热水管道的伸缩及补偿

热伸长量管材的线膨管道的计输送介质管道安装
蒸汽表压胀系数算长度温度时温度
△X(mm)(KPa)
α(mm/m.k)L(m)t2( ℃)t1( ℃)
27.300.01203560-5
65.100.012035150-5
说明：
1、热水采暖管道尽量利用本身的转角来自然补偿，在自然补偿不足而必须安装伸缩器时，一般尽量采用方形伸缩器。

2、室内采暖总立管直线长度大于20m时，应考虑热补偿。

3、管道的热伸长量△X=αL（t2-t1）
△X--- 管道的热伸长量 (mm)
α--- 管材的线胀系数 (mm/m.k)
L --- 计算管道长度 (m)
t2 --- 输送热媒的温度℃
t1 --- 管道安装时的温度℃
一般取 -5 ℃, 管道在地下室或室内时取 -0 ℃，室外架空安装时取采暖室外计算温度。

4、垂直双管系统、闭合管与立管同轴垂直单管系统的散热器立管，长度≤ 20m时，可在立管中间设固定卡。

固定卡以下长度 >10m时的立管，应以三个弯头与干管连接，弯头宜采用热煨制作。

5、方形补偿器宜布置在两固定支架的中点，偏离时，不得大于固定支架跨距的0.6 倍。

6、波纹管补偿器和套筒补偿器，应配置导向支架。

管材的线膨胀系数α(mm/m.k)
管道材料普通钢不锈钢铸铁碳素钢聚氯乙烯聚乙烯聚丙烯
管材线膨涨系
0.0120.01030.0110.0120.070.10.16
数。

热水管道的伸缩及补偿
1.资料介绍在热水管道中，每米钢管的伸缩长度为0.08mm,每米铜管的伸缩长度为1.37mm;
2.热镀锌管热水系统中,一个伸缩器（Ω型,II型,波型,和套管）能承受的伸缩长度平均为50mm，因此,在水平的热水直线管道每隔50m,立管每隔30m设置一个伸缩器.管道的每一个转弯可以承受的伸缩能力为10~20mm,. 每个伸缩器必须安装在两个固定支架之间.
3. 利用自然补偿等吸收管道温度变形时,弯曲两侧管段的长度不宜超过下表：
4.塑料热水管（冷水管）管道伸缩长度计算:
管道伸缩长度ΔL=ΔT·L·a 其中：ΔT=0.65Δts+Δtg
管道的最小自由臂长度LsΔL
K
管材比例系数K值表
几种管材a值表
5.垫层内的入户小管径的塑料热水管可不考虑管道伸缩的措施.
6.当塑料热水管直线管道不能利用自然补偿或补偿器时,可通过固定支承利用管材的自身容许的变形量解决温度伸缩的伸缩量.
直线管段最大固定支承（固定支架）间距见下表
:
直线管段最大固定支承（固定支架）间距
7.塑料热水管直线段长度大于上表,铜管.不锈钢管与衬塑钢管的直线长度大于20m时,应设伸缩器解决管道的伸缩.。

钢塑复合压力管用在热水上的补偿措施钢塑复合压力管热水管道连接主要采用扩口式接口机械连接,扩口式接口主要分为螺帽式接口和压兰式接口。

螺帽式接口、压兰式接口管件对管路轴向伸缩变形的自身补偿能力较小，因而在长线管路安装时需在管道系统中设专用轴向伸缩补偿器.但小口径钢塑复合压力管主要用于室内给水管路，管线一般较短，可采用滑动管卡消除管线轴向伸缩变形。

一、管线补偿器如何设置长距离热水管线安装200米以内(热水管道埋地敷设最大安装长度见表1),必须设一伸缩补偿器;直线距离小于200米(热水管道埋地敷设最大安装长度见表1)或不能利用管道折角自由补偿时应按管道的直线长度、管材的线膨胀系数、环境温度、管内水温变化和管道节点的位移量等因素经计算确定。

