Меню

Напряжения в стенке трубы под давлением

Определение напряжений в стенке трубопровода

При определении напряженного состояния стенки магистрального трубопровода учитываются только те напряжения, которые влияют на разрушение. Экспериментально установлено, что к ним относятся кольцевые напряжения от внутреннего давления и продольные напряжения (рисунок 26).

Рисунок 26. Напряженное состояние в стенке трубы магистрального трубопровода.

В качестве расчетной схемы трубопровода принимается тонкостенная цилиндрическая оболочка. Для тонкостенных конструкций полагается, что напряжения равны по толщине стенки, рассматриваемого сечения.

Кольцевые напряжения определяются из условия равновесия части трубы, отсеченной плоскостью, проходящей через ось трубы (рисунок 27).

Рисунок 27. Расчетная схема для определения кольцевых напряжений.

Условие равновесия отсеченной части в проекциях сил на горизонтальную ось х будет формулироваться, как равенство сил от внутреннего давления в трубе p внутренним силам в сечении Nкц

, (8.32)

где Nкц нормальная сила в осевом сечении, приходящаяся на единицу продольной длины цилиндрической оболочки, Н/м;

p – внутреннее давление в трубопроводе, Па;

Dвн – внутренний диаметр трубы,м.

Нормальная сила при равномерном распределении напряжений по толщине стенки определяется выражением

, (8.33)

где — толщина стенки трубопровода, м;

— кольцевые напряжения, Па.

Подставляя выражение (8.33) в (8.32) получаем формулу для вычисления нормативных кольцевых напряжений

(8.34)

Расчетные кольцевые напряжения будут вычисляться с учетом коэффициента надежности по внутреннему давлению в трубопроводе n

(8.35)

Продольные напряжения возникают в поперечных сечениях трубы, т.е. распределены по кольцу, ограниченному наружной и внутренней окружностью, и, в частности, от внутреннего давления р будут вычисляться в зависимость от заданной расчетной схемы. На рисунке 28 показана расчетная схема для случая, когда давление в трубе р действует на поперечное сечение трубы, как на заглушку.

Рисунок 28. Расчетная схема для определения продольных напряжений.

В этом случае для определения продольных напряжений рассматривают условие равновесия элемента трубы от сил направленных вдоль его оси. Проекция сил от внутреннего давления р на заглушку равна продольной силе Nпр в поперечном сечении трубы

(8.36)

Продольная сила при равномерном распределении напряжений по толщине стенки определяется выражением

(8.37)

Подставляя (8.35) в (8.36) получаем выражение для продольных напряжений

(8.38)

или с учетом того, что внутренний диаметр трубы намного больше её толщины

Читайте также:  Измерение вакуумметрического давления газов

(8.39)

Таким образом, кольцевые напряжения от внутреннего давления в трубе (8.34) практически в два раза больше продольных напряжений (8.39)

(8.40)

В частном случае, на участке подземного прямолинейного трубопровода, который можно считать защемленным, т.е. когда отсутствуют продольные перемещения поперечных сечений трубопровода, продольные напряжения будут возникать от температурных воздействий и от внутреннего давления, которое, действуя на внутреннюю стенку, стремится увеличить трубу в радиальном направлении и уменьшить её длину в осевом направлении.

В СНиП 2.05.06-85 приведена формула для определения для такого частного случая с учетом упругопластического характера деформаций трубопровода

(8.41)

где — температурный коэффициент линейного расширения;

— температурный перепад в стенке трубы.

В этой формуле, с учетом упругопластичности материала необходимо использовать пластический модуль деформаций Епл и коэффициент поперечных деформаций , которые определяются, с учетом двухосного напряженного состояния в стенке трубы, по интенсивности напряжений и деформаций

, (8.42)

, (8.43)

E и μ – модуль упругости и коэффициент Пуассона материала.

Интенсивность напряжений вычисляется по формуле

. (8.44)

Интенсивность деформаций – определяется по диаграмме напряжений материала (рисунок 29)

(8.45)

Рисунок 29. Схема определения интенсивности деформаций

по диаграмме напряжений материала

Дата добавления: 2014-01-07 ; Просмотров: 12923 ; Нарушение авторских прав?

Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет

Источник

Напряжение от внутреннего давления в трубопроводе. Расчет толщины стенок трубопровода.

Т/д т/с на прочность рассчитываются по формулам для тонкостенных сосудов, т. к. у них δ∕d

Толщина стенки трубы определяется по формулам

;

где n – коэффициент перегрузок = 1.1

— предел текучести, Па

Из двух формул выбирается наибольшее значение .

20. Общие требования к теплоизоляционным конструкциям. Коэффициент эффективности теплоизоляции :

Трубопровод имеет теплопотери в окружающую среду. Для их уменьшения служит тепловая изоляция. Она характеризуется коэффициентом эффективности тепловой изоляции :

где QИ — теплопотери изолированного трубопровода;

QН.И — теплопотери неизолированного трубопровода.

В тепловых сетях теплоизоляции подлежат трубопроводы, арматура, компенсаторы, фланцевые соединения, опоры независимо от температуры теплоносителя и способа прокладки тепловой сети.

Допускается не изолировать обратные трубопроводы тепловой сети при прокладке в каналах и при технико-экономическом обосновании. Разрешается не изолировать конденсатопроводы в каналах совместной прокладки с паропроводом, а также транспортирующие конденсат на сброс. Для тепловых сетей следует принимать типовые конструкции тепловой изоляции.

Читайте также:  Может ли быть выкидыш при повышенном давлении

Общие требования к теплоизоляционным конструкциям.

