Načini kompenzacije temperaturnih izduženja u toplinskim mrežama. Proračun temperaturnog izduženja cjevovoda u sistemima vodovoda i grijanja

Cijevi i njihovi priključci.

Tehnologija transporta toplote postavlja sledeće osnovne zahteve za cevi koje se koriste za toplovode:

Dovoljna mehanička čvrstoća i nepropusnost pri postojećim pritiscima rashladne tečnosti;

elastičnost i otpornost na termička naprezanja pod naizmjeničnim termalni način rada;

postojanost mehaničkih svojstava;

otpornost na vanjsku i unutrašnju koroziju;

mala hrapavost unutrašnje površine;

odsustvo erozije unutrašnjih površina;

mali koeficijent temperaturne deformacije;

visoka svojstva toplinske izolacije zidova cijevi;

Jednostavnost, pouzdanost i nepropusnost veze pojedinačni elementi;

Jednostavnost skladištenja, transporta i ugradnje.

Sve do sada poznate vrste cijevi ne zadovoljavaju istovremeno sve navedene zahtjeve. Konkretno, čelične cijevi koje se koriste za transport pare i tople vode neće u potpunosti zadovoljiti ove zahtjeve. Međutim, visoka mehanička svojstva i elastičnost čelične cijevi, kao i jednostavnost, pouzdanost i nepropusnost spojeva (zavarivanja) osigurali su skoro 100% korištenje ovih cijevi u sistemima daljinsko grijanje.

Glavne vrste čeličnih cijevi koje se koriste za mreže grijanja:

Prečnik do 400 mm uključujući - bešavni, toplo valjani;

Prečnika iznad 400 mm - električno zavareno uzdužnim šavom i električno zavareno spiralnim šavom.

Cjevovodi toplinskih mreža međusobno su povezani električnim ili gasno zavarivanje. Za mreže za grijanje vode prednost se daje čeličnim razredima St2sp i St3sp.

Shema cjevovoda, postavljanje nosača i kompenzacijskih uređaja moraju se odabrati tako da ukupni napon od svih istovremeno djelujućih opterećenja u bilo kojem dijelu cjevovoda ne prelazi dozvoljeni. Većina slaba tačkačelični cjevovodi, duž kojih treba izvršiti ispitivanje naprezanja, su zavareni spojevi.

Podržava.

Nosači su kritični dijelovi toplovoda. Oni opažaju sile iz cjevovoda i prenose ih na nosive konstrukcije ili tlo. Prilikom izgradnje toplovoda koriste se dvije vrste nosača: slobodni i fiksni.

Besplatna podrška uočiti težinu cjevovoda i osigurati njegovo slobodno kretanje tijekom temperaturnih deformacija. Fiksni nosači fiksiraju položaj cjevovoda u određenim tačkama i percipiraju sile koje nastaju na mjestima fiksacije pod utjecajem temperaturnih deformacija i unutrašnjeg pritiska.

Kod polaganja bez kanala obično odbijaju ugraditi slobodne nosače ispod cjevovoda kako bi izbjegli neravnomjerno slijetanje i dodatna naprezanja savijanja. U ovim toplovodima cijevi se polažu na netaknutu zemlju ili pažljivo zbijeni sloj pijeska. Prilikom proračuna naprezanja i deformacija savijanja, cjevovod koji leži na slobodnim nosačima smatra se višerasponskom gredom.

Prema principu rada, slobodni nosači se dijele na klizne, valjkaste, valjkaste i viseće.

Prilikom odabira vrste nosača, ne treba se voditi samo vrijednošću izračunatih sila, već i uzeti u obzir rad nosača u radnim uvjetima. S povećanjem promjera cjevovoda, sile trenja na nosačima naglo se povećavaju.

Rice. A Klizna potpora: 1 - toplotna izolacija; 2 - noseći polucilindar; 3 - čelični nosač; 4 - betonski kamen; 5 - cementno-pješčani malter

Slika B Nosač valjka. Slika B Nosač valjka. Slika D Nosač suspenzije.

U nekim slučajevima, kada se zbog uslova postavljanja cjevovoda u odnosu na noseće konstrukcije ne mogu postaviti klizni i kotrljajući nosači, koriste se viseći nosači. Nedostatak jednostavnih nosača za vješanje je deformacija cijevi zbog različitih amplituda suspenzija koje se nalaze na različitim udaljenostima od fiksnog nosača, zbog različitih uglova rotacije. Kako se udaljenost od fiksnog nosača povećava, temperaturna deformacija cjevovoda i kut rotacije vješalica se povećavaju.

Kompenzacija temperaturnih deformacija.

Napravljena je kompenzacija temperaturnih deformacija specijalnih uređaja- kompenzatori.

Prema principu rada, kompenzatori se dijele na radijalne i aksijalne.

Radijalni dilatacioni spojevi omogućavaju kretanje cjevovoda u aksijalnom i radijalnom smjeru. Kod radijalne kompenzacije, toplinska deformacija cjevovoda se percipira zbog savijanja elastičnih umetaka ili pojedinih dijelova samog cjevovoda.

Slika Kompenzatori. a) U obliku slova; b) u obliku slova Ω c) u obliku slova S.

Prednosti - jednostavnost uređaja, pouzdanost, rasterećenje fiksnih nosača od sila unutrašnjeg pritiska. Nedostatak je poprečno pomicanje deformabilnih dijelova. To zahtijeva povećanje poprečnog presjeka neprohodnih kanala i otežava korištenje izolacije zasipanja i polaganje bez kanala.

