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1、油气储运CH年YOQY第期管道补偿器的选择和计算方法黄泽淦福州第二化工厂设计院提要本文着重介绍化工管道中补偿器型式的选择及各种补偿器的设计计算方法CTTSTpppnnnnnoooooomuiiiiiinii,,因为管在石油化工管道的设计中补偿器的设计也是重要的一个方面道中的介质温度甚0℃,,,至可高达40~50温差的存在使管道产生热胀冷缩现象并同时产生热应力为了使管道,。在操作过程中温差产生的热应力低于管道使用的应力需在管道的设计中考虑设置补偿器,、目前由于忽视温差应力的影响使化工管道支座甚至与管道相连的化工容器被损坏而。,影
2、响正常生产的情况时有发生要消减这种温差应力的影响合理选择和设计补偿器是很重。要的、一管道热伸长量和热应力的计算,。化工管道安装后由于存在于管道内的热介质的加热作用会引起管道的热伸长这个热。:伸长量又是管道热补偿器的设计依据之一在操作温度下管道的热膨胀量可用下式计算二口:一t:1)刁LL(t)(:,,式中刀L管道的热膨胀量毫米a一管材热膨胀系数1),毫米/米·℃,(见表一L,,管道两固定支座间的距离米:,,t一输送介质的工作温度℃:,。t管道安装时的空气温度℃=。.0·℃)其热膨胀量可用图对常用碳素钢管材的化工管道a(12毫米/
3、米1的计算图求。得,如果不设法使管道有自由伸缩之可能则管道热膨胀产生的热伸长将使管子承受很大的热,。:应力并同时对管道两端固定支架产生很大的推力管子所承受的压缩应力可用下式计算。刁LU=C(2)L第期管道补偿器的选择和计算方法4管道材料的线膨胀系数值表_’。、-/0米米二飞科}0000000Z3~~~2222`份。。。0!333~~碳素钢—90萦铜7翔洲四78铬钢2。。。。0CIg8ii277r8.0!铸铁介,122镍铬合金1。45玻璃4~11.5硬聚氛乙烯管铝8。0一9。1:a,公式中管子承受的压缩应力斤/.,二.二厘米a二
4、8对碳素钢管0公斤吕,/厘米对硬聚氯乙烯管二.:名,。二10。公斤/厘米图1谈素钢管道热膨胀量计算。E一管道材料的弹性模数(见表2)管道材料的弹性模数E值表2,若管道管壁截面积为月则其热伸长所:E(公斤/厘米勺受的压力为·p二。,二AE只L(3)碳,,2。1火10已.`甲t石小~.21只1C6竹种钠铸铁.此力作用在管道两端的管架上或作用在与管07拭1毛日。道相连接的容器设备上作用力的大小在设铸钢2.05又106。,〔`〕铝硬铝备设计中应加以考虑07X106,将式(l)的刀L值代入式(2)则可冷拔黄铜0..91~O99X106:
5、低压聚乙烯0.005飞0。008得x10.a一:Z二Ea(t一t)(4),、从上式可知即被固定管道各段中的应力仅与管材的特性温度,变化有关而与管道的。,:长度无关由式(4)知对碳素钢管道最大许可温度变化是:``,___〔口〕_800一—二,一`;`:-32℃。一aE0。012xZ。1X10,,。因此从理论上说当钢管受列32℃以上的温度时就要考虑热膨胀的补偿问题、二补偿器的选择和设计,。这里将介绍化工管道设计中常采用的各类补偿器的选择和设计计算方法油气储运年,套管补偿器1,根据结构的不同套管式补偿器分为单向套管补偿器(图2)和双
6、向套管补偿器(图3)。两种厂~门白尸}_一弋羊羊巨二兰继~一斗一」一}!尹卜I二l一图3双向套管补偿器:活,其构造是动套管插入壳体内为使图2单向套管补偿器,活动套管和壳体之间的密封用浸油石棉或l:2;3:一活动套管一填料压盖一填料圈,石棉铅丝盘根作填料用填料盖和管法兰间4一壳体,。的螺栓来调整压紧力保证封口的紧密性,。这种补偿器的活动套管可沿管道的轴向伸缩移动使管道的热膨胀量得到补偿其优点:、,是结构紧凑占地面积小,对管道的补偿能力大一般可达250~40毫米,对管内流动的。:,介质产生之阻力比弯管式补偿器为小其缺点是补偿器在轴
7、向产生的推力大填料需经常,,,更换和检修否则容易出现泄漏现象对管道支座的设计和安装都有较高的要求若管道移、。动中有横向位移或滑动接触处锈蚀结垢等都可能使补偿器失效,:。对钢制无缝钢管管道这种补偿器的使用承压能力可达16公斤力/厘米当管道内介质,。,压力较大时填料密封容易产生泄漏因此这类补偿器主要是用在安装方型补偿器的空间。不够的地方,,为了得封较大的补偿值同时将补偿器集中在同一检查井里以便于检查常常采用双向。这时要将补偿器设计成固定端,4,.上。套管补偿器见图而两头的活动管要支承在管道活动座图4双向套管补偿器的安装1一;2;3
8、固定支座一活动支座一双向套管补偿器:gZ。,例1有一直径为D。的碳钢管道在间距为10米的两固定支座中安放一单向套管。,:=。补偿器如果管内介质温度为70℃试求该管道的热膨胀量(t20℃):=100,t:二70,r:=20℃,t=t:一t:=7一20=50解已知L米℃刀0℃用图
