Определение толщины оболочки.
Основным элементом трубопровода является его оболочка. От напорного бассейна до здания ГЭС толщина должна увеличиваться (наружный диаметр остается постоянным, а внутренний изменяется).
Предварительную толщину определяют по «котельной» формуле, которая учитывает только внутреннее давление воды при гидроударе.
Полукольцо оболочки трубопровода единичной длины будет находиться в равновесии, если внутреннее давление воды, которое действует на полукольцо будет уравновешиваться силами, возникающими в сечении оболочки:
Усилие, которое воспринимает оболочка:
Подставим (2) в (1):
расчётное сопротивление стали
расчетный напор в нижней точке рассматриваемого участка трубопровода с учетом повышения давления от гидроудара
Т.к. напор изменяется по длине трубопровода, то к нижнему концу толщина увеличивается, поэтому при высоких напорах толщина назначается так: принимается минимальная толщина для данного диаметра и из «котельной» формулы находится напор и границы участка с данной толщиной, а далее принимается толщина по стандарту и снова – напор и граница участка и т.д.
Расчет оболочки на прочность и устойчивость формы.
Расчет прочности оболочки ведется в соответствии с геометрической схемой трубопровода. Для облегчения получения расчетных величин напора на схему наносят линию максимального напора с учетом коэффициента перегрузки n=1.2. Проверка прочности оболочки ведется для наинизшей точки каждого участка трубопровода. Теоретический расчет основан на рассмотрении двухосного напряженного состояния.
|
|
|
Собираем нагрузки на трубопровод.
1.осевые силы («+» направление от вышележащих участков к нижележащим)
1.1.вес металлической конструкции трубопровода:
– распределенная поперечная нагрузка от собственного веса трубопровода, 
коэффициент перегрузки.
– длина, отсчитываемая от компенсатора до сечения I – I
– угол наклона оси трубопровода к горизонту на рассматриваемом участке.
1.2.Давление воды на торец температурного компенсатора:
– расчетное давление в компенсаторе с учетом коэффициента перегрузки,
1.3.Сила трения в температурном компенсаторе
При разрезном трубопроводе с температурным осевые силы, которые возникают при колебании температуры, определяются силой трения, которая возникает при перемещении трубопровода по промежуточным опорам, и силой трения оболочки о набивку сальникового компенсатора.
– длина набивки в компенсаторе,
- коэффициент трения резины о сталь
- коэффициент перегрузки
1.4.Сила трения трубопровода в промежуточных опорах
– расстояние от компенсатора до середины нулевого пролета
|
|
|
– вес воды, заключенный в 1 п. м. трубопровода, 
– коэффициент перегрузки
– коэффициент трения катковой опоры
1.5.Сила трения воды о стенки трубопровода (сила влечения воды)
потери напора на трение на участке длиной L
Определяем сумму всех осевых сил, учитывая наихудший вариант их совместного действия, т.е. положительное значение всех сил при учете удлинения трубопровода в связи с изменением температуры: 
2. поперечная сила («+» сверху вниз): состоит из веса трубопровода с заключенным в нем объемом воды (на участке между промежуточными опорами), которая изгибает трубопровод:
расстояние между соседними опорами на участке
3.радиальная сила, которая возникают от внутреннего давления воды и действуют на разрыв трубопровода. принимаем, что внутреннее давление воды, воспринимаемое оболочкой трубопровода, постоянно по всей поверхности, тогда:
- расчетный напор в сечении I – I.
Определение расчетных напряжений
Осевые силы вызывают осевые сжимающие напряжения равные:
Поперечная сила вызывает изгибающие напряжения в трубопроводе равные:
изгибающий момент многопролетной неразрезной балки от сечения I – I до компенсатора, который для расчетного пролета равен:
|
|
|
– момент сопротивления сечения трубопровода: 
Поперечная сила вызывает касательное напряжение равные:
Радиальная сила от давления воды вызывает растягивающие окружные напряжения в оболочке трубопровода:
Трубопровод находится в сложном напряженном состоянии. С учетом вычисленного приведенное напряжение равно:
где 
По условию статической прочности по не разрушению приведенное напряжение не должно превышать расчетное сопротивление материала трубопровода на разрыв:
где 
расчетное сопротивление стали на разрыв:
Значительный запас прочности указывает на недогрузку материала и соответственно нерациональное его использование. Тогда можно попытаться уменьшить толщину оболочки или увеличить расстояние между промежуточными опорами.
Расчет устойчивости формы оболочки производят:
- на действие внешнего давления на смятие;
- на продольный изгиб, как стержня, при действии внутреннего давления от осевых сил.
Обычно оболочку гладкостенного стального трубопровода усиливают наружными сварными кольцами жесткости, которые обеспечивают устойчивость формы оболочки при действии продольной силы или вакуума в трубопроводе, а также жесткость отдельных звеньев при транспортировке и монтаже.
|
|
|
Максимально допустимое расстояние между ними определяется по графику в зависимости от отношения 
. При полученной по графику величине 
расстояние между кольцами жесткости определяется из выражения:
Расстояние между промежуточными опорами в пределах участка рекомендуется принимать постоянным, ориентировочно определяемым по формуле, полученной из условия прочности труб на изгиб:
поперечная распределенная нагрузка от веса трубопровода и заключенной в нем воды, 
Дата добавления: 2018-05-30; просмотров: 379; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!