Aksijalni dilatacijski spojevi dopustiti kretanje cjevovoda samo u smjeru osi. Pokretnog su tipa - plovnica i elastična - sočiva (mijeh).

Kompenzatori sočiva se postavljaju na cjevovode nizak pritisak- do 0,5 MPa.

Rice. Kompenzator. a) jednostrana žlijezda: b) trotalasni kompenzator sočiva

1 - staklo; 2 - tijelo; 3 - punjenje; 4 - potisni prsten; 5 - grundbuksa.

Tokom rada, cjevovodi mijenjaju svoju temperaturu zbog promjena temperature okoline i dizanih tekućina. Fluktuacije temperature zida cjevovoda dovode do promjene njegove dužine.

Zakon promjene dužine cjevovoda izražava se jednadžbom

Δ=α · l(t y - t o ),

gdje je Δ - produženje ili skraćivanje cjevovoda; a - koeficijent linearnog širenja metala cijevi (za čelične cijevi α = 0,000012 1/°S); l - dužina cjevovoda; t y - temperatura polaganja cjevovoda; t 0 - temperatura okoline.

Ako su krajevi cjevovoda čvrsto fiksirani, tada u njemu nastaju toplinska vlačna ili tlačna naprezanja zbog temperaturnih efekata, čija se vrijednost određuje prema Hookeovom zakonu.

gdje E- modul elastičnosti materijala cijevi (za čelik) E= 2,1 10 6 kg / cm 2 = 2,1 10 5 MPa).

Ova naprezanja izazivaju sile na tačkama pričvršćivanja cevovoda, usmerene duž ose cevovoda, nezavisno od dužine, i jednake su

gdje je σ - tlačno i vlačno naprezanje koje je nastalo u cijevi uslijed temperaturnih promjena; F - površina stambenog dijela materijala cijevi.

Vrijednost N može biti veoma velika i dovesti do uništenja cevovoda, fitinga, nosača, kao i oštećenja opreme (pumpe, filteri, itd.) i rezervoara.

Promjene u dužini podzemnih cjevovoda ne zavise samo od temperaturnih fluktuacija, već i od sile trenja cijevi o tlo, što sprječava promjenu dužine.

Ako napori od toplinskih naprezanja ne ovise o dužini cjevovoda, tada je sila trenja cijevi o tlo direktno proporcionalna dužini cjevovoda. Postoji takva dužina na kojoj sile trenja mogu biti u ravnoteži sa toplotnom silom, a cjevovod neće imati promjenu u dužini. U dijelovima kraće dužine cjevovod će se kretati u tlu.

Maksimalna dužina takvog dijela 1 max, na kojoj je moguće pomicati cjevovod u tlu, određena je jednadžbom

gdje je δ debljina stijenke cijevi, cm; k - pritisak tla na površinu cijevi, kg / cm 2; μ - koeficijent trenja cijevi o tlo.

5.2. Kompenzatori

Rasterećenje cjevovoda od toplinskih naprezanja vrši se ugradnjom kompenzatora. Kompenzatori - uređaji koji omogućavaju da se cjevovodi slobodno produžuju ili skupljaju s promjenama temperature bez oštećenja priključaka. Koriste se sočivo, žlijezda, savijeni kompenzatori.

Prilikom odabira trase cjevovoda potrebno je nastojati osigurati da se temperaturna izduženja jednih dionica mogu uočiti deformacijama drugih, tj. težiti samonadoknadi cjevovoda, koristeći za to sve njegove zavoje i krivine.

Kompenzatori sočiva(Sl. 5.5) koriste se za kompenzaciju produžetaka cevovoda sa radnim pritiskom do 0,6 MPa prečnika od 150 do 1200 mm.

Rice. 5.5. Kompenzatori sočiva sa dvije prirubnice

Kompenzatori su napravljeni od konusnih ploča (utisnutih), svaki par zavarenih ploča formira talas. Broj talasa u kompenzatoru je ne više od 12 kako bi se izbjeglo izvijanje. Kapacitet kompenzacije kompenzatora sočiva je do 350 mm.

L Kompenzatori sočiva odlikuju se nepropusnošću, malim dimenzijama, lakoćom izrade i rada, ali je njihova upotreba ograničena neprikladnošću za visoke pritiske. Kompenzatori za utičnice (slika 5.6) su aksijalni kompenzatori i koriste se za pritiske do 1,6 MPa. Kompenzatori se sastoje od kućišta od lijevanog željeza ili čelika i stakla uključenog u njega. Brtvu između posude i tijela stvara kutija za punjenje. Kapacitet kompenzacije kompenzacionog jarka je od 150 do 500 mm.

Kompenzatori žlijezda se postavljaju na cjevovod sa preciznim polaganjem, jer moguća izobličenja mogu dovesti do zaglavljivanja stakla i uništenja kompenzatora. Kompenzatori za punjenje su nepouzdani u pogledu nepropusnosti, zahtijevaju stalan nadzor brtvljenja kutija za punjenje i stoga su u ograničenoj upotrebi. Ovi kompenzatori se ugrađuju na cjevovode prečnika 100 mm i više za nezapaljive tečnosti i na parovode.

