- вес 1м теплопровода с водой, Н/м;
- удельный вес грунта и воды, ;
Z - глубина засыпки по отношению к оси трубы, м;
- допускаемое осевое напряжение в трубе,
, (В.4)
- коэффициент снижения прочности сварного шва при расчете на давление (для электросварных труб), принимается по [5]. При полном проваре шва и контроле качества сварки по всей длине неразрушающими методами ; при выборочном контроле качества сварки не менее 10% длины шва , а менее 10% - ;
Р - избыточное внутреннее давление, МПа;
- коэффициент снижения прочности сварного шва при расчете на изгиб. При наличии изгиба , а при отсутствии изгиба .
Допустимо пользоваться приближенными формулами:
при :
; (В.5)
при: :
; (В.6)
- наружный диаметр теплопровода по полиэтиленовой оболочке, мм, для конструкций теплопроводов с величиной адгезии теплоизоляции к трубе и оболочки к теплоизоляции МПа, при меньших значениях расчеты ведутся по трубы;
- угол внутреннего трения грунта (для песка ).
Предельная длина компенсируемого участка теплопровода может быть увеличена разными способами, например, путем:
- применения стальных труб с повышенной толщиной стенки;
- уменьшения коэффициента трения обертыванием теплопровода полиэтиленовой пленкой;
- уменьшения Z - глубины прокладки теплопровода, т.е. засыпки по отношению к оси трубы;
- повышения качества сварных швов и др.
Пример
Определить предельную длину прямого участка теплопровода диаметром 159x4,5 мм, рабочая температура 130°C, рабочее давление 1,6 МПа, материал - сталь Вст3сп5. Грунт песчаный, угол внутреннего трения грунта , расстояние от поверхности земли до оси трубы Z = 1,0 м.
Номинальное допускаемое напряжение для заданного материала при температуре 130°C .
Площадь поперечного сечения стенки трубы:
.
Удельная сила трения на единицу длины трубы:
.
Допускаемое осевое напряжение:
.
Предельная длина прямого участка теплопровода:
.
При увеличении толщины стенки трубы, например, до 6 мм:
.
.
.
В.3 Выбор и расчет компенсирующих устройств
Компенсация тепловых деформаций теплопровода может быть осуществлена следующими компенсирующими устройствами и системами:
I группа (устройства)
а) с П-образными компенсаторами, углами поворота трассы в виде Г-образных, Z-образных компенсаторов;
б) с сильфонными компенсаторами (СК) или сильфонными компенсирующими устройствами (СКУ).
II группа (системы)
а) системы с предварительным нагревом до засыпки грунтом;
б) системы со стартовыми компенсаторами, завариваемыми после предварительного нагрева.
Компенсирующие устройства группы la могут размещаться в любом месте теплопровода.
При этом протяженный теплопровод может иметь три вида зон:
- зоны изгиба - участки теплопровода, непосредственно примыкающие к компенсатору. Теплопровод при нагреве перемещается в осевом и боковых направлениях;
- зоны компенсации - участки теплопровода, примыкающие к компенсатору, перемещающиеся при температурных деформациях. Участки изгиба включаются в длину участков компенсации;
- зоны защемления - неподвижные (защемленные) участки теплопровода, примыкающие к неподвижным опорам или естественно неподвижным сечениям трубы, компенсация температурных колебаний в которых происходит за счет изменения осевого напряжения.
В общем случае деформация теплопровода рассчитывается по формуле