燃气管道设计中补偿器怎么选,看完你就懂了

补偿器又称为伸缩器、伸缩节或膨胀节,主要用于补偿管道受温度变化而产生的变形。如果温度变化时管道不能完全自由地膨胀或收缩,管道中将产生温度应力。在管道设计中必须考虑这种应力,否则它可能导致管道的破裂,影响生产的正常运行。燃气管道中有各种形式的补偿器,设计人员有必要了解各种补偿器的特点,并能够正确选择合适的补偿器。

定义与公式

为了更好的理解后面内容,首先介绍三个定义和两个计算公式

  • 定义

a、滑动支架:

管道轴向、横向均不受限制,即允许管道前后、左右有位移;

b、导向支架:

是滑动支架的一种,一般只允许管道有轴向位移,而不允许有横向位移。

对直管式导向支架进行定位,一般推荐:使补偿器靠近一个固定支架,使第一个导向支架与补偿器端面的间距不超过管径的4倍(L1≤4DN)。这种布设方式既可以使位移得到正确的导向,又可以使补偿器的两端得到适当的支承。第二个导向支架与第一个导向支架的间距不得超过管径的14倍(L2≤14DN)。其它导向支架的最大间距可按公式计算,也可按燃规上的规定执行。

c、固定支架:

管道轴向、横向均受限制,不允许管道有位移。

固定支架分主固定支架和次固定支架,主固定支架一般设置在管道的盲端、弯头、阀门及侧支管线连接处等位置, 次固定支架一般设在直管段上两个轴向型补偿器之间。

  • 管道伸长量的计算

由于温差引起的管道长度变化,由下式计算:

△L= αL△t

式中:△L—管道的伸长量(m);

α—管道的线膨胀系数(m/m℃),其数值见表1

L—管道长度(m);

△t-温差(℃ ),架空管道在太阳直晒的情况下计算温差可取80℃;

(2)温度应力

当管道两端固定时,温度应力为:

σ=Eδ

式中:σ-温度应力(MPa);

E-弹性模数(MPa),钢材取2.1×105MPa;

δ-管道的相对变形,δ=△L/L

燃气管道设计中补偿器怎么选,看完你就懂了

自然补偿器

自然补偿器是利用管道自身进行补偿,常用的有两种形式,L型和Z型,

自然补偿器短臂的计算方法如下:

(1) L型补偿器短臂长度计算:

燃气管道设计中补偿器怎么选,看完你就懂了

式中l-L型补偿器的短臂长度(m);

△L-L型补偿器长臂的热伸缩量(mm);

D-管道外径(mm)

(2)Z型补偿器的短臂长度计算:

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式中:l-Z型补偿器的短臂长度(m);

△t-计算温差( ℃ );

E-弹性模数(MPa);

D-管道外径(mm);

σ-允许弯曲应力(MPa);

k= L1/ L2。

自然补偿的管道的长臂臂长一般不超过25m,弯曲应力不应超过80MPa。

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