Savijeni dilatacioni spojevi imaju U-oblik (Sl. 5.7), oblik lire, S-oblik i druge oblike i izrađuju se na mjestu ugradnje od cijevi od kojih se sastavlja cjevovod. Ovi kompenzatori su pogodni za sve pritiske, uravnoteženi i zategnuti. Njihovi nedostaci su značajne dimenzije.

Moderan način da se produži vijek trajanja cjevovodnih sistema je upotreba kompenzatora. Pomažu u sprječavanju raznih promjena koje nastaju u cijevima zbog stalnih promjena temperature, pritiska i svih vrsta vibracija. Odsustvo dilatacijskih spojeva na cijevima može dovesti do toga neželjene posledice, kao promjena dužine cijevi, njeno širenje ili stezanje, što naknadno dovodi do proboja cjevovoda. S tim u vezi, problemu pouzdanosti cevovoda i kompenzatora pridaje se najveća pažnja i traženje optimalnih rešenja za obezbeđivanje tehničko osiguranje kompenzacioni sistemi.

Postoje dilatacione cijevi, kutija za punjenje, sočivo i mijeh. Većina na jednostavan način je korištenje prirodne kompenzacije zbog fleksibilnosti samog cjevovoda, korištenjem zavoja U obliku slova. Kompenzatori u obliku slova U koriste se za nadzemno i kanalsko polaganje cjevovoda. Za njih, kod nadzemnog polaganja, potrebni su dodatni oslonci, a kod polaganja kanala potrebne su posebne komore. Sve to dovodi do značajnog povećanja cijene cjevovoda i prisilnog otuđenja skupih zemljišnih zona.

Dilatacijski spojevi, koji su se donedavno najčešće koristili u ruskim mrežama grijanja, također imaju niz ozbiljnih nedostataka. S jedne strane, kompenzator kutije za punjenje može osigurati kompenzaciju za bilo koje aksijalne pomake. S druge strane, trenutno ne postoje zaptivke koje mogu osigurati nepropusnost cjevovoda vruća voda i trajektom na duže vrijeme. U tom smislu potrebno je redovno održavanje dilatacijskih spojeva kutije za punjenje, ali ni to ne spašava od curenja rashladne tekućine. A budući da su za podzemno polaganje toplotnih cjevovoda za ugradnju dilatacijskih spojeva potrebne posebne servisne komore, to uvelike otežava i čini više skupa gradnja i rad toplovoda sa kompenzatorima ovog tipa.

Dilatacije sočiva se uglavnom koriste na toplovodima i plinovodima, vodovodima i naftovodima. Krutost ovih kompenzatora je tolika da je potreban znatan napor da se deformiraju. Međutim, kompenzatori sočiva imaju vrlo nisku sposobnost kompenzacije u odnosu na druge vrste kompenzatora, osim toga, složenost njihove proizvodnje je prilično visoka, a veliki broj zavari (prouzrokovani proizvodnom tehnologijom) smanjuju pouzdanost ovih uređaja.

S obzirom na ovu okolnost, trenutno postaje aktualna upotreba dilatacijskih spojeva tipa mehova, koji ne propuštaju i ne zahtijevaju održavanje. Mehovi dilatacioni spojevi su malih dimenzija, mogu se ugraditi bilo gde u cevovod bilo kojim načinom polaganja, ne zahtevaju izgradnju posebnih komora i održavanje tokom celog radnog veka. Njihov vijek trajanja, u pravilu, odgovara vijeku trajanja cjevovoda. Upotreba dilatacionih spojeva mehova osigurava pouzdane i efikasnu zaštitu cjevovodi od statičkih i dinamičkih opterećenja nastalih deformacijama, vibracijama i vodenim udarom. Zbog upotrebe visokokvalitetnih nerđajućih čelika u proizvodnji mehova, dilatacije mehova su u stanju da rade u najtežim uslovima sa srednjim temperaturama od " apsolutna nula» do 1000 °C i prihvataju radne pritiske od vakuuma do 100 atm., u zavisnosti od dizajna i uslova rada.

Glavni dio kompenzatora mijeha je mijeh - elastična valovita metalna školjka koja ima sposobnost rastezanja, savijanja ili pomicanja pod utjecajem temperature, pritiska i drugih promjena. Međusobno se razlikuju po parametrima kao što su dimenzije, pritisak i vrste pomaka u cijevi (aksijalni, posmični i kutni).

Na osnovu ovog kriterija kompenzatori se dijele na aksijalne, posmične, ugaone (rotacione) i univerzalne.

Mehovi modernih dilatacionih spojeva se sastoje od nekoliko tanki slojevi od nerđajućeg čelika, koji se formiraju hidrauličnim ili konvencionalnim prešanjem. Višeslojni dilatacijski spojevi neutraliziraju udar visokog pritiska i razne vrste vibracije, bez izazivanja reakcionih sila, koje su zauzvrat izazvane deformacijom.

Kompanija Kronstadt (Sankt Peterburg), zvanični predstavnik danskog proizvođača Belman Production A/S, isporučuje Rusko tržište mehovi dilatacioni spojevi posebno dizajnirani za grejne mreže. Ovaj tip kompenzatora se široko koristi u izgradnji mreža grijanja u Njemačkoj i skandinavskim zemljama.

Uređaj ovog kompenzatora ima niz karakterističnih karakteristika.

