Тихомиров А.К. Методические рекомендации к выполнению выпускных (дипломных) работ по теплоснабжению
Подождите немного. Документ загружается.
81
в)
d
н
X
A
6
7
5
2
10
11
5
1
Вид А
9
6
10
Рис. 6.1. Опоры подвижные:
а - скользящая подвижная опора; б – катковая; в – роликовая;
1 – лапа; 2 – опорная плита; 3 – основание; 4 – ребро; 5 – ребро боковое; 6 –
подушка; 7 – монтажное положение опоры; 8 – каток; 9 – ролик; 10 –
кронштейн; 11 – отверстия.
14
13
12
Рис. 6.2. Подвесная опора:
12 – кронштейн; 13 – подвесной болт; 14 – тяга.
82
Роликовые и катковые подвижные опоры применяют на участках
прямолинейных. На поворотах могут быть использованы шариковые опоры,
обеспечивающие осевое и боковое перемещение теплопровода.
Удельная нагрузка q в общем случае определяется по формуле
22
вг
qqq=+
(6.1)
где
в
q
–
вертикальная нагрузка удельная нагрузка - вес одного метра
трубопровода в рабочем состоянии, включающий вес трубы,
теплоизоляционной конструкции и воды, Н/м;
q
г
– горизонтальная ветровая нагрузка на один погонный метр
теплопровода, определяемая по формуле
г
q
= k (
ρ
w
2
/2) d (6.2)
где k – аэродинамический коэффициент (для трубы k = 1,4 − 1,6);
w – скорость ветра, м/с;
d – диаметр теплопровода, м;
ρ
– плотность воздуха, кг/м
3
.
Для подземных теплопроводов
в
qq= (6.3)
Вертикальная нормативная нагрузку на подвижную опору Q
в
определяется по формуле
Q
в
=
в
q l . (6.4)
При перемещении трубопроводов возникают горизонтальные реакции
(силы трения) свободных опор в осевом N
ос
и боковом направлениях N
б,
которые определяют по формулам:
83
N
ос
=
μ
ос
Q
в
=
μ
ос
в
q l; (6.5)
N
б
=
μ
б
Q
в
=
μ
б
в
q
l. (6.6)
Таблица 6.6
Коэффициенты трения в подвижных опорах
Коэффициент трения (сталь по стали)
Тип опоры
μ
x
μ
y
Скользящая
Катковая
Шариковая
Подвеска жесткая
0,3
0,1
0,1
0,1
0,3
0,3
0,1
0,1
Примечание. При применении фторопластовых
прокладок под скользящие опоры коэффициенты трения
принимаются равными 0,1.
В формулах (6.1) - (6.6)
в
q
–
вертикальная нагрузка – вес одного метра теплопровода в рабочем
состоянии, включающий вес трубы, теплоизоляционной
конструкции и воды, Н/м;
μ
ос
,
μ
б
– коэффициенты трения соответственно в осевом и боковом
направлениях, которые принимают в среднем при скольжении 0,3,
при качении 0,1;
l – расстояние (пролет) между подвижными опорами, м, которое может
быть принято по табл. 6.7.
84
Таблица 6.7
Расстояния между подвижными опорами согласно требованиям РД 10-400-01
С
п
особ
п
ро
к
лад
ки
Надземная и
подземная в
тоннелях
Подземная в
непроходных
каналах
Размеры труб
D
H
x s,
мм
Предельно
допустимое
расстояние,
м
принимае-
мое
расстояние
,
Понижа-
ющий
коэффи-
циент
Принима-
емое
расстоя-
ние,
Понижа-
ющий
коэффи-
циент
57x3
,
0 4
,
6 3
,
5 3
,
5 1
,
3
76x3,0 5,7 4,4 3,0
89x4
,
0 6
,
7 5
,
0 4
,
0
108x4 7
,
7 6
,
0 4
,
5
133x4 8,7 6,5 5,0
6
,
0
1.7
159x4,5 10,0 7,5
219x6 12
,
8 10.0 6
,
5
273х7 15.2 11.5 7.5
325x7 16
,
9 13
,
0 8
,
5
426x7 19
,
8 15.0 10.0
530x7 22
,
3 17.0 11.0
630x8 25
,
2 19.0 12.5
720х8 27
,
1 21.0 13
,
5
820х9 29
,
4 22
,
5 14.5
920х9 29
,
4 22
,
5 14
,
5
1020х10 31.3 24
,
0
1.3
15
,
5
2.0
В тех случаях, когда используются предельно допустимые значения
пролетов (переходы через дороги, овраги и т.п.), строительные конструкции
для промежуточных опор должны проектироваться индивидуально.
