Методическое пособие 530

Компенсатор Z-образный

Для нивелирования последствий тепловых удлинений трубопроводов служат компенсаторы разнообразной конструкции, использующие действие компенсационного плеча. При наличии возможности параллельного переноса оси проложенного трубопровода применяют Z-образный компенсатор (рис. 10.3). Для расчета длины компенсационного плеча A=Ls компенсатора необходимо принять вместо А эквивалентную длину Lэ=L1+L2. Для этой длины определить удлинение ∆L, далее значение Ls. Длина плеча A не может быть больше максимального расстояния между креплениями для данного диаметра трубопровода. На компенсационном плече запрещается расставлять крепящие хомуты.

Рис.10.3. Z-образный компенсатор

Компенсатор П-образный

Если невозможно скомпенсировать удлинение трубопровода путем изменения направления трассы (ось трубопровода проходит по всей длине вдоль одной линии), следует применять П-образный компенсатор (рис. 10.4). Длину плеча A компенсатора необходимо рассчитать по формуле (10.2) или принять по справочным данным для определения длины компенсационного плеча, принимая A=Ls.

82

Рис. 10.4. П-образный компенсатор

Если расстояние от середины компенсатора до ближайших неподвижных опор PS не одинаково, то для определения длины плеча A необходимо выбрать удлинение ∆ самого длинного отрезка трубопровода, на котором установлен компенсатор (на рис. 10.4 удлинение ∆ 2 отрезка L2). Оптимальный вариант - расположить компенсатор посередине рассматриваемого отрезка трубопровода (L1= L2). При использовании стальных труб Steel и Inox можно выполнить компенсатор П-образный без неподвижной опоры между плечами (рис. 11.5).

Рис. 10.5. Частный случай устройства П-образного компенсатора

В этом случае длина плеча компенсатора A определяется из зависимости

83

Компенсатор П-образный необходимо формировать, используя 4 системных 90-градусных отвода, а также отрезки труб. В случае многослойных труб системы Press компенсатор П-образный можно выполнить, изгибая трубу соответствующим образом с соблюдением минимального радиуса изгиба R=5хD (не рекомендуется гнуть трубы с диаметром выше 32 мм).

Минимальная ширина компенсатора S должна обеспечить свободную работу компенсационных отрезков L1 и L2, а также учитывать возможную толщину тепловой изоляции на трубопроводе. Можно принять

где S = 150 - 200 мм; gизол - толщина изоляции. Для стальных труб Steel/Inox можно принять S=0,5A.

Длина плеча компенсатора не должна быть больше максимального расстояния между креплениями для данного диаметра трубопровода. На компенсационных плечах запрещается расставлять крепящие хомуты.

Принцип компенсации удлинений стояков (магистралей)

При монтаже стояков систем отопления (магистралей) открытым способом по стенам или в шахтах необходимо учитывать их перемещение по оси, вызванное изменениями температуры, с помощью соответствующей расстановки неподвижных и подвижных опор и компенсаторов, а также следует компенсировать напряжения на ответвлениях. Практически каждую систему, подверженную удлинению, следует анализировать индивидуально. Принятое решение зависит от материала труб стояков и ответвлений, параметров работы системы, количества ответвлений на стояке, а также от размера свободного пространства, например, в шахте. Примеры проектных решений, обеспечивающих компенсацию на стояках, представлены на рис. 10.6.

84

Рис. 10.6. A - пример конструкции стояка с применением П-образного компенсатора (касается всех Систем KAN-therm); B - пример конструкции стояка с применением неподвижной опоры посередине стояка (касается труб Систем KANthermPress, Steel, Inox и труб KAN-therm PP StabiAl);

C - пример конструкции стояка с применением самокомпенсации («жесткий» монтаж) (касается Систем

KAN-therm PP и KAN thermPush)

Еще одним способом компенсации удлинения стальных труб является применение сильфонных компенсаторов (рис. 10.7). В случаях, когда невозможно скомпенсировать удлинение стального трубопровода за счет компенсационных плеч (компенсаторы типа Г, Z или П), используют осевые сильфонные компенсаторы. Их следует устанавливать возле неподвижных опор (на вертикальных трубопроводах – ниже опоры). На трубопроводе для исключения его бокового смещения, а также поломки или заклинивания компенсатора необходимо предусмотреть скользящую опору. Расстояние от опор до компенсатора не должно превышать двух диаметров трубопровода.