Prvo, svi slojevi mijeha su izrađeni od visokokvalitetnog nehrđajućeg čelika AISI 321 (slično 08X18H10T) ili AISI 316 TI (slično 10X17H13M2T). Danas se u izgradnji mreža grijanja često koriste dilatacijski spojevi, u kojima su unutrašnji slojevi mijeha izrađeni od materijala više od Niska kvaliteta nego napolju. To može dovesti do činjenice da s bilo kojim, čak i manjim oštećenjem vanjskog sloja, ili s malim defektom zavariti voda koja sadrži hlor, kiseonik i razne soli, uđe u mjeh i nakon nekog vremena se sruši. Naravno, cijena mijeha, u kojem su samo vanjski slojevi izrađeni od visokokvalitetnog čelika, nešto je niža. Ali ova razlika u cijeni ne može se usporediti s troškovima rada u slučaju hitne zamjene neispravnog kompenzatora.

Drugo, Belman dilatacije su opremljene vanjskim zaštitnim poklopcem koji štiti meh od mehaničko oštećenje, i unutrašnju granu, koja štiti unutrašnje slojeve mijeha od udara abrazivnih čestica sadržanih u rashladnoj tekućini. Osim toga, prisustvo unutrašnja zaštita mijeh sprječava taloženje pijeska na sočivima mijeha i smanjuje otpor protoka, što je također važno pri projektovanju toplovoda.

Drugo je jednostavnost instalacije razlikovna karakteristika Belman kompenzatori. Ovaj kompenzator, za razliku od analoga, isporučuje se potpuno spreman za ugradnju u mrežu grijanja: prisutnost posebnog uređaja za pričvršćivanje omogućava vam da montirate kompenzator bez pribjegavanja bilo kakvom prethodnom istezanju i ne zahtijeva dodatno zagrijavanje dijela mreže grijanja prije ugradnje. Kompenzator je opremljen sigurnosnim uređajem koji štiti mehove od uvrtanja tokom ugradnje i sprečava prekomernu kompresiju meha tokom rada.

U slučajevima kada voda koja teče kroz cjevovod sadrži puno hlora ili je moguće ući u kompenzator podzemne vode, Belman nudi mijeh kod kojeg su vanjski i unutrašnji slojevi izrađeni od posebne legure koja je posebno otporna na agresivne tvari. Za beskanalno polaganje toplovoda, ovi kompenzatori se proizvode u izolaciji od poliuretanske pene i opremljeni su sistemom operativnog daljinskog upravljanja.

Sve ove prednosti Belman dilatacionih spojnica za termičke mreže, zajedno sa visoka kvaliteta proizvodnje, omogućavaju da se garantuje nesmetan rad mehova najmanje 30 godina.

književnost:

1. Antonov P.N. "O karakteristikama upotrebe kompenzatora", časopis " Pribor za cjevovode“, br. 1, 2007.
2. Polyakov V. "Lokalizacija deformacije cevi pomoću dilatacionih spojeva mehova", "Industrijske vedomosti" br. 5-6, maj-jun 2007.
3. Logunov V.V., Polyakov V.L., Slepchenok V.S. “Iskustvo u korištenju aksijalnih dilatacijskih spojeva u mrežama grijanja”, časopis Heat Supply News, br. 7, 2007.

Stranica 1

Kompenzacija toplotnog izduženja cjevovoda se vrši ili ugradnjom kompenzatora, ili savijanjem cjevovoda, posebno predviđenim tokom njegovog provođenja. Za ispravan rad kompenzatori, potrebno je jasno fiksirati dionicu čije proširenje mora uočiti i osigurati slobodno kretanje cjevovoda u ovoj dionici. Za to su nosači cjevovoda učvršćeni i pomični. Kompenzator mora prihvatiti izduženje između dva fiksni nosači. Pomični oslonci omogućavaju da se cjevovod slobodno kreće u određenom smjeru.

Kompenzacija toplotnog izduženja cjevovoda može se izvršiti i samokompenzacijom i ugradnjom kompenzatora.

Kompenzacija toplotnog izduženja cevovoda se vrši na jedan od dva načina: 1) ugradnja cevovoda sa samokompenzacijom; 2) ugradnja kompenzatora raznih tipova.

Kompenzacija toplotnog izduženja cjevovoda se vrši ili ugradnjom kompenzatora, ili savijanjem cjevovoda, posebno predviđenim tokom njegovog provođenja.

Kompenzacija toplinskog izduženja cjevovoda osigurava se posebnim uređajima. Za parne vodove niskog pritiska (do 0,5 MPa) koriste se kompenzatori žlijezda ili sočiva. Broj talasa u kompenzatoru sočiva ne bi trebalo da prelazi 12 da bi se izbeglo izvijanje. U većini slučajeva, savijeni dilatacijski spojevi koriste se za toplinske cijevi, u obliku slova U, u obliku lire i drugih oblika. Izrađuju se na mjestu ugradnje od istih cijevi kao i cjevovod. Najrasprostranjeniji kompenzator u obliku slova U.

Kompenzacija toplotnog izduženja cevovoda se vrši za jedan.

Kompenzacija toplotnog izduženja cjevovoda postiže se ugradnjom cjevovoda sa samokompenzacijom ili ugradnjom kompenzatora različitih tipova.

