管材的線(xiàn)膨脹及伸縮量的計(jì)算

1、第一節(jié)第一節(jié)管材的線(xiàn)膨脹及伸縮量的計(jì)算管材的線(xiàn)膨脹及伸縮量的計(jì)算一、熱膨脹量的計(jì)算一、熱膨脹量的計(jì)算管道安裝完畢投入運(yùn)行時(shí)，常因管內(nèi)介質(zhì)的溫度與安裝時(shí)環(huán)境溫度的差異而產(chǎn)生伸縮。管道安裝完畢投入運(yùn)行時(shí)，常因管內(nèi)介質(zhì)的溫度與安裝時(shí)環(huán)境溫度的差異而產(chǎn)生伸縮。另外，由于管道本身工作溫度的高低，也會(huì)引起管道的伸縮。實(shí)驗(yàn)證明，溫度變化而引起另外，由于管道本身工作溫度的高低，也會(huì)引起管道的伸縮。實(shí)驗(yàn)證明，溫度變化而引起管道長(zhǎng)度成比例的變化。管道溫度升

2、高，由于膨脹，長(zhǎng)度增加；溫度下降，則由于收縮，管道長(zhǎng)度成比例的變化。管道溫度升高，由于膨脹，長(zhǎng)度增加；溫度下降，則由于收縮，長(zhǎng)度縮短。溫度變化長(zhǎng)度縮短。溫度變化1度相應(yīng)的長(zhǎng)度成比例變化量稱(chēng)為管材的線(xiàn)膨脹系數(shù)。不同材質(zhì)的材度相應(yīng)的長(zhǎng)度成比例變化量稱(chēng)為管材的線(xiàn)膨脹系數(shù)。不同材質(zhì)的材料線(xiàn)膨脹系數(shù)也不同。碳素鋼的線(xiàn)膨脹系數(shù)為料線(xiàn)膨脹系數(shù)也不同。碳素鋼的線(xiàn)膨脹系數(shù)為12210—6／℃，而硬質(zhì)聚氯乙烯管的線(xiàn)膨脹，而硬質(zhì)聚氯乙烯管的線(xiàn)膨脹系數(shù)為系數(shù)為

3、80X10—6／℃，約為碳素鋼的七倍。，約為碳素鋼的七倍。管材受熱后的線(xiàn)膨脹量，按下式進(jìn)行計(jì)算：管材受熱后的線(xiàn)膨脹量，按下式進(jìn)行計(jì)算：??LttL21????式中式中△L——管道熱膨脹伸長(zhǎng)量管道熱膨脹伸長(zhǎng)量(m)；?——管材的線(xiàn)膨脹系數(shù)管材的線(xiàn)膨脹系數(shù)(1／K)或(1／℃)；t2——管道運(yùn)行時(shí)的介質(zhì)溫度管道運(yùn)行時(shí)的介質(zhì)溫度(℃)；tl——管道安裝時(shí)的溫度管道安裝時(shí)的溫度(℃)，安裝在地下室或室內(nèi)時(shí)取，安裝在地下室或室內(nèi)時(shí)取t1=—5℃；

4、當(dāng)室外架空敷；當(dāng)室外架空敷設(shè)時(shí)，設(shè)時(shí)，t1應(yīng)取冬季采暖室外計(jì)算溫度；應(yīng)取冬季采暖室外計(jì)算溫度；L——計(jì)算管段的長(zhǎng)度計(jì)算管段的長(zhǎng)度(m)。不同材質(zhì)管材的。值見(jiàn)表不同材質(zhì)管材的。值見(jiàn)表2—1。表2—1不同材質(zhì)管材的線(xiàn)膨脹系數(shù)在管道工程中，碳素鋼管應(yīng)用最廣，其伸長(zhǎng)量的計(jì)算公式為??LttL2161012?????式中121210—6——常用鋼管的線(xiàn)膨脹系數(shù)(1／)。根據(jù)式(2—2)制成管道的熱伸長(zhǎng)量△L表(見(jiàn)表2—2)，由表中可直接查出不同溫

5、度下相應(yīng)管長(zhǎng)的熱伸長(zhǎng)量。例有一段室內(nèi)熱水采暖碳素鋼管道，管長(zhǎng)70m，輸送熱水溫度為95℃，試計(jì)算此段管道的熱伸長(zhǎng)量。解根據(jù)鋼管的熱膨脹伸長(zhǎng)量計(jì)算式(2—2)△L=1210—6(t1—t2)L=1210—6（955）70=0.084m由已知管長(zhǎng)及送水溫度，直接查表2—2，也可得管道的熱伸長(zhǎng)量△L。如果管道中通過(guò)介質(zhì)的溫度低于環(huán)境溫度，則計(jì)算出來(lái)的是縮短量。表2—2水和蒸汽管道的熱伸長(zhǎng)量△L表(m)管段熱水溫度／℃管道材質(zhì)線(xiàn)膨脹系數(shù)?（10