管道因温差引起的轴向变形量可按下列公式确定。

△L ＝L ·α（0.65△t s ＋0.1△t g ）式中 △L —计算管段管道的伸缩长度（伸缩补偿器有效补偿长度的2/3）（mm ）：L —计算管段管道长度，自固定支撑件起到转弯部位长臂的长度（m ）；△t s —管道内水温变化最大值（℃）；△t g —管道外周围环境温度变化最大值（℃）。

α一般取12×10-5当采用管道折角自由臂自然补偿时，最小自由臂长度按下式计算确定： n Z D L K L ⋅∆⋅=式中 L z —自由臂最小长度（mm ）； K —材料比例系数，一般可取40～60；△L —计算管段管道的伸缩长度（mm ），D n —计算管段管道公称外径（mm ）。

二、补偿器有效补偿长度的确定补偿器或折角自由臂最小有效补偿长度应大于计算管段管道长度最大温差时的伸缩长度。

三、适于钢塑管热水管道安装的补偿器种类 目前建议使用于钢塑管热水管道安装的补偿器有套筒式补偿器（管式伸缩节）和不锈钢金属软管补偿器。

套筒式补偿器是热流体管道的补偿装置，主要用于直线管道的辅设。

适用于热水、油脂类介质，通过滑动套筒对外套筒的滑移运动，达到热膨胀的补偿。

PP-R管施工工艺建筑物内供水管道采用镀锌钢管已有近百年的历史。

由于镀锌钢管内壁易生锈、结垢、滋生细菌、微生物等有害杂质,会使自来水在管道输送途中造成“二次污染”,故在生活给水系统中已被淘汰,众多的新型塑料给水管应运而生。

目前使用较多的主要有聚乙烯( PE) 管、交联聚乙烯( PEX) 管、无规共聚聚丙烯(PP - R、PP - B) 管、铝塑复合( PAP、XPAP)管等。

这些管材具有轻质、耐压、耐腐蚀、阻力小、使用寿命长、施工简便、清洁无毒等优点,但也存在着刚性相对较差、线膨胀系数大等缺点,在使用中易出现管道变形、接口渗漏等质量问题。

因此,在施工安装等方面必须引起应有的重视。

近几年在我公司所承建的项目中使用PP-R管较多,故本文就PP-R管的施工工艺作一简单介绍,供参考。

1 作业条件(1) 施工图纸及其他技术文件齐全,且已进行图纸技术交底,满足施工要求。

(2) 施工方案、施工技术、材料机具供应等能保证正常施工。

(3) 施工人员应经过建筑给水聚丙烯管道安装的技术培训。

2 施工工艺2. 1工艺流程PP-R 管的施工工艺流程见下图。

2. 2 管道连接2. 2. 1同种材质的给水聚丙烯管与管件的连接同种材质的给水聚丙烯管及管配件之间应采用热熔连接,安装应使用专用热熔工具。

不允许在管道和管件上直接套丝。

暗敷墙体、地坪面层内的管道,不得采用丝扣连接或法兰连接。

2. 2. 2给水聚丙烯管与金属管件的连接给水聚丙烯管与金属管件的连接,应采用带金属嵌件的聚丙烯管件作为过渡,该管件与塑料管采用热熔连接,与金属管件或卫生洁具五金配件采用丝扣连接。

2. 2. 3热熔连接的步骤(1) 接通热熔工具电源,到达工作温度、指示灯亮后开始操作。

(2) 剪材:用管剪剪取所需长度,端面必须垂直于管轴线。

为确定所需熔接部分的长度及方向,可用笔在管道上划出所需长度。

(3) 热熔接:当管熔接器加热到260 ℃时,用双手将管材和配件同时推进熔接器模具内并加热5 s以上,注意管的长度及方向变化,不可过度加热,以免造成管材变形而导致漏水。

