管道的自然补偿计算

出处：按学科分类—工业技术 中国轻工业出版社《制浆造纸工业计算手册下册》第164页（1431字）

［说明］布置热力管道的固定支架和补偿器时，应首先考虑利用管道的弯曲部分进行自然补偿，自然补偿大致有以下三种，其有关计算如下。

1．L形补偿的计算

［说明］当管道有90°转弯时，称为L形补偿，见图2－5－28。在L形补偿器中，短臂l固定支架的应力最大。长臂L与短臂的长度越接近，其弹性越差，补偿能力也越差，在弯头处将产生很大的应力。

图2－5－28 L形补偿

式中 l——短臂长度(m)

△L——长臂L的膨胀长度(mm)

D_W——管子的外径(mm)

2．Z形自然补偿的计算

［说明］如图2－5－29所示，Z形弯管的许用应力、垂直壁长度分别计算如下。

图2－5－29 Z型补偿

式中 σ——管子弯曲许用应力(Pa)，一般取700MPa

ΔL——热膨胀长度(m)

L1、L₂——短臂与长臂长度(m)

E——材料的弹性模数，钢材E=2×6¹¹Pa

D_W——管子外径(m)

L——垂直壁长度(m)

K——短臂与垂直臂之比

［注意］计算过程中，先假设L₁和L₂之和，以便计算出膨胀量△L；当得出K值后，再计算短臂长度，即L₁=KL；从假设的L₁与L₂之和中减去L_1，便得出L₂。

3．T型补偿的计算

［说明］如图2－5－30所示，当干管与支管作“T”字形连接时，在干管固定支架A、B两处产生的最大弯曲应力用下式计算。

图2－5－30 T形补偿

式中 △L——支管l的热膨胀长度(m)

E——管材的弹性模数，钢材取2×10¹¹Pa

D_W——管子的外径(m)

L——干管未固定段的长度(m)

σ_ma——最大弯曲应力(Pa)，一般不得超过70～80MPa

［讨论］根据上式，当已知l，求出△l后，可以计算出L；当已知L时，可以先求出△l和l。