Имеют достаточно высокий коэффициент эффективности.

Иметь температуру на поверхности теплоизоляции в помещении не выше 450С, в каналах и туннелях не выше 60 0С.

Иметь общую толщину теплоизоляционной конструкции не более предельной, указанной в нормах.

Не препятствовать деформации трубопровода при температурном удлинении.

Не иметь сплошных продольных или поперечных швов.

быть достаточно индустриальными.

При необходимости иметь эстетический вид.

21 Материалы и конструкции теплоизоляции, гидроизоляционного и покровного слоя и требования к ним:

Основной теплоиз-нный слой.

Покровный слой – для защиты гидроизоляционного слоя и основного теплоизоляционного слоя от повреждений.

Гидроизоляционный слой – для защиты основного слоя от увлажнения.

Основной теплоизоляционный слой – для создания необходимых теплоизоляционных свойств, для уменьшения тепловых потерь.

В зависимости от способа выполнения основной теплоизоляционной конструкции теплоизоляция может быть:

Засыпные; Литые; Мастичные; Сборные; Набивные; Обёрточные; Обмоточные (навивные); Заводского нанесения.

1. Конструкции основного теплоизоляционного слоя

а)В траншее б)В канале

Наиболее простые и дешевые конструкции изготавливаются из сыпучих, волокнистых и порошкообразных из. материалов. Применяется в непроходных каналах и при бесканальной прокладке.

— Легко увлажняются и слеживаются

Поскольку конструкции влагопроницаемы, то выполнение их из не гидрофобных материалов в настоящее время запрещается. Наибольшее распространение нашли: асфальтоизол, перлитобитум, керамзитобитум и др. на основе битумных вяжущих, годрофоб.

Асфальтоизол – темно-серый мелкодисперсный порошок, получаемый из природных или искусственных асфальтитов путем варки их с добавлением битума и мазута и размалыванием после остывания. После прогревания т/д до расчетной температуры асфальтоизол образует трехслойную конструкцию.

Перлитобитум – смесь вспученного перлитового песка с битумом при t=2000C. Засыпка в траншеи при t>1800C..

Керамзитобитум – смесь вспученного керамзитного гравия с битумом при t=2000C (гидрофобный мел)

2. Литые конструкции

Литая теплоизоляция – пенобетон, пеносиликат, асфальтоизол и другие битумные материалы.

Недостатки: требуют высококвалифицированных рабочих и погодных условий.

3. Сборные конструкции

Материалы: пенобетон, пеносиликат, диатомит, минеральная вата на синтетических связующих, пенополиуритан. Блоки из пенобетона и пеностекла (пеностекло не увлажняются)

— многошовность (по швам проникает влага)

Теплоизоляционная мастика набрасывается на горячий трубопровод слоями по 10-15мм. Каждый последующий слой набрасывается после высыхания предыдущего.

Читайте также:  Какое давление должно быть в шинах велосипеда стерн

Материалы: совелит – смесь калия и магния с асбестом

Асбозурит – смесь асбеста с трепелом и диатомитом.

Мин. вата

Оберточные : ваполняется из прошивных матов или плит на синтетической основе, на трубопровод крепится с помощью проволочных скруток.

Требования к основному теплоизоляционному слою.

Обладать высокими теплоизоляционными свойствами и не терять их с течением времени под воздействием температуры.

При надземной и канальной прокладке толщина теплоизоляционного слоя должна быть более предельной, при бесканальной прокладке толщина не нормируется.

Плотность ρ и коэффициент теплопроводности λ при надземной и канальной прокладке должны быть:

При бесканальной прокладке ρ и λ не регламентируются.

Материал должен быть не горючим и не гниющим, а также не вызывать и не способствовать коррозии труб (шлаковата запрещена, только мин. вата)

Основной теплоизоляционный слой не должен иметь сплошных швов

2. Конструкция гидроизоляционного слоя.

Может быть мастичная и рулонная:

Мастичная – обмазка битумной или битумо-резинной обмазкой за два раза . Рулонная – гидроизоляция рулонным материалом на битумной или битумо-резинной мастике в два слоя.

Требования: быть сплошными и водонепроницаемыми.

3. Конструкция покровного слоя.

Асбестоцементная штукатурка по металлической сетке.

Трудоемка, применяется только при больших диаметрах.

Рулонное покрытие: Стеклоткань, Лакостеклоткань, Бризол

Материал: асбоцементные; стеклопластиковые, металлические

Металлические кожухи: Оцинкованная и не оцинкованная стали.

Требования к покровному слою.

Обладать необходимой механической прочностью.

Обладать при необходимости эстетическими качествами (при надземной прокладке вблизи городов).

22. Задачи и основные расчетные зависимости теплового расчета тепловой сети:

В задачу теплового расчёта входит решение следующих вопросов:

1. Определение тепловых потерь теплопровода.

2. Расчёт температурного поля вокруг т/д, т.е. определение t изоляции, в – ха в канале, стен канала.

3. Расчёт падения t т/н вдоль т/д.

Количество теплоты, проходящей в ед. времени через цепь последовательно соединённых термических сопротивлений определяется по формуле:

,где ∑R= 0>RТР. можно пренебречь.

Термическое сопротивление слоя.

Для цилиндрической поверхности выводится из уравнения Фурье: (2.5)

Такими слоями являются: слой изоляции, ст. трубы, стенка канала, массив грунта и т/д.

Дата добавления: 2015-10-15 ; просмотров: 2392 . Нарушение авторских прав

Источник

Adblock
detector