Главная | Обратная связь

Бесканальных теплопроводов

Изоляционная конструкция бесканальных теплопроводов находится в непосредственном контакте с окружающим грунтом и под его давлением. Поэтому при изменении температуры стального трубопровода возникает сила трения между деформируемым теплопроводом и окружающим грунтом.

В конструкциях бесканальных теплопроводов, в которых имеет место хорошая адгезия тепловой изоляции к поверхности трубы (теплопроводы с монолитными оболочками из пенополиуретана, армопенобетона, поропласта и др.), трение возникает на наружной поверхности монолитной оболочки. В бесканальных теплопроводах без адгезии изоляции к поверхности трубы (теплопроводы с монолитной изоляцией из битумоперлита, с изоляцией из засыпных порошков) трение возникает на наружной поверхности стального трубопровода.

Силы трения вызывают в стенках стального трубопровода деформацию и напряжение сжатия (при разогреве) или растяжения (при остывании).

При этом, естественно, суммарное напряжение в стенке стального трубопровода должно быть не выше допустимого значения φ[σ]. Из этого условия определяется предельная длина участка бесканального теплопровода между неподвижной опорой и сальниковым компенсатором.

При изменении температуры теплоносителя в бесканальных теплопроводах компенсация температурной деформации происходит одновременно не на всей длине теплопровода, а только на участке длиной l_* (отсчитанной от компенсатора в сторону неподвижной опоры), на котором возникающая в трубопроводе реакция (сила) сжатия или растяжения достигает значения, достаточного для преодоления силы трения на поверхности этого участка трубопровода. Из условия равновесия указанных сил длина компенсируемого участка трубопровода, м, при данном тепловом режиме

(7.35)

где Δt – разность температур стенки трубопровода в данный момент и при монтаже, °С; f – площадь поперечного сечения трубопровода, м²; d _ср = ( d_н + d_в ) / 2 – средний диаметр трубы, м; δ – толщина стенки трубы, м; d_т – диаметр поверхности трения, м; q – нормальное удельное давление на поверхности трения, Па; µ – коэффициент трения.

Разность между температурой стенки трубопровода t_* и температурой монтажа t_м (Δt_*=t_*–t_м), при которой компенсируется термическая деформация трубопровода на всей его длине l, находится на основе (7.35) по формуле

(7.36)

На рисунке 7.37, а показан вид температурной деформации бесканальных трубопроводов при начальном разогреве после монтажа, а на рисунке 7.37, б – изменение температурных напряжений в одном из промежуточных сечений бесканального теплопровода при изменении температуры теплоносителя.

Рисунок 7.37Температурные деформации и напряжения в бесканальных теплопроводах

а – удлинение при начальном нагреве; 1 – действительное; 2 – при свободном перемещении; б – изменение напряжений при нагреве и охлаждении.

При завершении полного цикла нагрева и охлаждения бесканальный теплопровод остается растянутым, при этом в сечении трубопровода у неподвижной опоры возникает максимальное напряжение растяжения.