6、—6℃）管道材質(zhì)線(xiàn)膨脹系數(shù)?（10—6℃）碳素鋼鑄鐵中鉻鋼不銹鋼鎳鋼奧氏體鋼1211.111.410.313.117純銅(紫銅)黃銅鋁聚氯乙烯氯乙烯玻璃16.418.423.680105利用式，可以很容易地計(jì)算出鋼管受熱時(shí)所產(chǎn)生的熱應(yīng)力。利用式，可以很容易地計(jì)算出鋼管受熱時(shí)所產(chǎn)生的熱應(yīng)力。例有一段兩端固定的碳素鋼管，安裝時(shí)室溫為有一段兩端固定的碳素鋼管，安裝時(shí)室溫為—5℃，投入運(yùn)行后管子溫度為，投入運(yùn)行后管子溫度為130℃，求該管道由于

7、熱膨脹所產(chǎn)生的熱應(yīng)力。求該管道由于熱膨脹所產(chǎn)生的熱應(yīng)力。解管道投入運(yùn)行后與安裝時(shí)的溫度差管道投入運(yùn)行后與安裝時(shí)的溫度差△t=△t=130—(—5)=135℃因此，熱膨脹應(yīng)力因此，熱膨脹應(yīng)力σ=σ=2.4125△t=2.41255135=325.69MN／m2由以上計(jì)算可以看出，管道受熱后所產(chǎn)生的熱應(yīng)力遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了鋼管及接頭等配件的容由以上計(jì)算可以看出，管道受熱后所產(chǎn)生的熱應(yīng)力遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了鋼管及接頭等配件的容許應(yīng)力許應(yīng)力(σ鋼=129.45M

8、N／m2)，要想阻止管道的伸縮，任何固定支架及構(gòu)筑物都是無(wú)能為，要想阻止管道的伸縮，任何固定支架及構(gòu)筑物都是無(wú)能為力的，只有選用適當(dāng)?shù)难a(bǔ)償裝置，任其自由伸縮，消除熱應(yīng)力，才能確保管道系統(tǒng)的安全力的，只有選用適當(dāng)?shù)难a(bǔ)償裝置，任其自由伸縮，消除熱應(yīng)力，才能確保管道系統(tǒng)的安全運(yùn)行。運(yùn)行。第二節(jié)管道的固定支架及自然補(bǔ)償?shù)诙?jié)管道的固定支架及自然補(bǔ)償一、管道的固定支架一、管道的固定支架為了防止管道受熱后上下左右移動(dòng)，在管道系統(tǒng)中普遍設(shè)置固定支架。

9、固定支架間的為了防止管道受熱后上下左右移動(dòng)，在管道系統(tǒng)中普遍設(shè)置固定支架。固定支架間的管道因受熱膨脹所產(chǎn)生的伸長(zhǎng)量由管道本身的彎曲部件或管道中設(shè)置的伸縮器進(jìn)行補(bǔ)償。管道因受熱膨脹所產(chǎn)生的伸長(zhǎng)量由管道本身的彎曲部件或管道中設(shè)置的伸縮器進(jìn)行補(bǔ)償。只有當(dāng)鋼管的溫度變化只有當(dāng)鋼管的溫度變化(△t△t)小于小于32℃時(shí)，管道的熱應(yīng)力不超過(guò)鋼材的許用應(yīng)力，才不考慮時(shí)，管道的熱應(yīng)力不超過(guò)鋼材的許用應(yīng)力，才不考慮補(bǔ)償?shù)膯?wèn)題。補(bǔ)償?shù)膯?wèn)題。管道安裝中應(yīng)盡量

10、利用其本身彎曲部件的補(bǔ)償能力。由固定點(diǎn)起，允許不裝伸縮器的管道安裝中應(yīng)盡量利用其本身彎曲部件的補(bǔ)償能力。由固定點(diǎn)起，允許不裝伸縮器的直管段長(zhǎng)度直管段長(zhǎng)度L見(jiàn)表見(jiàn)表2—3，該表同時(shí)適用于帶有支管的干管，如圖，該表同時(shí)適用于帶有支管的干管，如圖2—1所示。所示。表2—3由固定點(diǎn)起，允許不裝伸縮器的直管段的最大長(zhǎng)度由固定點(diǎn)起，允許不裝伸縮器的直管段的最大長(zhǎng)度(m)圖2—1帶有支管的干管帶有支管的干管1—固定點(diǎn)固定點(diǎn)2—千管千管3—支管支管當(dāng)受

11、熱管段本身彎曲部件的補(bǔ)償能力不能滿(mǎn)足要求時(shí)，在管道中必須設(shè)置補(bǔ)償裝置，當(dāng)受熱管段本身彎曲部件的補(bǔ)償能力不能滿(mǎn)足要求時(shí)，在管道中必須設(shè)置補(bǔ)償裝置，其固定支架間的最大間距見(jiàn)表其固定支架間的最大間距見(jiàn)表2—4。固定支架安裝時(shí)，一般直接栽人墻內(nèi)或固定在柱子上，其埋人墻內(nèi)的深度最好與壁厚固定支架安裝時(shí)，一般直接栽人墻內(nèi)或固定在柱子上，其埋人墻內(nèi)的深度最好與壁厚相等，四周空隙用相等，四周空隙用150號(hào)碎石混凝土灌注。在地溝墻上安裝較大管道固定支架，