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管道波纹补偿器的应力计算

 

  波纹补偿器的补偿能力源于波纹管的弹性变形,有拉伸、压缩、弯曲及它们的组合变形。补偿能力的大小,由设计者根据需要确定规定的额定补偿量,即表示在一定条件下具有的最大补偿能力。热力管网两固定点之间的最大长度是由管道失稳条件决定的,它与管径的大小及补偿器的补偿能力有关,一条管线无论如何复杂都可以通过设置固定支座将其分割成若干形状相对简单的独立管段,如直管段,L形管段,Z形管段等。波纹管补偿器的计算应从以下几方面着手。

  (1)热力管道的热伸长量通常按下式计算:

  Δx=α(t1-t2)L

  其中:

  Δx —— 管道的热伸长量,mm;

  α —— 钢管的线膨胀系数,mm/(m ℃),

  t1 —— 管内介质温度,℃,管内介质指蒸汽、热水.

  t2 —— 管道安装时的温度,℃,

  L —— 管道计算长度,m。

  计算管道热拉伸量.是为了确定补偿器的所需补偿量.或验算管道因热伸长而产生的压缩应力.所以对于管道的热伸长量应计算其最大值.即取冷态安装条件的最低温度和热态运行条件的最高温度之间的最大温差。由于管网安装的气候条件很大.应根据当时的气候条件和施工环境.确定适当的管道安装温度。

  (2)安装轴向型补偿器的管道轴向推力F,按下式计算:

  Fx=Fp+Fm+Fs

  式中:Fp——内压力产生的推力,

  FS——波纹管补偿的弹性反力

  Fm——管道活动支架的摩擦力

  计算固定支架推力时,应按管道的具体敷设方式,参考上述公式按支架两侧管道推力的合力计算。

  (3)管道应力验算

  补偿器在内压作用下的失稳包括两种情况,即平面失稳和轴向柱状失稳。

  A、 平面失稳 表现为一个或几个波纹的平面相对于波纹管轴线发生转动而倾斜,但其波平面的圆心基本在波纹管的轴线上。这是由于内压产生的子午向弯曲应力和轴向薄膜应力的合力超过材料屈服强度,局部出现变形所致。

  B、 柱失稳 波纹管的波纹连续地横向偏移,使波纹管偏移后的实际轴线成弧形或S形(在多波情况下呈S形)。这种情况多数是因为波纹数太多,波纹管有效长度L跟内径d之比(L/d)太大造成的。

  

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