在热水管网中，由于温度的变化，管道会发生热膨胀和冷缩，这可能会导致管道的破裂或者接口的泄漏。

为了解决这个问题，我们可以采取以下几种补偿措施：1. 自然补偿：这是一种最简单的补偿方式，通过在管道上设置一个或多个伸缩节来实现。

当管道受热膨胀时，伸缩节会随之膨胀，反之则会收缩。

这种方式的优点是简单易行，但是需要有足够的空间来安装伸缩节，而且对于长距离的管道，可能需要设置多个伸缩节。

2. 人工补偿：这种方式是通过使用一种叫做“补偿器”的设备来实现的。

补偿器通常是一个金属制的圆筒，内部有一个可以滑动的活塞。

当管道受热膨胀时，活塞会被推向另一端，反之则会向相反的方向移动。

这种方式的优点是可以适应各种复杂的管道布局，但是需要定期维护和检查。

3. 混合补偿：这种方式是将自然补偿和人工补偿结合起来使用。

例如，可以在管道的一端使用自然补偿，而在另一端使用人工补偿。

这种方式既可以利用自然补偿的优点，又可以避免其缺点。

4. 无补偿：在某些情况下，我们也可以不采取任何补偿措施。

例如，如果管道的长度很短，或者温度变化不大，那么可能不需要补偿。

但是，这种方式的风险较大，一旦出现问题，可能会导致严重的损失。

5. 动态补偿：这是一种先进的补偿方式，通过使用传感器和控制器来实时监测管道的温度和长度，然后根据这些数据来调整补偿器的设置。

这种方式的优点是可以实现精确的补偿，但是需要较高的技术水平和设备成本。

总的来说，选择哪种补偿方式取决于具体的工程条件和需求。

在选择补偿方式时，我们需要考虑到管道的长度、温度变化的范围、空间的限制、维护的成本等因素。

同时，我们还需要定期对管道进行检查和维护，以确保其正常运行。

直埋供热管道补偿器设置工程实例、补偿器的作用供热工程中，为了防止供热管道升温时，由于热伸长或温度应力而引起管道变形或破坏，需要在管道上设置补偿器，以补偿管道的热伸长，从而减小管壁的应力和作用在阀件或支架结构上的作用力。

供热管道形成有补偿管段的补偿装置分为以下几种：1）管道定线时自然形成的补偿弯管；（2）人为设置的L型、Z型和U型补偿弯管;3）波纹补偿器、套筒补偿器、旋转补偿器等。

当供热管道经过应力分析需要设置补偿装置，且没有设置自然补偿的条件时，就需要设置补偿器。

而当采用补偿器时，补偿器势必会取代管道，形成管网的危险点，这又会增加管网的事故必要使整个管网都处于有补偿管段中，这样，既增加了管网的投资，又增加大了出现事故的概率，降低管网的可靠性。

概率。

因此，在管网设计中，应尽量减少补偿器的设置，更没有二、常用补偿器类型在直埋供热管道中，最常用的补偿器为套筒补偿器和波纹管补偿器。

2.1 套筒补偿器套筒补偿器主要有套筒（芯管），外壳，密封材料等组成用于补偿管道的轴向伸缩及任意角度的轴向转动. 具有体积小补偿量大的特点适用于热水、蒸气、油脂类介质，通过滑动套筒对外套筒的滑移运动，达到热膨胀的补偿。

