Порядок проектирования. Основные определения

Порядок проектирования. Основные определения при проектировании трубопроводов из труб в ППУ-изоляции

Расчетный участок - это прямолинейный отрезок трубопровода, границами которого служат естественные компенсаторы или неподвижные опоры (при необходимости).

При нагребании трубопроводы тепловых сетей находятся под давлением грунта, которое мешает их тепловому удлинению. Проектируемую теплосеть можно разбить на обособленные участки так, что температурные удлинения каждого участка не окажут влияния на соседние. Это дает возможность делать расчет отдельно взятого участка независимо от работы рядом расположенных.

При нагревании прямого участка трубопроводе бесканальной прокладки, засыпанного грунтом, концы которого заканчиваются компенсатором, возникает неподвижная точка, не имеющая перемещений, от которой труба расширяется в равные стороны. Эта точка получила название условной неподвижной опоры. Нет никакой необходимости устанавливать в этом месте реальную неподвижную опору.

Максимальная длина L_м - это максимально возможное расстояние между условно неподвижной опорой и компенсатором, при котором осевое напряжение в стальной трубе не превышает допускаемого (о доп).

Допускаемое осевое напряжение (Одоп), МПа, трубопроводов:
- из низколигированных сталей 17Г1С, 17Г1Су ГОСТ 19281-150;
- из сталей Ст2О ГОСТ 1050- 150;
- из сталей ВСт Зсп4-5 ГОСТ 380 - 130.

Максимальная длина(Lм), м, прямого отрезка трубопровода определяется по формуле:

где S - площадь поперечного сечения стенки стальной трубы, мм²;

F - сила трения между грунтом и трубой-оболочкой, Н/м.

Сила трения между грунтом и трубой оболочкой возникает вследствие давления грунта на наружную поверхность труб. За счет сил трения частично компенсируются температурные удлинения, которые возникают в трубопроводах бесканальной прокладки при увеличении температуры теплоносителя.

Сила трения между грунтом и трубопроводом действующая на единицу длины трубопровода (т.е. на один метр), определяется по формуле 2.2.:

где D - внешний диаметр полижтиленовой трубы-оболочки, м;
h - расстояние от поверхности почвы до оси трубопровода, м;
ρ - плотность грунта, кг/м³;
Δ - коэффициент трения;
Ко - калибровочный коэффициент;
q - ускорение свободного падения, м/с².

Сила трения F, площадь поперечного сечения стенки трубы S, максимальная длина Lм при h=1.0м приведена в таблице 2. 1.

Максимальная длина прямых участков трубопроводов теплосети (на которых компенсация температурных расширений не требуется).

В расчете принято: h=1,0м, p = 1800кг/м³, Ко=0,5, =04, g=9,8м/с, При h > 1,0м расстояние Lм уменьшается пропорционально глубине заложения трубопровода.

Для обеспечения прочности трубопровода, длина прямых отрезков не должна превышать 2Lм, причем в центре прямого участка удлинение ΔI=0, и здесь возникает условная неподвижная опора, где трубопровод фиксируется, а на его свободных концах появляется удлинение ΔI.

Температурное удлинение (ΔI), м, участке трубопровода длиной, (L)м, засыпанного грунтом, определяется по формуле 2.3.:

где Т - расчетная температура теплоносителя, °С;
T_о - температура наружного воздуха при монтаже трубопровода, °С (минимальная температура наружного воздуха, при которой допускается осуществлять монтаж трубопроводов = 10 °С);
α - коэффициент линейного расширения стальной трубы (α), 1/°С;
для сталей 17 Г1С, 17 Г1Су для диапазона температур:
от 0 до 100 оС = 1.2 х 10^-5;
от 0 до 150 оС = 1.37 х 10^-5.
для сталей Ст20, ВСт 3сл 4-5 для диапазона температур:
от 0 до 100 оС = 1.18 х 10^-5;
от 0 до 150 оС = 1.25 х 10^-5.
Е - модуль продольной упругости стальной трубы с учетом влияния температуры. Еt = 0.24 х 106 Н/мм².
Если длина прямого участка составляет больше 2Lм, следует предусматривать на этом участке дополнительную компенсацию за счет естественных углов поворота.