Свод правил по проектированию и строительству СП 41-105-2002 "Проектирование и строительство тепловых сетей бесканальной прокладки из стальных труб с индустриальной тепловой изоляцией из пенополиуретана в полиэтиленовой оболочке" (одобрен постановлением Г стр. 13

- принимать равным: , °C;

- наружный диаметр трубы, мм;

- диаметр, характеризующий эффективную площадь сильфона, мм:

,

- эффективная площадь сильфона.

Системы компенсации II группы не требуют установки постоянно действующих компенсирующих устройств.

Компенсация температурных деформаций происходит за счет изменения осевого напряжения в защемленной трубе. Поэтому область применения тепловых сетей без постоянно действующих компенсирующих устройств ограничена допустимым перепадом температур .

Системы II группы применяются, как правило, в случаях, когда трасса состоит из длинных прямолинейных участков с зонами защемления .

Максимально допустимый перепад температур c учетом предварительного нагрева, обычно принимаемого равным , не должен превышать:

, (В.13)

Отсюда максимальная температура теплоносителя :

, (В.14)

где - допускаемое осевое напряжение в трубе, ;

- коэффициент линейного расширения стали, ;

E - модуль упругости материала трубы, ;

- следует принимать , °C.

Пример

Определить максимальную температуру теплоносителя для прямого участка при и .

Согласно формуле (В.5) допускаемые осевые напряжения составляют .

.

Отсюда максимальная температура теплоносителя:

.

Системы, относящиеся ко IIа группе, - предварительный нагрев до засыпки грунтом:

- монтируются и до засыпки грунтом нагреваются до температуры предварительного нагрева :

; (В.15)

- теплопроводы засыпаются. Температура нагрева должна поддерживаться до полной засыпки их грунтом. Затем трубопроводы охлаждаются до температуры монтажа. В защемленной зоне уровень напряжений, , будет приблизительно равен:

, (В.16)

где , °C.

Затем теплопровод нагревается до рабочей температуры.

В системах, относящихся к группе IIб, предусматривают применение стартовых компенсаторов.

Система полностью монтируется в траншее и засыпается грунтом (за исключением мест установки стартовых компенсаторов). Затем система нагревается до температуры, при которой все стартовые компенсаторы замыкаются. После чего осуществляется их заварка. Таким образом, стартовые компенсаторы срабатывают один раз, после чего система превращается в неразрезную и компенсация температурных расширений в дальнейшем осуществляется за счет знакопеременных осевых напряжений сжатия-растяжения.

Максимально допустимое расстояние, м, между стартовыми компенсаторами составляет

, (В.17)

где - удельная сила трения на единицу длины трубы, Н/м.

Применение коэффициента перегрузки - по 4.3.2;

- площадь кольцевого сечения трубы, ;

- коэффициент линейного расширения стали, ;

Е - модуль упругости материала трубы, ;

Диапазон температур предварительного нагрева, при которых может быть осуществлена заварка:

; (В.18)

. (В.19)

Формула (В.18) исходит из достижения допустимых осевых напряжений в холодном состоянии трубопровода после выполнения растяжки, а формула (В.19) - из достижения таких же напряжений в рабочем состоянии. В интервале от до любая будет удовлетворять условиям прочности.

- температура, при которой монтируются стартовые компенсаторы.

При проектировании следует учитывать, что может изменяться в пределах от нуля (при длительной остановке нагрева сетевой воды) до расчетной температуры наружного воздуха, принимаемой для расчета отопления (при глубине прокладки менее 0,7 м). Поэтому рекомендуется принимать близко к средней, определенной по формуле (В.15).

С помощью нагрева до температуры и заварки стартового компенсатора осуществляется растяжка трубопровода на величину

, (В.20)

где .

Если по конструктивным соображениям расстояние между стартовыми компенсаторами требуется уменьшить, в формулу (В.20) вместо максимально допустимого значения подставляется реальное.

Пример

Определить предельно допустимое расстояние между стартовыми компенсаторами, температуру предварительного нагрева и величину растяжки при следующих исходных данных. Трубопровод диаметром 426 мм с толщиной стенки 7 мм с изоляцией, наружный диаметр кожуха изоляции 560 мм, площадь поперечного сечения трубы 92 , материал - сталь марки 20, давление в рабочем состоянии 1,6 МПа, наибольшая температура теплоносителя 130°C, при монтаже компенсаторов - 10°C, вес трубопровода с изоляцией и водой с учетом коэффициентов перегрузки 2122 Н/м. Трубопровод имеет глубину заложения в грунте Z = 1,1 м, окружающий грунт - песок.