Компенсация теплового удлинения.

Тепловое удлинение представляет собой физический процесс, вызывающий увеличение длины или объема твердых, жидких и газообразных веществ. Процесс обратимый (сжатие при охлаждении) и может повторяться неограниченное количество раз. Изменение длины вследствие температурных колебаний в течение суток или смены времен года большей частью довольно незначительно и в общем случае компенсируется

Однако в нагреваемых и охлаждаемых рукавах могут возникать иные процессы. В рукавах изменение длины может быть настолько большим, что уже во время проектирования и расчета длины трубопровода следует учитывать не только скорость потока, давление и температуру, но и возникающее тепловое удлинение.

Отсутствие компенсации теплового удлинения приводит к тому, что в жестко закрепленном с обоих концов рукаве могут возникнуть напряжения на стенках рукава под действием тепла и рабочего давления.

В трубопроводах малого диаметра это вызовет недопустимое изгибание стенки, а в рукавах большей номинальной ширины и с более толстыми стенками нагрузка на конечные точки может оказаться настолько большой, что анкерную конструкцию достаточного размера невозможно будет установить. В ряде случаев даже сейчас тепловое удлинение компенсируют путем установки прямого или изогнутого рукава в качестве отвода или U-образного колена. Это приемлемый способ компенсации при достаточном количестве изгибов и изогнутых участков гибкого трубопровода и не требует никаких последующих мер. Необходимо только учесть нормативную нагрузку при воздействии рабочего давления и возможно повышенную нагрузку на анкерные опоры.

Однако современные технологии с применением высокого давления и температуры предполагают – в первую очередь из соображений безопасности эксплуатации и экономичности установок – применение компенсаторов или металлорукавов.

Требуемая номинальная длина рассчитывается по формуле для поперечного расширения, которая была составлена для производимых компанией гофрированных рукавов с кольцевым гофром из нержавеющей стали, монели или бронзы. Формула учитывает определенную естественную гибкость в продольном направлении, которая зависит от длины рукава.Важно выбрать среднее положение (относительно предполагаемого перемещения) при установке металлорукава, с небольшим провисанием и без растяжения, чтобы избежать таким образом недопустимого напряжения при растяжении в положении максимального подъема. В общем случае в среднем положении длина рукава должна уменьшаться не более чем на 0,5% от номинальной длины.

Рукав ни в коем случае нельзя подвергать осевому сжатию, поскольку оплетка отойдет от рукава, что повлияет на баростойкость.

Металлорукав, установленный с изгибом 90⁰, может компенсировать тепловое удлинение в одном или двух направлениях. Необходимо только выбрать соответствующий тип рукава и профессионально выполнить установку в соответствии с функциональными требованиями. Рекомендуется устанавливать рукав с изгибом 90⁰ в направлении, которое естественным образом определяется трубопроводом (края или ряды труб).

Чтобы избежать небезопасных напряжений при кручении, направление удлинения и изгиб рукава должны находиться в одной плоскости. Кроме того, рекомендуется устанавливать направляющие трубопровода, удерживающие его в направлении оси и предотвращающие боковое смещение. Непосредственно за концом рукава на продолжении трубопровода необходимо установить ("легкую") анкерную опору, чтобы зафиксировать рукав в установочном положении.

Если компенсируется удлинение в двух направлениях, направляющие трубопровода следует установить после соединения рукава с трубопроводом, чтобы обеспечить компенсацию удлинения строго под прямым углом друг к другу.

Металлические рукава, установленные с изгибом 180⁰, применяются для компенсации теплового удлинения только в некоторых случаях. Они устанавливаются в основном для компенсации значительного удлинения на прямых отрезках трубопровода большой протяженности. Точно так же, как и при установке с изгибом в 90⁰, необходимо убедиться, что направление удлинения и ось рукава находятся в одной плоскости, и что есть возможность установить направляющие трубопровода или точки крепления анкерами. Расчет номинальной длины и установочных размеров выполняется по формулам для изгиба в 180⁰

Варианты монтажа металлорукава для компенсации теплового удлинения.

Пример 1. Для компенсации поперечного удлинения установите рукав под прямым углом к направлению удлинения. Оптимальной подвижности в боковом направлении можно добиться после предварительной нагрузки рукава на величину, равную половине возникающего перемещения. Определите необходимую номинальную длину и установочную длину по формуле. Не допускается выполнять растяжение или сжатие рукава.

Пример 2. Боковая установка допускается только для компенсации незначительного удлинения. Не допускается выполнять растяжение или сжатие рукава.

Пример 3. Установите рукав с изгибом в 90⁰ для компенсации более значительного расширения. Боковая установка уже не подходит.

Пример 4. Для компенсации удлинения соответственно удлиняется та сторона прямого угла, которая расположена перпендикулярно к направлению удлинения. Необходимая номинальная длина и длина стороны прямого угла рассчитываются по формуле "изгиб 90⁰для компенсации удлинения". Убедитесь в том, что обеспечивается достаточное пространство для перемещения установленного рукава.

Пример 5. Выполните установку с изгибом 90⁰, предусмотрев достаточную длину прямых участков рукава для компенсации теплового удлинения в двух направлениях. Номинальная длина и длина прямого участка для изгиба рассчитываются по формуле "изгиб 90⁰для компенсации удлинения в двух направлениях". Изгиб рукава и направление перемещения должны находиться в одной плоскости.

Пример 6. Для компенсации большого осевого удлинения на прямом участке трубопровода большой протяженности установите рукав с изгибом 180⁰. Не допускается осевое растяжение или сжатие рукава.

Пример 7. Определите установочный размер и номинальную длину по формуле "изгиб 180⁰для компенсации удлинения в одном направлении". Не допускается чрезмерный изгиб или растяжение рукава.