Kompenzacija toplotnog izduženja cjevovoda se vrši ili ugradnjom kompenzatora, ili savijanjem cjevovoda, posebno predviđenim tokom njegovog provođenja. Za ispravan rad dilatacijskih spojeva potrebno je ograničiti dionicu čije proširenje mora uočiti, kao i osigurati slobodno kretanje cjevovoda u ovoj dionici. Za to su nosači cjevovoda fiksirani (mrtve tačke) i pomični. Fiksni nosači fiksiraju cjevovod u određenom položaju i percipiraju sile koje se pojavljuju u cijevi čak i u prisustvu kompenzatora.

Nadoknada toplinskog izduženja cjevovoda osigurava se zbog uglova rotacije cjevovoda ili upotrebe kompenzatora u obliku slova U.

Uređaj sadrži zakrivljeno telo savijanja i ravnih delova, napravljenih od elastični materijal, uglavnom od gumeno-tkanine čahure (crijeva), a na krajevima tijela ugrađuju se razvodne cijevi ili razvodne cijevi sa prirubnicama za povezivanje s cjevovodima toplinske mreže, a materijal elastičnog tijela je ojačan metalna mreža.

Pronalazak se odnosi na sisteme daljinskog grejanja za naseljena mesta, industrijska preduzeća i kotlarnice.

AT centralizovani sistemi opskrba toplinom, jedan izvor topline (kotlovnica) opskrbljuje toplinom nekoliko potrošača koji se nalaze na određenoj udaljenosti od izvora topline, a toplina se od izvora do potrošača prenosi posebnim toplovodima – toplotnim mrežama.

Mrežu grijanja čine čelični cjevovodi međusobno povezani zavarivanjem, toplinska izolacija, uređaji za kompenzaciju temperaturna izduženja, zaporni i regulacijski ventili, pokretni i fiksni oslonci, itd., str.253 ili, str.17.

Kada se rashladno sredstvo (voda, para, itd.) kreće kroz cjevovode, potonje se zagrijava i produžava. Na primjer, kada temperatura poraste za 100 stepeni, izduženje čeličnih cjevovoda je 1,2 mm po metru dužine.

Kompenzatori se koriste za uočavanje deformacija cjevovoda pri promjeni temperature rashladne tekućine i za njihovo rasterećenje od nastalih toplinskih naprezanja, kao i za zaštitu armatura ugrađenih na cjevovodima od uništenja.

Cjevovodi toplovodnih mreža su raspoređeni tako da se prilikom zagrijavanja mogu slobodno produžavati, a pri hlađenju skraćivati ​​bez preopterećenja materijala i cevovodnih priključaka.

Poznati su uređaji za kompenzaciju temperaturnih izduženja, koji su napravljeni od istih cijevi kao i podizači tople vode. Ovi kompenzatori su napravljeni od cijevi savijenih u obliku poluvalova. Takvi uređaji imaju ograničenu upotrebu, jer je kompenzacijska sposobnost poluvalova mala, mnogo puta manja od Kompenzatori u obliku slova U. Stoga se takvi uređaji ne koriste u sistemima grijanja.

Poznato najbliže u smislu ukupnosti karakteristika uređaja za kompenzaciju termičkog izduženja toplotne mreže od 189, odnosno str.34. Poznati kompenzatori mogu se podijeliti u dvije grupe: fleksibilni radijalni (u obliku slova U) i aksijalni (žlijezda). Kompenzatori u obliku slova U se češće koriste, jer im nije potrebno održavanje, ali je potrebno njihovo rastezanje. Nedostaci kompenzatora u obliku slova U uključuju: povećani hidraulički otpor dijelova toplinskih mreža, povećanje potrošnje cjevovoda, potrebu za nišama, a to dovodi do povećanja kapitalnih troškova. Dilatacijski spojevi zahtijevaju stalno održavanje, pa se mogu ugrađivati ​​samo u termičke komore, a to dovodi do većih troškova izgradnje. Za kompenzaciju termičkog izduženja koriste se i zavoji mreže grijanja (kompenzacija u obliku slova G i Z, sl. 10.10 i 10.11, str. 183).

Nedostaci takvih kompenzacijskih uređaja su složenost ugradnje u prisutnosti dilatacijskih spojeva u obliku slova U i složenost rada pri korištenju dilatacijskih spojeva kutije za punjenje, kao i kratak vijek trajanja čeličnih cjevovoda zbog korozije potonjih. Osim toga, s temperaturnim izduženjem cjevovoda nastaju sile elastične deformacije, momenti savijanja fleksibilni dilatacijski spojevi, uključujući zavoje toplotnih mreža. Zbog toga se pri izgradnji toplotnih mreža čelični cjevovodi koriste kao najizdržljiviji cjevovodi i potrebno je izvršiti proračun čvrstoće, str.169. Imajte na umu da su čelični cjevovodi mreža grijanja podložni intenzivnoj koroziji, kako unutarnjoj tako i vanjskoj. Stoga vijek trajanja grijaćih mreža u pravilu ne prelazi 6-8 godina.

Kompenzatori u obliku slova U sastoje se od 4 grane i tri ravna dijela čeličnih cjevovoda spojenih zavarivanjem. Kao rezultat veze specificirani elementi formirano je zakrivljeno tijelo u obliku slova "P".

Samokompenzacija cjevovoda se izvodi prema shemi u obliku slova Z i shemi u obliku slova L, slika 10.10. i sl.10.11, str.183.

Shema u obliku slova Z uključuje dvije grane i tri ravna dijela čeličnih cjevovoda povezanih zavarivanjem. Kao rezultat spajanja ovih elemenata, formira se zakrivljeno tijelo u obliku slova "Z".

