应用波纹补偿器的热力管道固定支架受力计算（完整版）实用资料(可以直接使用，可编辑完整版实用资料，欢迎下载）应用波纹补偿器的热力管道固定支架受力计算王振国石家庄市热力煤气规划设计院石家庄市050031【摘要】波纹补偿器已在工业和民用的热力管道上被大量采用,为此,在热力管道上安装着诸多的固定支架、导向支架和滑动支架。本文叙述了固定支架的正确设置和所受轴向水平推力的计算方法并列出了计算公式。叙词:热力管道波纹补偿器固定支架水平推力内压力弹性力摩擦力一、前言波纹补偿器比方形补偿器具有占地空间小,比套筒补偿器不渗漏等特点,特别是在城镇集中供热工程中由于受到各种条件的限制,波纹补偿器得到了广泛的应用。热力管道固定支架,特别是架空热力管道固定支架,其受力的大小影响到土建工程量的大小,影响到整个工程造价,所以正确、准确的热力管道固定支架轴向水平推力计算,有着非常重要的经济意义。目前,有关的专业书籍,对应用波纹补偿器的固定支架推力计算叙述不详,计算方法也不一样,厂家提供的产品样本使用说明中,对固定支架的推力计算,也存在着同样的问题。本人根据多年从事热力工程设计工作经验,谈谈如下看法,供同行们参考。二、设置和计算的前提条件进行热力管道固定支架所受水平推力计算之前,我们必须明确两个问题。(1热力管道内介质无论是蒸汽和热水,启动时是逐步升温的(也称为暖管,所以固定支架两端的管道温差很小,可以忽略不计。(2任何力都有方向性,固定支架两端的受力方向相反。但为了有安全裕量,我们设定固定支架受力等于大的一端推力,减去70%小的一端推力。根据专业书籍和不同厂家提供的固定支架受力计算方法,相同条件下的固定支架,得出的受力大小竟相差几倍乃至十几倍,实际运行后有时按受力小建成的固定支架,也没有遭到破坏,主要原因有:¹受力大的计算公式有误;º固定支架另一端所受到的推力起到了抵消作用。所以只根据固定支架一端受力大小,而建成的固定支架过于保守,造成原材料的浪费。根据热力管道固定支架上述特点,合理的设置固定支架间距;确定波纹补偿器位置;管道附件,管道分枝的定位,对安全运行,降低工程造价有着非常重要的意义。两端固定的直管段,受热膨胀产生的轴向应力,用虎克弹性定律求得Rcm=EXL式中X——管道工作时的总位移量,mmL——所计算的管段长度,mE——金属弹性模数,对一般钢管E=2×106kg/cm2Rcm=2×106Aõ$tõLL=24×$t式中A——管子线性膨胀系数,碳素钢为11.7×10-6m/m℃$t——管道安装与工作时的温度差,℃从上式可以看出,金属管道的热胀轴向应力是巨大的,必须用自然补偿或补偿器补偿,使管子处于安全状态。与应用波纹补偿器的热力管道有关的轴向力有¹波纹补偿器内壁上的内压推力FbP;º管道盲端的内压推力FNP;»补偿器的弹性力FM;¼管道位移时的摩擦力Ff。三、固定支架的受力分析与计算图1列出典型的热力管线图来分析一下各固定支架的受力情况(滑动支架和导向滑动支架略。因固定支架两端所受到的轴向推力方图1热力管线上固定支架布置图向相反(管道端头固定支架除外,所以各固定支架所受推力F为FG1=FBP+FM+Ff+FNP(1式中FBP——波纹补偿器内压推力,kgFBP=Põ(A-AD式中P——管道的工作压力,kg/cm2A——波纹补偿器的有效面积,cm2FM——波纹补偿器的弹性力,kgFM=KõX式中K——补偿器的刚度系数,kg/mmX——管道的热位移量,mmFf——管道热位移时产生的摩擦力,kgFf=G.L式中G——从固定支架到补偿器之间的管道总重量,kgL——摩擦系数,滑动L=0.3,滚动L=0.1FNP——管道的内压推力,kgFNP=PõADFG2=FBP+FM-0.7(FBP+FM(2注:摩擦力忽略不计FG3有两种情况:阀门关闭时FG3=FBP+FM+Ff+FNP(3-1阀门打开时FG3=FBP+FM+Ff-0.7(FBP+FM+Ff(3-2FG4同FG2(4FG5=FBP+FM+Ff-0.7(FBP+FM+Ff(5FG6同FG2(6FG7假定右侧轴向水平推力大于左侧则FG7=FNP+Ff+FM+FBP-0.7(FM′+Ff′(7FM′=WõRL1式中Fm′——自然补偿在水平轴上的弹性力,kgW——管道断面系数,cm3R——管道允许的弯曲应力,R=800kg/cm2L1——固定支架G7到弯头之间的管段长度,mFf′——沿G7固定支架水平方向的摩擦力,kgFf′=gLcosA(L2/2+L1式中g——管道单位长度重量,kg