85

Рис. 10.7. Сильфонный компенсатор

При использовании сильфонных компенсаторов на вертикальных трубопроводах неподвижные опоры необходимо конструировать, учитывая вес трубопровода с водой. Выбор типоразмера сильфонного компенсатора и расстановка неподвижных опор осуществляются по величине удлинения трубопровода ΔL и компенсирующей способности компенсатора δ. Удлинение стального трубопровода ΔL (мм) вычисляется по формуле

где L - длина прямого участка трубопровода между неподвижными опорами, м; Tпод - расчетная температура теплоносителя в подающем трубопроводе, °С.

В качестве примера рассмотрим специальный компенсатор для вертикальных стояков (рис. 10.8).

Компенсатор состоит из сильфона 1, наружной гильзы 3, внутренней гильзы 2 и присоединительных патрубков 4 (приварных или резьбовых) (рис. 10.8).

Сильфон 1 представляет собой гибкую тонкостенную цилиндрическую «гармошку» из нержавеющей стали. Сильфон приварен к присоединительным патрубкам 4 при помощи колец из нержавеющей стали. Внутренняя направляющая гильза 2 - трубка из нержавеющей стали, приваренная к одному из патрубков и свободно движущаяся во втором патрубке.

86

Рис. 10.8. Принципиальная схема осевого сильфонного компенсатора

Это необходимо для ее долговечности и для того, чтобы при ее возможном контакте с тонкослойным нержавеющим сильфоном не возникала «электрическая пара», приводящая к электрохимической коррозии и быстрому разрушению тонкослойного сильфона. Также внутренняя гильза направляет поток воды, уменьшая потери напора. Наружный декоративно-защитный кожух 3 - гладкие полусферы из стали, сверху закрывающие тонкостенный гофрированный сильфон. Они украшают компенсатор и служат для защиты сильфона от попадания бетона и искр сварки, а также оберегают его от актов вандализма. Патрубки 4 служат для присоединения компенсаторов к стоякам систем отопления.

87

Рис. 10.9. Пример применения сильфонных компенсаторов

Компенсация удлинений при скрытой прокладке

Явление теплового удлинения труб также присутствует в случае скрытой прокладки трубопроводов из труб системы Kan-therm Press и Push в толще бетона или под штукатуркой. Однако, ввиду прокладки трубопроводов в защитных гофрированных трубах «пешель» или в изоляции, напряжения, вызванные удлинением, будут не слишком значительными, так как трубы имеют возможность для прогиба в окружающем их «пешеле» или изоляции (явление

88

самокомпенсации). Прокладка трасс трубопроводов легкими дугами также ограничивает величину этих напряжений. Соблюдение этого правила имеет особенно большое значение в случае возможной усадки трубопроводов (например, монтаж оборудования холодного водоснабжения жарким летом) – при прямолинейной прокладке длинного участка трубопровода без изгибов или дуг существует опасность «вырывания» трубы из соединителя, например тройника.

10.3. Описание лабораторной установки

Лабораторная установка для определения температуры удлинения трубопроводов состоит из испытательного стенда и системы подачи в трубопроводы горячей воды (рис. 10.10).

Она включает настенный электрический котел 1, подающий 2 и обратный коллектор 3. Испытательный стенд включает в себя три одинаковых отопительных прибора, которые соединены с подающим и обратным коллекторами при помощи трубопроводов. На подающей подводке у каждого отопительного прибора установлен автоматический терморегулятор, а на обратной – балансировочный клапан.

Установка работает следующим образом. Горячая вода из котла 1 по трубопроводу 4 поступает в подающую распределительную гребенку 2 и далее по подающему трубопроводу 5 подается в отопительный прибор 6, в котором частично остывает и по обратному трубопроводу 7 возвращается в обратный коллектор 3, и затем по трубопроводу 8 попадает в котел для повторного нагрева. Подача воды в отопительный прибор 9 осуществляется по подающему трубопроводу 10, отвод воды происходит по трубопроводу 11 в обратный коллектор 3 и далее по трубе 8 в котел. Подача воды в отопительный прибор 12 происходит аналогично, по подающему трубопроводу 13, а отвод по трубопроводу 14 в обратный коллектор 3 и далее по трубе 8 в котел 1.

89