Shema u obliku slova L uključuje jednu granu i dva ravna dijela čeličnih cjevovoda povezanih zavarivanjem. Kao rezultat spajanja ovih elemenata, formira se zakrivljeno tijelo u obliku slova "G".

Cilj pronalaska je da se produži vijek trajanja hranilica i povratnih cjevovoda toplotnih mreža, pojednostavljivanje instalacije toplovodnih mreža i stvaranje uslova pod kojima neće postojati razlozi koji dovode do naprezanja u cjevovodima od termičkog izduženja cjevovoda.

Ovaj cilj se postiže činjenicom da se uređaj za kompenzaciju toplinskog izduženja cjevovoda toplinske mreže koji sadrži zakrivljeno tijelo, koje se sastoji od krivina i ravnih dijelova cjevovoda, razlikuje od prototipa po tome što se zakrivljeno tijelo zavoja i ravnih dijelova razlikuje od prototipa. izrađen je od elastičnog materijala, uglavnom od gumeno-tkanine čahure (ili crijeva napravljenog npr. od gume), a na krajevima tijela nalaze se razvodne cijevi ili razvodne cijevi sa prirubnicama za spajanje na cjevovode grijanja mreže. Istovremeno, elastični materijal od kojeg je izrađeno tijelo (crijevo) zakrivljenog oblika može se ojačati uglavnom metalnom mrežom.

Korištenje predloženog uređaja dovodi do smanjenja potrošnje cjevovoda, smanjenja veličine niša za ugradnju dilatacijskih spojeva, nije potrebno rastezanje dilatacijskih spojeva, odnosno, kao rezultat toga, smanjuju se kapitalni troškovi. Osim toga, u dovodnim i povratnim cjevovodima toplinske mreže neće biti naprezanja zbog termičkog istezanja; dakle, cjevovodi napravljeni od manje izdržljiv materijal od čelika, uključujući i cijevi koje su otporne na koroziju (lijevano željezo, staklo, plastika, azbest cement, itd.), a to dovodi do smanjenja kapitalnih i operativnih troškova. Izvođenje dovodnih i povratnih cjevovoda od materijala otpornog na koroziju (lijevano željezo, staklo i sl.) povećava trajnost grijaćih mreža za 5-10 puta, a to dovodi do smanjenja operativnih troškova; zaista, ako se produži vijek trajanja cjevovoda, to znači da se cijevovodi toplinske mreže moraju rjeđe mijenjati, što znači da je manja vjerovatnoća da će se morati otkidati rov, uklanjati kanalne ploče za polaganje toplovodne mreže, demontirati cjevovode koji imaju odslužili svoj vijek trajanja, postavili nove cjevovode, poklopili im novu termoizolaciju, postavili podne ploče, popunili rov zemljom i obavili druge radove.

Uređaj zavoja toplotnih mreža za izvođenje kompenzacije cjevovoda u obliku "G" i "Z" dovodi do smanjenja cijene metala i pojednostavljenja kompenzacije temperaturnih izduženja. U ovom slučaju, gumeno-tkanina navlaka koja se koristi za kompenzaciju temperaturnih izduženja može biti izrađena od gume ili crijeva; u ovom slučaju, crijevo se može ojačati (radi čvrstoće), na primjer, čeličnom žicom.

U tehnologiji se široko koriste gumeno-tkanini rukavi (crijeva). Na primjer, fleksibilne cijevi (prigušivači vibracija) se koriste za sprječavanje prijenosa vibracija iz cirkulacijska pumpa na sistem grejanja str.107, sl.V9. Uz pomoć crijeva, umivaonici i umivaonici se spajaju na cjevovode tople i hladne vode. Međutim, u ovom slučaju gumeno-platneni rukavi (crijeva) pokazuju nova svojstva, jer imaju ulogu kompenzacijskih uređaja, odnosno kompenzatora.

Na slici 1 prikazan je uređaj za kompenzaciju toplotnog izduženja cevovoda toplovodne mreže, a na slici 2 presek 1-1 na slici 1

Uređaj se sastoji od cjevovoda 1 dužine L, izrađenog od elastičnog materijala; takav cjevovod može biti gumena navlaka, fleksibilna cijev, crijevo, crijevo ojačano metalnom mrežom, cjevovod od gume itd. U svaki kraj 2 i 3 cevovoda 1 umetnuta je grana 4 i 5, na koju su prirubnice 6 i 7 čvrsto pričvršćene, na primer, zavarivanjem, u kojima se nalaze rupe 8 i 9, prečnika jednakog unutrašnjeg prečnika cevi 4 i 5. Da bi se obezbedila čvrstoća i nepropusnost spoja cevovoda 1 i cevi 4 i 5 ugrađuju se obujmice 10 i 11. Svaka obujmica se povlači vijkom 12 i navrtkom 13. U na prirubnicama 6 i 7 se nalaze rupe 14 za vijke 31, sl.5 kojima su prirubnice 6 i 7 spojene na spojne prirubnice 19 i 20 pričvršćene na cjevovode 15 i 16 toplotne mreže (vidi Sl. 5 i 6 ). Protivprirubnice na slikama 1 i 2 nisu prikazane. Da biste osigurali čvrstoću i nepropusnost spoja cjevovoda 1 i mlaznica 4 i 5, umjesto stezaljki 10 i 11, možete koristiti drugu vezu, na primjer, pomoću presovanja.

