热水供热管道预热无补偿直埋敷设的设计.pdf
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1、第2 6 卷第12期 2 0 0 6年 1 2月煤 气 与 热 力CAS 覆盖式预热; 一次性补偿器中图分类号: T U 9 9 5文献标识码: A文章编号: 1 0 0 0 一 科1 6 ( 2 0 0 6 ) 1 2 一 0 0 4 4 一 0 3D e s i g no f P r e h e a t e da n dD i r e c t l y B u r i e dI n s t a l l a t i o nw i tho u tE x P a n s i o nj o i n t fo r H o t 一 w a te r H e a t 一 s u P P l yP I P
2、e l i n eL I J i n g , D A I D o n g 一 h u i , L I X i a o 一 9 0 雌( North Chi n a Mun ic iP a l E 鳍i n e e r i 咭 D “ ig n c o v e r 一 t y p e p re h e at e d ; d i s p o s - abl e e x p a n s i o n j o i n t在供热管道敷设方式中, 直埋敷设因对交通影 响小、 便于 施工及造价低等优点被广泛采用。其中, 无补偿直埋敷设是一种技术先进且造价较低的敷设 方式, 它与有补偿直埋敷设相比, 突出的优点
3、在于大 大减少了固 定支座和补偿器小室, 只是在管道变径 较大管径侧与不同敷设方式( 如直埋敷设与地上敷 设) 交界处设固定支座, 特别适用于地下管网复杂 或地下水位较高的地区。本文结合工程实例, 对采 用覆盖式预热无补偿直埋敷设的热水供热管道的设 计计算方法进行研究。 1 覆盖式预热无补偿直埋教设的理论基础覆盖式预热无补偿直埋敷设是在长直管道上按 设计间距分段安装一次性补偿器, 沟槽敞口 位于一 次性补偿器处, 沟槽其余部分回填后进行预热。一 次性补偿器的伸长量在预热前调整为设计值, 待管 道升温至预热温度后将一次性补偿器焊死, 使之与管道成为一体, 此后一次性补偿器不再起补偿作 用川。 一
4、次 性补 偿 器的 结构与 波纹管 补 偿器相似, 只是在波纹管补偿器外面增设了一个随其一起活动 的钢质外套。当管道轴向应力达到钢材许用应力时, 所允许 的最大温升或温降尔m 彩单位为) 的计算式为:1 1 m 二 二 式( ) 式中 , al l 钢材的 许用应力, M Pa 钢 管的 弹 性模量, M P a , 取Z x 1 0 5 M Paal 钢 管的 线胀系数, K 一 , 取1 . Z x lo一 ,K一 1由式( 1)可知, 只要管道最大温升或温降在 、 : 以内, 即 使不设置补偿装置, 其轴向 应力也不会 超过钢材的许用应力, al l 。管道内应力均布后, 最 大压应力和
5、最大拉应力的计算式为:4 4第 1 2期李静, 等: 热水供热管道预热无补偿直埋敷设的设计第2 6卷hl一气二 e ,m ax = E a , ( t m 。 一 t 。 ), d ,m a : = E a ( t 。 一 t 。 1。 )t _ _ _ +t-一 mZ 式中 。 。 ,max 最大 压 应 力, M Pa蠕、 管道最高工作温度L r = 气L 1 xl二 了L 2 孔二 了h Z + 2 h 3 h Z + h :、,产、夕苦、产 今伪j4/、2、2.、( 1 0 )式中 众 一次性补偿器BZ 左侧计算管段长度tm 管道循环中间温度, , d ,m a x 最大拉应力, M
6、p atmi n 管道最低工作温度, , 取10 由式( 2 ) 、 ( 3 ) 可知, 受土壤摩擦力或强制固定 约束的管道受热、 受冷时, 其承受的 压应力或拉应力 主要取决于管道的温升或温降, 而与管径、 长度、 管 壁厚度等无关。当管道轴向应力不超过钢材的许用 应力。 al l 时, 管道便能够安全正常工作。 2设计 参数的 计算2计算预热温度L l 一次性补偿器B Z 至BI 的长度, m x , 、 x Z 定位尺寸, m Lr 一次性补偿器B Z 右侧计算管段长度口an +歹 口ta nE a lh , 、 h Z 、 h 3 一次性补偿器BI一 B3处管道的管顶至地面的高度, m
7、几 一次性补偿器BZ 至B3 的长度, m计算管段的约束伸长量土壤摩擦力对一次性补偿器两侧计算管段产生 的约束伸长量的计算式为:t p re , ct an式中 t , ,c=t m a 、;了1.盈.1了、 L r , L 二x l o 一 6、,J、.产 勺62.、了胜、P d i2 占 计算预热温度, 么 L r ,rZ A E钩 岑 移 人 d 。xl o 一 6, 泊松数, 取0 . 3, ta ll 环向应力, M P ap 管道工作压力, M Pa试 钢管内径, m占 钢管壁厚, m 计算管段长度在管道运行中, 两个一次性补偿器中间实际上 会出现一个自 然锚固点, 将中间管段一分
8、为二, 分别 属于两个不同一次性补偿器的计算管段。计算管段见图 1 。F I = 式中 tt.L 一次性补偿器约束伸长量, m( 1 2 )( 1 3 ) B Z 左侧计算管段的自然 锚固点自然 锚固点二 ,L L I嘴 1 1, x ZL 邸2B l 一 B 3. 一次性补偿器图1 计算管段珑. IC 山ul a t e d 禅 网nese cti on 一次性补偿器B Z 两侧计算管段长度的计算式凡 单位长度管道摩擦力, N / mA 钢 管管 壁横 截面 积, m 扩么 Lr ,r 一 次 性 补 偿器BZ右 侧计 算 管 段的约束伸长量, m户 塑料膜与土壤间的摩擦系数, 取0 . 3
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