Пример 8. Определите установочный размер и номинальную длину по формуле "изгиб 180⁰для компенсации удлинения в двух направлениях". Жесткие отводы трубопровода позволяют исключить недопустимый прогиб сразу за присоединительными фитингами.

Пример 9. Направление удлинения и изгиб рукава должны находиться в одной плоскости. При помощи соответствующих направляющих следует исключить боковой изгиб, что позволяет предотвратить скручивание.

Формулы расчета длин металлорукавов для компенсации удлинений.

Рукав, установленный перпендикулярно к направлению перемещения, для компенсации бокового перемещения до ± 100 мм при низкой частоте перемещений (например, тепловое удлинение).

Не использовать при вибрации!

Установите рукав в среднем положении, без нагрузки, с незначительным провисанием, исключая недопустимое напряжение при скручивании при максимальном перемещении:

NL=sqrt ( 20 r * l )+ 2 I.
l=SL² / 20 r.
установочная длина: IL = NL * 0.995.
длина рукава: SL = NL–2I.
минимальная длина рукава: SL_min = 6 * λ.

, где:

2*λ = боковое перемещение, мм.
λ = боковое перемещение от центральной оси, (макс. 100 мм), мм.
r = радиус изгиба, мм (значение из таблицы для выбранного типа рукава).
I = длина присоединительного фитинга (значение из таблицы по присоединительным фитингам) мм.
SL = длина гибкого рукава, мм.
IL = установочная длина, мм.
NL 1 = номинальная длина, мм.

Расчет металлорукавов при установке с изгибом в 90⁰ для компенсации удлинения в одном направлении при низкой частоте перемещений (например, тепловое удлинение).

Не использовать при вибрации!

NL = 0,035ra+1,57r+2I.
a = r + 2r * sin a + I.
b = r + r(0,035a-2sin a)+I.
a= s / r отношение перемещения к установочному радиусу изгиба.

, где:

s = компенсация удлинения, мм.
a 1"> = установочный размер, мм.
b = установочный размер, мм.
r = радиус изгиба (значение из таблицы для выбранного типа рукава), мм.
I = длина присоединительного фитинга (значение из таблицы по присоединительным фитингам), мм.
α = угол изгиба, ⁰.
NL= номинальная длина, мм.

Угол изгиба α не должен превышать максимальное значение 60⁰ (или в радианах ~1)

Не использовать при вибрации!

NL = 0,035ra+1,57r+2I.
a = r+2r*sin a + I.
b = r+r(0,035a-2sin a)+I.
a= s / r отношение перемещения к установочному радиусу изгиба.

, где:

s = компенсация удлинения, мм.
a = установочный размер, мм.
b = установочный размер, мм.
r = радиус изгиба (значение из таблицы для выбранного типа рукава), мм.
I = длина присоединительного фитинга (значение из таблицы по присоединительным фитингам), мм.
α = угол изгиба, ⁰.
NL= номинальная длина, мм.

Угол изгиба α не должен превышать максимальное значение 60⁰ (или в радианах ~1)

Расчет металлорукавов при установке с изгибом в 90⁰ для компенсации удлинения в двух направлениях при низкой частоте перемещений (например, тепловое удлинение).

Не использовать при вибрации!

NL = 0,035ra+1,57r*b+1,57r+2I.
a = r+2r*sin a + r(0,035b-2r*sin b)+I.
b = r+2r*sin b + r(0,035a-2sin a)+I.
a = s₁/r, b= s₂/r - отношение перемещения к установочному радиусу изгиба.

, где:

s = компенсация удлинения, мм.
a = установочный размер, мм.
b = установочный размер, мм.
r = радиус изгиба (значение из таблицы для выбранного типа рукава), мм.
I = длина присоединительного фитинга (значение из таблицы по присоединительным фитингам), мм.
α = угол изгиба, ⁰.
b = угол изгиба, ⁰.
NL= номинальная длина, мм.

Углы изгиба α и b не должны превышать максимальное значение 45⁰ (или в радианах ~0,78).

Расчет металлорукавов при установке с изгибом в 180⁰ для компенсации удлинения в одном направлении при низкой частоте перемещений (например, тепловое удлинение).

Не устанавливать в прессах!

NL = r + 1,57 s + 2 I.
h₁ = r + 0,785 s + I.
h₂ = r + s / 2 + I.

, где:

r = радиус изгиба, мм (значение из таблицы для выбранного типа рукава).
e = установочный размер, мм.
I = длина присоединительного фитинга (значение из таблицы по присоединительным фитингам), мм.
h₁= макс. высота 180⁰ изгиба, мм.
h₂= мин. высота 180⁰ изгиба, мм.
s = высота подъема, мм.
NL= номинальная длина, мм.

Расчет металлорукавов при установке с изгибом в 180⁰ для компенсации удлинения в двух направлениях при низкой частоте перемещений (например, тепловое удлинение).

NL = r + 1,57s₁+ s₂/2 + 2I.
h₁ = r + 0,785 s₁+ s₂/2I.
h₂ = r + s₁/2 + I.

, где:

r = радиус изгиба, мм (значение из таблицы для выбранного типа рукава).
e = установочный размер, мм.
I = длина присоединительного фитинга (значение из таблицы по присоединительным фитингам), мм.
h₁= макс. высота 180⁰ изгиба, мм.
h₂= мин. высота 180⁰ изгиба, мм.
s = высота подъема, мм.
NL= номинальная длина, мм.

Специалисты нашей компании произведут расчет металлорукава по требуемым Вам параметрам.
Поставка продукции осуществляется со склада в Уфе по всей территории РФ и СНГ.
Звоните (347) 294-17-77, WhatsApp: +7 987 254-17-77 или напишите на наш адрес электронной почты Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.