U ovom uređaju, mlaznice 4 i 5 i prirubnice 6 i 7 mogu biti izrađene od čelika i spojene, na primjer, zavarivanjem. Međutim, svrsishodnije je napraviti cijevi 4 i 5 i prirubnice 6 i 7 kao jedinstveni, integralni proizvod, na primjer, lijevanjem ili brizganjem od materijala otpornog na koroziju, na primjer, lijevanog željeza. U ovom slučaju, trajnost predloženog uređaja bit će mnogo duža.

Slike 3 i 4 prikazuju drugu verziju predloženog uređaja. Razlika je u tome što prirubnice 6 i 7 nisu pričvršćene na cijevi 4 i 5, a spajanje cijevi 4 i 5 s cjevovodima toplinske mreže vrši se zavarivanjem, odnosno osigurava se trajna veza. U prisustvu prirubnica 6 i 7 (vidi sliku 1) spajanje predloženog uređaja sa cjevovodom mreže grijanja vrši se pomoću odvojivog priključka, što je pogodnije za ugradnju cjevovoda.

Prije postavljanja na mjesto, uređaj za kompenzaciju toplinskog izduženja cjevovoda toplinskih mreža se oblikuje u zakrivljeno tijelo. Na primjer, slika 5 prikazuje tijelo u obliku slova U. Ovaj oblik se daje predloženom uređaju savijanjem cjevovoda 1, vidi sl.1. Kada je potrebno nadoknaditi termička izduženja zbog rotacija, predloženom uređaju se daje oblik L ili Z. Imajte na umu da se Z-oblik sastoji od dva L-oblika.

Slika 5 prikazuje presjek cjevovoda 15 dužine L 1 i dio cjevovoda 16 dužine L 3 ; ove sekcije se nalaze između fiksnih nosača 17 i 18. Između cjevovoda 15 i 16 je predloženi uređaj za kompenzaciju toplinskog izduženja dužine L 2 . Položaj svih elemenata na slici 5 prikazan je u odsustvu rashladnog sredstva u cjevovodima 15 i 16 iu predloženom uređaju.

Protivprirubnica 19 je čvrsto (zavarivanjem) pričvršćena na cevovod 15 (vidi sliku 5), a kontraprirubnica 20 je na sličan način pričvršćena za cevovod 16.

Nakon ugradnje predloženog uređaja na mjesto, spaja se na cjevovode 15 i 16 uz pomoć vijaka 32 i matica, prirubnica 6 i 7 i kontra prirubnica 19 i 20; između prirubnica se postavljaju zaptivke. Na slici 5, stege 10 i 11 i vijci 12 konvencionalno nisu prikazani.

Na slici 5 prikazan je predloženi uređaj za kompenzaciju termičkog izduženja tako što je cjevovod 1 (vidi sliku 1) u obliku slova U, odnosno, u ovom slučaju, predloženi uređaj - zakrivljeno tijelo - sastoji se od 4 slavine i 3 ravna ploha.

Uređaj radi na sljedeći način. Kada se rashladna tečnost dovodi u predloženi uređaj i cjevovode 15 i 16, na primjer, vruća voda, zatim se cjevovodi 15 i 16 zagrijavaju i produžuju (vidi sl.6). Cjevovod 15 je produžen za vrijednost L 1 ; dužina cjevovoda 15 će biti jednaka . Kada se cevovod 15 produži, on se pomera udesno, a istovremeno se prirubnice 19, cev 4 i deo cevovoda 1, koji su međusobno povezani, pomeraju udesno (stezaljke 10 i 11 u Slike 5 i 6 nisu konvencionalno prikazane). Istovremeno, cjevovod 16 se produžava za iznos L 3 , dužina cjevovoda 16 će biti jednaka . U ovom slučaju, prirubnice 7 i 20, ogranak 5 i dio cjevovoda 1 spojen na cijev 5 pomaknut će se ulijevo za vrijednost L 3 Razmak između prirubnica 6 i 7 se smanjio i postao jednak . U ovom slučaju, cjevovod 1 koji povezuje mlaznice 4 i 5 (i cjevovodi 15 i 16) se savija i zbog toga ne ometa kretanje cjevovoda 15 i 16, stoga u cjevovodima 15 i 16 nema naprezanja od istezanja. cjevovoda.

Očigledno, dužina cjevovoda 1 mora biti veća od udaljenosti L 2 između prirubnica 6 i 7 da bi se mogao savijati. U ovom slučaju ne nastaju naprezanja u cjevovodima 1, 15 i 16 od termičkog izduženja cevovoda 15, 16 i 1.

Predloženi uređaj za kompenzaciju temperaturnih izduženja preporučljivo je instalirati na sredini ravnih dijelova između fiksnih nosača.

Predloženi uređaj, prikazan na sl.3 i 4, radi na sličan način; jedina razlika je u tome što uređaj nema prirubnice 6 i 7 (slika 5), ​​a spajanje obje mlaznice 4 i 5 sa cjevovodima 15 i 16 vrši se zavarivanjem, odnosno u ovom slučaju je trajna veza koristi se (prikazano na sl. 7).