Т а б л и ц а 6.8
Вес одного метра теплопровода в рабочем состоянии
н
D
,
мм
38 45 57 76 89 108 133 159 194 219 273 325
в
q ,
Н/м
69 81 128 170 215 283 399 513 676 860 1241 1670
85
Окончание таблицы 6.8
н
D
,
мм
377 426 480 530 630 720 820 920 1020 1220 1420
в
q ,
Н/м
2226 2482 3009 3611 4786 6230 7735 9704 11767 16177 22134
6.2. СИЛА ТРЕНИЯ ГРУНТА
При бесканальной прокладке теплопровод лежит в грунте и находится
под его давлением. Вследствие этого при температурных деформациях
возникают значительно большие силы трения, чем в подвижных опорах.
Сила трения теплопровода о грунт Ртр, Н, при бесканальной прокладке
определяется по формуле
Ртр = f L, (6.7)
где L – длина участка теплопровода, м;
f – удельная сила трения на единицу длины трубы, Н/м, определяемая
по формуле
f = μ (0,75
gΖπD · 10
-3
+ q
трубы
), (6.8)
где μ – коэффициент трения поверхности изоляции о грунт, принимае-
мый:
при пенополиуретановой изоляции – 0,40;
при полимербетонной изоляции – 0,38;
при армопенобетонной изоляции – 0,60;
g – удельный вес грунта, Н/м
3
, (в среднем g =16 000–18 000 Н/м
3
);
Ζ – глубина засыпки по отношению к оси трубы, м;
D – наружный диаметр теплопровода при наличии адгезии изоляции к
трубе (наружный диаметр трубы при отсутствии адгезии), мм;
q
трубы
– вес 1 м изолированной трубы с теплоносителем, Н/м.
86
6.3. НЕПОДВИЖНЫЕ ОПОРЫ
Неподвижные опоры предназначены для закрепления трубопровода в
отдельных точках, разделения его на независимые по температурным
деформациям участки и для восприятия усилий, возникающих на этих
участках, что устраняет возможность последовательного нарастания усилий
и передачу их на оборудование и арматуру. В тепловых сетях применяют три
типа неподвижных опор: хомутовые, лобовые и щитовые.
Изготовляют
хомутовые и лобовые опоры из стали, щитовые из железобетона. Стальные
неподвижные опоры состоят из несущей конструкции (балки из швеллера)
располагаемой между упорами, приваренными к трубе. Балки защемляются в
стенках, перекрытии или дне камер, в стенах и полу техподполья,
привариваются к мачтам, эстакадам. Лобовые опоры применяют в камерах,
проходных и полупроходных
каналах. Применяются также железобетонные
щитовые опоры, которые выполняют в виде щита, устанавливаемого при
бесканальной прокладке на фундамент (бетонный блок) или защемляемого в
основании и перекрытии каналов и камер. С обеих сторон щитовой опоры к
трубопроводу приваривают опорные кольца (фланцы с косынками), через
которые и передаются усилия на щит. При этом
щитовые опоры не требуют
мощных фундаментов, так как усилия на них передаются центрально. При
выполнении щитовых опор в каналах в них делают отверстия для пропуска
воды.
