膨胀系数,取0.0133mm/m℃;△t-管道温差;A、f-同公式①;L-两固定点之间的距离(最大安装长度)m。 在实际工作中,直埋管道的热伸长量,采用丹麦摩勒公司的简化算法。 式中符号同以上公式相同。按②或③式计算出实际热伸长量后,按系列表选用相应的补偿器。3.4安装直埋式膨胀节(不包括一次性直埋式)安装时应有两个后年度护圈(如下图),且护圈的壁厚不应小于管道的壁厚,设置护圈1的目的是为管道受热膨胀时,A尺寸范围内有土、砂等进入,图中的各尺寸为:直埋式波纹补偿器出厂时,所有外露表面已刷防锈漆两遍,直埋式波纹补偿器及其直埋管道的其它要求为:(1)保温管埋于地下时,四周需用粒度小于20毫米的砂子填充,然后再覆盖原土,填充砂子的厚度不小于200毫米。(2)保温管顶的埋深一般不超过1.2米,但也尽量不要小于0.7米,,保温管可直接埋在各种管道下面。(3)如图,除A处外,其余均保温,因管道膨胀时A 处不保温并不会造成显著的热损失。也是由于护圈的作用,直埋补偿器可以直埋处于车行道下面。(4)直埋式补偿器安装不必冷紧,也不必按全线钢管接好后再割下和膨胀节等长管道之后再焊接的方法。使用直埋型膨胀节,不必设导向支架。(5)安装时要注意保证导流套筒的方向与流动方向的一致。(6)

浅析供热管道安装中补偿器的材质与合理使用

浅析供热管道安装中补偿器的材质与合理使用 【摘要】近年来,城市集中供热的不断发展,波纹补偿器作为集中热网中的关键组件,其应用趋于广泛,但如果波纹管材质、参数选择不当,波纹补偿器在管网中布置、应用不合理,会引起整个管系的破坏,甚至酿成重大事故。本文从热力网设计中的波纹补偿器设置问题出发,结合多年的实践,进行简单分析。 【关键词】供热管道;补偿器;材质;使用 近年来,从金属软管中派生出一个新的产品——薄壁波纹补偿器。它的主要部件也是波纹管。它的主要部件也是波纹管。同金属软管一样,它也是现代大型管路系统中的一个重要组成部分。现今供热管网使用波纹补偿器非常普遍,其主要特点是结构紧凑、补偿量大、流动阻力小、零泄漏、省维修等,在热网中的应用越来越广泛。但也有其缺点:例如轴向型对固定支架产生压力推力较大,从而造价高;另外,其管壁较薄不能承受扭力、振动,安全性较差;一次性投资高、设计、施工安装要求高、达不到预期寿命等等缺点。鉴于波纹补偿器存在的上述特点,加之设计、施工人员对波纹补偿器的认识不够全面,因此导致施工与运行期间容易发生事故。分析事故原因,有属于波纹补偿器自身的制造质量或选材不当的问题,有属于施工安装问题,还有相当大的一部分属于设计布置问题。在设计方面发生问题,多属于不对波纹补偿器设计特点造成的计算失误和补偿管材质选择不合理造成的。 1 波纹管的选材与参数 人们可以用各种金属材料制作波纹管。对于用作补偿器的波纹管,尽管它与作金属软管本体的波纹管设计思想和工艺条件不同,但是,各国对其材料选用的观点还是比较一致的。各国采用材料多以铬钼、铬镍不锈钢为主。由于这些材料具有较好的物理性能、化学性能和机械性能,又可满足一般工程的使用要求,所以,目前我们也大量采用铬钼、铬镍不锈钢材制作波纹管。小通径的波纹管常用薄壁无缝管材加工;大通径的波纹管常用薄壁板材拼焊成圆筒,然后再加工;多层结构形式大通径或中等通径的波纹管,其内、外层是薄壁无缝管或薄壁板材拼焊的圆筒,而它们之间的若干层是薄壁板材卷制的、有缝而不焊接的多层圆筒。采用某些料时,为了防止焊缝近产生晶同腐蚀,可以进行焊后热处理,其规范是加热到1080~1150C,水淬。同时,该材料不宜在450~800C条件下使用。如果采用材料制作波纹管,可在-196~+600C条件下长期使用而无需进行焊后热处理。 波纹管参数确定的原则是以其使用条件不同而异。在给定内径的情况下,首先要考虑的是波纹管外径与内径之比C值。日本富士深沟型波纹管的C值最大为1。85,英国德丁(HYDROFLEX)深波波纹管的C值最大为1。84,我国仪器仪表工业总局规定:深波波纹管的C值在1。6~2。0之间;浅波波纹管的C值在1。6以下。这些都是对制作感测元件的波纹管而言的。既不可照搬,也不可挪用。对于用作通径为40~400毫米的用作补偿器的波纹管来讲,C值只能控制在1。12~1。42范围之间。一般来讲,C值的确定,应以内径d值增大而增大,因为波纹管承载能力随d值的增大和C值的增大而减小。所以,

直埋供热管道工程设计

精心整理 直埋管断面布置尺寸参考(mm) 注:工作压力1.6MPa、温差130℃,摩擦系数0.4,热胀系数12.6×10-6℃-1。

热水管网水力计算表

直埋热水管道工程设计 医药化工项目外管设计工作中,常会出现直埋热水管道的设计方案,针对该设计工作,综合规范、标准图集、论文、制造商等各渠道而来的技术资料、工程案例和经验,现做如下初步概括的总结和阐述: 直埋热力管道分为无补偿直埋敷设和有补偿直埋敷设。无补偿直埋敷设又可分为冷安装无补偿、预应力无补偿。预应力无补偿有分为机械拉伸、敞槽预热、一次补偿等多种形式。预热方式又分为热水、热风和电热等。一般DN800以下的管道可设计为冷安装无补偿方式。 (1的 (2 皱结。 εs,安定 >2εs, (1) (2 s b s 当量应力变化范围不大于3[σ]。 (3)疲劳分析:一次应力、二次应力、峰值应力(三通、变径、弯管等局部应力集中)综合作用下应力变化范围不大于6[σ],亦即当量应力幅度不大于3[σ]。 1.关于过渡段长度计算

当直管段两端补偿装置间距大于过渡段极限长度(最大摩擦长度)两倍时,在两(自然)锚固点之间会形成一无补偿管段(自然锚固段);当补偿装置间距小于等于两倍过渡段长度时,以驻点为界分为两个过渡段(有补偿段)。 无补偿冷安装直埋敷设的条件: 根据弹性理论分析(σeq≤1.35[σ]),只要安装温差不大于弹性温差,就允许直管段不安装补偿器而进行无补偿直埋敷设,管道在弹性状态下运行。换言之,当安装温差大于弹性温差时,直管段中不允许存在锚固段,必须安装补偿器,设置补偿器的最大间距即为管道存在锚固段时过渡段 140℃, 同样地分析,当安装温差大于弹性温差时,管道不允许进入锚固状态。管道的安装长度应小于存在锚固段时的过渡段长度。 2.关于固定支架设置原则 当直管段两端同为(普通)补偿器或弯管补偿时,直管段上可不设固定墩;一端为补偿器,一端为补偿弯管,当补偿器至弯管的摩擦力大于流体作用于弯管的内压推力(盲板力)时可不设固定墩,否则应在固定点处设置固定墩。

相关主题