Na slici 7 prikazan je L-oblik cevovoda koji se nalazi između fiksnih nosača 21 i 22. Dužina pravi deo cjevovod 23 je jednak L 4, a cjevovod 24 je jednak L 5 . Cjevovod 1 (vidi sliku 1), savijen duž radijusa R. Prikazani uređaj se donekle razlikuje od uređaja prikazanog na slici 1, naime: na slici 7 nema cijevi 4 i 5 sa prirubnicama 6 i 7. Funkcija cijev se izvodi cjevovodima 23 i 24, odnosno cijevi se ubacuju u krajeve 2 i 3 cjevovoda 1 (slika 1), obujmice 10 i 11 osiguravaju čvrstoću i nepropusnost spoja cjevovoda 1 sa cjevovodima 23 i 24. Takav dizajn donekle pojednostavljuje izradu predloženog uređaja, ali komplicira instalaciju toplinskih mreža, stoga ima ograničenu primjenu. Položaj svih elemenata prikazanih na slici 7 prikazan je u odsustvu rashladnog sredstva u cjevovodima 23, 24 i 1.

Kada se rashladna tečnost dovodi u cjevovode 1, 23 i 24, cjevovodi 23 i 24 se zagrijavaju i produžavaju (vidi sliku 8). Cev 23 je produžen za L 4, a cev 24 je produžen za L 5 . Kada se ovaj kraj 25 cjevovoda 23 pomakne prema gore, a kraj 26 cjevovoda 24 se pomakne ulijevo (vidi sliku 8). U ovom slučaju, cjevovod 1 (napravljen od elastičnog materijala) koji povezuje krajeve 25 i 26 cjevovoda 23 i 24, zbog svog savijanja, ne sprečava cevovod 23 da se kreće prema gore, a cevovod 24 ulijevo. U ovom slučaju ne dolazi do naprezanja od termičkih izduženja u cjevovodima 1, 23 i 24.

Na slici 9 prikazana je varijanta predloženog uređaja kada se koristi za kompenzaciju termičkih izduženja u obliku slova Z. Odsjek cjevovoda u obliku slova Z nalazi se između fiksnih nosača 26 i 27. Dužina cjevovoda 28 je jednaka L 6 i cjevovoda 29 - L 8; dužina uređaja za kompenzaciju temperaturnih izduženja je L 7 Cjevovod 1 je savijen u obliku slova Z. Ogranci 4 i 5 sa prirubnicama 6 i 7 su umetnuti u svaki kraj 2 i 3 cevovoda 1. Cjevovod 28, Razvodna cijev 4, prirubnice 6 i 30 su čvrsto i čvrsto spojene, na primjer, pomoću vijaka i stezaljki (vidi sliku 1). Na sličan način su spojeni cjevovod 29, cijev 5, prirubnice 7 i 31. Položaj svih elemenata na slici 9 prikazan je u odsustvu rashladne tekućine u cjevovodima (slika 9). Princip rada predloženog uređaja sličan je prethodno razmatranom uređaju, vidi sl.1-8.

Kada se rashladna tečnost dovodi u vodove 28, 1 i 29 (vidi sliku 10), vodovi 28, 1 i 29 se zagrijavaju i izdužuju. Cjevovod 28 je produžen udesno za vrijednost L 6 ; istovremeno prirubnice 6 i 30, ogranak 4 i kraj 2 cevovoda 1 pomeraju se udesno (odnosno, deo cevovoda 1 koji je povezan sa granom 4 se pomera, pošto su ovi elementi povezani jedan sa drugim i cevovodom 28. Slično, cevovod 29 se produžava ulijevo za vrijednost L 8 ; istovremeno se prirubnice 7 i 31, cijev 5 i kraj 3 cjevovoda 1 pomiču ulijevo (tj. dio cevovoda 1 spojen na cijev 5 se pomiče, jer se ovi elementi spojeni su jedan na drugi i cevovod 29. U ovom slučaju cevovod 1 svojim savijanjem ne sprečava kretanje cevovoda 28 i 29. U ovom slučaju ne dolazi do naprezanja usled termičkog izduženja u cevovodima 28, 29 i 1.

U svim razmatranim varijantama dizajna predloženog uređaja, dužina cjevovoda L (vidi sliku 1) ovisi o promjeru cjevovoda toplinske mreže, materijala od kojeg je izrađen cjevovod 1 i drugih faktora i određuje se. proračunom.

Cjevovod 1 (vidi sliku 1) može biti izrađen od valovite gumeno-tkanine navlake (crijeva), međutim, nabori povećavaju hidraulički otpor toplinske mreže, začepljuju se čvrstim česticama koje mogu biti prisutne u rashladnoj tekućini i u prisutnost čvrstih čestica, kompenzacijski kapacitet takve čahure se smanjuje, stoga takva čaura ima ograničenu primjenu; koristi se kada u rashladnoj tečnosti nema čvrstih čestica.

Na osnovu navedenog, može se zaključiti da je predloženi uređaj izdržljiv, lakši za ugradnju i ekonomičniji od poznatog uređaja.

Izvori informacija

1. Mrežni inženjering. Oprema zgrada i objekata: Udžbenik / E.N. Bukharkin i dr.; Ed. Yu.P. Sosnina. - M.: postdiplomske škole 2001. - 415 str.

2. Vodič za dizajnere. Projektovanje toplotnih mreža. Ed. inž. A.A. Nikolaev. M.: Stroyizdat, 1965. - 360 str.

3. Opis pronalaska prema patentu RU 2147104 CL F24D 17/00.