蒸汽管道热伸长量的计算，蒸汽管网供热压力一般约1.0MPa,温度高达300℃,最大管径已达1000mm,供热半径达6～7km,而一些特殊的热用户对压力和温度的需求更高。
根据最近接触的几次膨胀节爆管事故,久安不锈钢波纹补偿器厂家认为蒸汽管道设计中,必须充分考虑管道的热补偿问题,并采取相应措施,合理选用管道补偿器与合理设置固定支架,
否则产生的作用力将通过管道传递到固定支架和相关联的设备上,对设备以及管道的安全运行构成一定的威胁。充分认识管道推力产生的机理,对设计、施工及管道管理的各级人员都非常重要。
蒸汽管道热伸长量计算方法
热伸长管道内供热介质及周围环境发生变化,将引起管道的热胀冷缩,使管壁产生巨大的应力,其伸长值为:
ΔL=αLΔt×1000式中,ΔL———管道的热伸长量,mm;α———管材的线性膨胀系数,×10-6/℃;L———两固定支架间的直线距离,m;Δt———工作温度与安装温度之间的差值,℃。
在管线两端都固定的情况下,管子不能自由伸长,传给固定支架的力可按下式计算:
F=Eεf=αEΔtf=σf式中,E———钢材的弹性模量,MPa;ε———管线材料的应变;f———钢管的截面积。
在工作温度为200℃时,单位长度的219mm×6mm的20#无缝钢管,在直段两端固定情况下,钢材所受应力σ=(ΔL/L)E=412MPa,
由热膨胀产生的应力已远远超过20#钢在200℃时的许用应力123MPa,且已超过钢材的屈服极限。钢管截面积f=π(DW-S)S=4013mm2,此时对固定支架的作用力F=σf=4013×412=1.65×106N,
这样大的作用力显然是不允许的,任何设备或支架都无法承受。因此,必须在管道的两固定点之间采取相应的措施进行补偿。
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