套筒式补偿器适用于介质工程压力W2.5MPa介质温度-40C〜600C,热补偿量可按要求进行设计。

单向补偿型产品，热补偿量实际使用可达500mn以上，双向补偿型产品，热补偿量实际使用可达1000mm以上。

2.2 波纹管补偿器由单层或多层不锈钢板组成，其单层厚度一般为0.3〜1.2毫米，其波形经过胀波挤压形成。

波纹管尺寸参数根据设计压力、设计温度等确定。

波纹管使用极限寿命一般以许用循环次数1000次为标准。

三、工程实例3.1 工程简介焦作市万方电厂配套供热管网工程，以万方电厂热电联产机组为热源，向焦作市东部供热区进行集中供热。

该工程最大设计管径DN1200供回水设计温度采用130/70 C,设计压力1.6MPa。

本工程为DN600分支管工程，沿规划的市政道路下敷设，总长度约1.4 公里，中间需要穿越铁路一次。

立管伸缩量与支架承重计算实例一、立管伸缩量计算1、已知项：钢材热伸缩系数：α＝12×10－6 m/m ℃安装环境温度：t1＝30 ℃(冷水管)，15 ℃（热水管）运行温度：t2＝5 ℃(冷水管)，60 ℃（热水管）弹性模量：E=2.5×105 Mpa计算长度：从四层固定支架到补偿器：L1=31.45 M从补偿器到二十层固定支架：L2=23.5 M管径：见设计院系统图。

2、计算公式：钢管伸缩量：ΔL=α(L1+ L2) ×(t2-t1)热应力：σ＝E(ΔL/L)热推力：P1=σF1＝σ×Л/4×（D2-d2）3、结果：冷水供水管道：钢管伸缩量：ΔL=α(L1+ L2)*(t2-t1)＝－0.0165 M，为缩量；热应力：σ上＝σ下＝E(ΔL/L)=－74 Mpa；热推力：P上=σF1＝σ×Л/4×（D2-d2）＝－0.7 MN，为拉力；P下=σF1＝σ×Л/4×（D2-d2）＝－0.7 MN，为拉力。

∙冷水回水同程管道：钢管伸缩量：ΔL=α(L1+ L2)*(t2-t1)＝－0.0165 M，为拉伸值；热应力：σ上＝σ下＝E(ΔL/L)=－75 MP；热推力：P上=σF1＝σ×Л/4×（D2-d2）＝－0.70 MN，为拉力；P下=σF1＝σ×Л/4×（D2-d2）＝－0.70 MN，为拉力。

∙冷水回水管道：钢管伸缩量：ΔL=α(L1+ L2)*(t2-t1)＝－0.0165 M，为拉伸值；热应力：σ上＝σ下＝E(ΔL/L)=－74 Mpa；热推力：P上=σF1＝σ×Л/4×（D2-d2）＝－0.70 MN，为拉力；P下=σF1＝σ×Л/4×（D2-d2）＝－0.16 MN，为拉力。

∙热水供水管道：钢管伸缩量：ΔL=α(L1+ L2)*(t2-t1)＝0.0363 M，为拉伸值；热应力：σ上＝σ下＝E(ΔL/L)=165 Mpa；热推力：P上=σF1＝σ×Л/4×（D2-d2）＝0.365 MN，为伸力；P下=σF1＝σ×Л/4×（D2-d2）＝1.033 MN，为伸力。

建筑给排⽔考试题建筑给排⽔考试⼤全及答案（题库）⼀、填空题2.热⽔供应系统，按热⽔供应范围⼤⼩分局部热⽔供应系统、集中热⽔供应系统、区域性热⽔供应系统。

3.建筑给⽔系统的组成主要包括⽔源引⼊管、⽔表节点、给⽔管⽹、配⽔装置和⽤⽔设备、给⽔附件及给⽔局部处理设施、增压设施等5.建筑内排⽔系统按排除的污、废⽔种类不同，可分为以下三类，即⽣活排⽔系统、⼯业废⽔排⽔系统、屋⾯⾬雪⽔排⽔系统。