а)
б)
Рис. 6.3. Опоры неподвижные лобовые для сальниковых компенсаторов
D
н
= 530÷820: а) обыкновенные; б) с защитой от электрокоррозии
87
а) б)
а) двухупорные для трубопроводов D
н
= 108−1420 мм;
б) четырехупорные для трубопроводов D
н
= 133−1420 мм
Рис. 6.4. Опоры неподвижные щитовые для трубопроводов
D
н
=
108−1420 мм тип III с защитой от электрокоррозии:
а) обыкновенные; б) усиленные
Рис. 6.5. Неподвижная опора для труб D
у
80−200 мм (подвальная)
а)
б)
88
При разработке монтажной схемы тепловых сетей неподвижные опоры
предварительно устанавливают на выходе из источника тепла, на входе и
выходе из ЦТП, насосных подстанций и т п. для снятия усилий на
оборудование и арматуру; в местах ответвлений для устранения взаимного
влияния участков, идущих в перпендикулярных направлениях; на поворотах
трассы для устранения
влияния изгибающих и крутящих моментов,
возникающих при естественной компенсации. В результате указанной
расстановки неподвижных опор трасса тепловых сетей разбивается на
прямолинейные участки, имеющие различные длины и диаметры
трубопроводов. Для каждого из этих участков выбирают тип и требуемое
число компенсаторов, в зависимости от которого определяется и число
промежуточных неподвижных опор. Максимальное расстояние
между
неподвижными опорами при осевых компенсаторах зависит от их
компенсирующей способности. При радиальных компенсаторах, которые
могут изготовляться для компенсации любых деформаций, исходят из
условия сохранения прямолинейности участков и допустимых изгибающих
напряжений в опасных сечениях компенсатора. В зависимости от принятой
длины участка, на концах которого устанавливают неподвижные опоры,
определяют его удлинение,
а затем расчетом или по номограммам и
таблицам — габаритные размеры радиальных (п-образных) компенсаторов и
их горизонтальную реакцию. При определении количества радиальных и
сальниковых компенсаторов следует руководствоваться максимальными
расстояниями между неподвижными опорами. При параметрах
теплоносителя Р = 1,6 МПа, Т = 150
о
С эти расстояния составят:
Т а б л и ц а 6.9
Максимальные расстояния между неподвижными опорами.
d
yмм
25 32 40 50 70 80 100 125 150 175 200 250 300 350 400 450 500 600 1000
L,м
45 50 60 60 70 80 80
70
90
70
100
80
100
80
120
80
120
100
120
100
140
120
160
140
160
140
180
140
200
160
200
160
Примечание: в знаменателе приведены расстояния при использовании
сальниковых компенсаторов.
89
При использовании сильфонных компенсаторов максимальный пролет между
неподвижными опорами определяется в зависимости от параметров
теплоносителя и компенсирующей способности компенсаторов.
На неподвижные опоры в общем случае действуют вертикальные и
горизонтальные усилия. Вертикальная нагрузка на неподвижную опору равна
весу одного пролета для подвижных опор и определяется по формуле
Q
в
=
в
q l (6.9)
Горизонтальные усилия на неподвижные опоры обусловливаются
реакцией компенсаторов и участков естественной компенсации, реакцией от
сил трения в подвижных опорах или в грунте при бесканальной прокладке и
неуравновешенными силами внутреннего давления. Эти усилия, как правило,
действуют с обеих сторон от опоры и могут суммироваться и вычитаться или
уравновешиваться
(частично или полностью) вследствие взаимной
компенсации.
Результирующее горизонтальное усилие N, действующее на опору, в
общем случае может быть представлено в следующем виде:
N = a р F
в
+
μ
в
q
Δ
l +
Δ
Р
к
(6.10)
а – коэффициент, зависящий от направления действия сил внутреннего
давления (а = 0; 1);
р – внутреннее давление теплоносителя, Па;
F
в
– площадь внутреннего сечения трубы, м
2
;
μ
− коэффициент трения на свободных опорах;
в
q – вес погонного метра теплопровода, Н/м;
Δ
l – разность расстояний от опоры до компенсаторов, м;
Δ
Рк – разность реакций компенсаторов с обеих сторон опоры, Н.
90
В каждом случае при определении горизонтального усилия на опору N
необходимо учитывать действующие силы с обеих сторон от опоры.
Ниже приведены наиболее часто встречаемые схемы участков с
неподвижными опорами, а также формулы для определения горизонтальных
усилий, действующих на эти опоры.
Схема I
C
B
A
D2
D1
L1
L2
L2
L1
D1
D2
A
B
C
Схема II
L2
L1
C
B
A
D2
D1
Схема III