Конструктивный расчет воздухопроводов

 

Конструктивный расчет воздухопроводов сводится к определению предельной толщины стенки труб и определению допустимого пролета между опорами. Толщина стенок стальных труб, выбранных для воздухопровода, должна быть не меньше предельной и допустимой. Допустимая толщина стенок стальных труб определяется по формуле:

, (4.16)

где: - расчетное давление в трубопроводе, Па;

- наружный диаметр трубы, мм; - допускаемое напряжение на растяжение, Па, в зависимости от температуры транспортируемого воздуха (табл. 4.5);

- коэффициент прочности шва;

для бесшовных труб ; для труб, соединяемых автоматической или ручной электросваркой ; для газовой сварки ;

- прибавка, учитывающая минусовой допуск толщены стенки трубы и возможное уплотнение при изгибе; принимается равной 15-20% от , но не менее 0,5 мм.

Таблица 4.5

Допускаемые напряжения на растяжение труб из углеродистых и легированных сталей , МПа [24]

Температура, 0С	Марка стали
Ст2сп	Ст3сп			10Г2С1	15ГС	16ГС

 

Конструкция опор для трубопроводов зависит от расположения труб (рис. 4.21). В непроходных каналах и малодоступных местах и при отсутствии поперечного перемещения трубопровода применяют скользящие опоры (рис. 4.21 а, г).При прокладке трубопроводов под перекрытиями и площадками и возможности продольного и поперечного их перемещения применяют подвесные опоры (рис. 4.21б). В точках жесткого крепления трубопровода (фиксирующие пункты или мертвые точки), когда необходимо воспринять осевое усилие трубопровода и обеспечить его деформацию в сторону компенсирующего устройства, применяют неподвижные опоры (рис. 4.21 в, д, е).

При определении допустимого пролета трубопровода различают средние и крайние пролеты (рис. 4.22).

Расстояние между опорами трубопровода при стационарном потоке газа определяется по величине максимально допустимого прогиба много опорной балки:

, (4.17)

где: - коэффициент перегрузки рабочего давления в трубопроводе, принимается равным 1,2;

- толщина стенки, мм;

- наружный диаметр, мм; , Па;

, Па; - момент сопротивления поперечного сечения трубы, м3 (табл.4.7);

- нагрузочный коэффициент, определяемый в зависимости от метода монтажа трубопровода, н/м.

Рис. 4.21. Конструкция опор для трубопроводов:

а -скользящая; б -подвесная; в -хомутовая; г -катковая; д -приварная; е -упорная

Рис. 4.22. Пример прокладки сети сжатого воздуха:

1 - средние пролеты; 2 - крайние пролеты;3 - компенсатор; 4 - опоры

Существует два метода монтажа трубопроводов - разрезной и плетьми. При разрезном методе монтажа трубопровод монтируется отдельными секциями, равными по длине расстоянию между опорами (соединение производится на опорах). При монтаже плетьми трубы свариваются на земле в плети, значительно превышающие по длине расстояния между опорами, и забрасываются на опоры с помощью кранов.

Значение коэффициента принимаются:

при монтаже плетьми:

; (4.18)

 

при разрезном методе монтажа:

; (4.19)

. (4.20)

 

При втором методе выбирается большее из значений (4.19) и (4.20).

В формулах (4.18)-(4.20):

- вес погонного метра трубы, н/м;

- вес изоляции на единицу длины трубы, н/м;

- вес транспортируемого продукта в единице длины трубы, н/м;

- вес обледенения одного метра трубы, н/м;

коэффициенты перегрузки ();

- коэффициенты, принимаемые в зависимости от метода монтажа (табл. 4.6).

Расстояние между опорами обычно принимаются от 3 до 7 м. Допустимый крайний пролет трубопровода принимается в размере 80% от величины среднего пролета.

Если отношение толщины стенки трубы к диаметру , то трубу, уложенную на опоры, необходимо проверить на устойчивость. Для обеспечения устойчивости круговой формы поперечного сечения должно соблюдаться условие:

, (4.21)

 

где: - принятое значение среднего пролета трубопровода, м.

 

 

Таблица 4.6

Значения коэффициентов

Метод монтажа	Коэффициент	Значения
Неразрезной		8,33
Разрезной		12,5 4,17 8,33

 

Таблица 4.7

Стальные трубы

Наружный диаметр, мм	Внутренний диаметр, мм	Толщина стенки, мм	Масса 1м трубы, кг	Объем 1 м, м3 10-3	Экваториальный момент сопротивления, м3 10-6
		2,5 2,5 3,0 3,0 4,0 4,0 4,0 5,5 5,0 6,0 7,0 8,0 9,0 9,0 6,0 7,0 8,0 9,0 10,0 10,0 11,0 12,0 12,0 14,0 14,0	2,15 2,6 4,0 5,4 7,3 10,2 12,7 17,2 23,2 31,5 46,7 62,5 81,5 91,6 62,0 80,5	0,855 1,26 2,04 3,85 5,34 7,86 12,3 17,7 26,7 33,4 52,7 75,4 169,5	2,33 3,52 6,85 12,1 18,1 35,2 82,1