6.屋⾯⾬⽔内排⽔系统由天沟、⾬⽔⽃、连接管、悬吊管、⽴管、排出管、埋地⼲管和检查井组成。

10.屋⾯⾬雪⽔排放按⾬⽔管道布置类可分为外排⽔、内排⽔、混合排⽔ .11.⾃动喷⽔灭⽕系统由⽔源、加压贮⽔设备、喷头、管⽹、报警装置等组成。

14.建筑消⽕栓给⽔系统⼀般由⽔枪、⽔带、消⽕栓、消防管道、消防⽔池、⾼位⽔箱和⽔泵接合器及增压⽔泵等组成。

17.常⽤的给⽔⽅式有直接给⽔、单设⽔箱给⽔、单设⽔泵给⽔、⽔池⽔泵⽔箱联合给⽔。

22.室内排⽔系统的主要组成部分由卫⽣器具和⽣产设备受⽔器、排⽔管道、通⽓管道、清通设备、提升设备、污⽔局部处理构筑物。

.23.热⽔加热的⽅式有直接加热和间接加热。

30.对于住宅的⽣活给⽔，可按建筑物的层数粗略地估计⾃地⾯算起的最⼩保证⽔压值，层数为⼀层时 10 ⽶，两层时 12 ⽶，以后每增加⼀层需增加 4 ⽶，那么五层楼所需⽔压为 24 ⽶。

32.排⽔系统中，检查⼝安装在⽴管上，清扫⼝安装在横管上。

45.在热⽔管⽹上补偿管道因温度变化造成伸缩的措施有⾃然补偿和在⼀定间距加管道伸缩器。

46.建筑内给⽔系统按照⽤途可分为⽣活给⽔系统、⽣产给⽔系统消防给⽔系统。

47.建内的给⽔⽅式根据管⽹中⽔平⼲管的位置不同可分为：下⾏上给式、上⾏下给式、中分式和环状等形式。

55.热⽔管⽹的布置，可采⽤下⾏上给式或上⾏下给式。

58.建筑给⽔排⽔系统是将城镇给⽔管⽹中的⽔引⼊并满⾜各类⽤⽔对_⽔量_、_⽔质_和_⽔压_要求的冷⽔供应系统。

热力管道的热膨胀及其补偿摘要：热力管道输送的介质温度很高，投入运行后，将引起管道的热膨胀，使管壁内或某些焊缝上产生巨大的应力，如果此应力超过了管材或焊缝的强度极限，就会使管道造成破坏。

本文就热力管道的热膨胀、热应力、轴向推力的理论分析计算，针对各种补偿器的选用原则和安装要点进行了简述。

关键词：热力管道热膨胀热应力热补偿补偿器预拉伸1 管道的热膨胀及热应力计算1.1 管道的热膨胀计算管段的热膨胀量按下式计算：ΔL=ɑ.L.Δt=2.L.(t2-t1)式中：ΔL——管段的热膨胀量（mm）；ɑ——管材的线膨胀系数，即温度每升高1℃每米管子的膨胀量（mm/m.℃）；L——管段长度（m）；Δt——计算温差，即管道受热时所升高的温度，它等于管道输送介质的最高工作温度t2与管道安装时的环境温度t1之差（℃）。

对于一般碳钢管ɑ=12×10-4mm/m.℃，则ΔL=0.012.L.Δt。

在施工中，为了迅速估算碳钢管道的热膨胀量，可按每米管道在升温100℃时，其膨胀量为1.2mm计算。

1.2 管道的热应力计算管道受热时所产生的应力的大小可按下式计算：σ=E. ε= E. = ■ E. ■ =E.ɑ.Δt式中：σ——管道受热时所产生的应力（kg/cm2）；E——管材的弹性模量（kg/cm2）；ε——管道的相对变形量，它等于管道的热膨胀量ΔL（mm）与管道原长L（m）之比，即ε=■常用钢材的弹性模量E=2×10-6（kg/cm2），一般碳钢管的线膨胀系数ɑ=12×10-6（mm/m.℃），则热应力的计算公式可简化为σ=2×106×12×10-6×Δt=24.Δt（kg/cm2）。

利用此式，可以很容易地计算出钢管道热膨胀受到限制时产生的热应力。

由此可见，管道受热时所产生的应力的大小，与管子直径及管壁厚度无关。

它是由管子材料的弹性模量、线膨胀系数和管道受热时所升高的温度来决定的。