采暖立管热补偿计算
热补偿是指补偿供热管道被加热引起的受热伸长量，从而减弱或消除因热胀冷缩力所产生的应力。主要是利用管道弯曲管段的弹性变形或在管道上设置补偿器。热力网管道的热补偿设计，应考虑如下各点：
（1）充分利用管道的转角等进行自然补偿。
（2）采用弯管补偿器或轴向波纹管补偿器时，应考虑安装时的冷紧。
（3）采用套筒补偿器时，应计算各种安装温度下的安装长度，保证管道在可能出现的最高和最低温度下，补偿器留有不小于20mm的补偿余量。
（4）采用波纹管轴向补偿器时，管道上安装防止波纹管失稳的导向支座，当采用套筒补偿器、球形补偿器、铰接波纹补偿器，补偿管段过长时，亦应在适当地点设导向支座。
（5）采用球形补偿器、铰接波纹补偿器，且补偿管段较长时，宜采取减小管道摩擦力的措施。
（6）当一条管道直接敷设于另一条管道上时，应考虑两管道在最不利运行状态下热位移不同的影响。
（7）直埋敷设管道，宜采用无补偿敷设方式。
计算方式:
1、高区立管管道顶端采用自然补偿，底端采用L型自然补偿。中间分两段，两个固定支架间距离为24米，则热补偿量为：
ΔL=0.012∗24∗(50−0)=14.4
选用波纹补偿器，补偿量为14.4m。
2、低区立管管道顶端采用自然补偿，底端采用L型自然补偿。
采暖补偿器计算 该帖被浏览了4176次| 回复了27次 1引言固定支架是暖通空调中经常用到的一种支架，它在系统中起固定和支撑管道的作用，一般由设计人员根据需要设定具体位置，各种规范中规定较少，补偿器用于吸收管道因温度增高引起膨胀造成的长度增大。有“г”型、“Z”型的自然补偿器和方形、套筒、波纹管补偿器等多种形式，设计人设计时依据伸缩量、管径等条件选用。可是现在许多设计人员对此不重视，或漏画，或胡乱对付，位置和数量都没有经过仔细推敲，不甚合理，本文根据笔者经验，总结了一套在室内95/70℃热水采暖系统设计中快速设置固定支架和补偿器的方法，结合示例详述如下，望能起到抛砖引玉的作用。由于成文比较仓促，文中定有许多不足之处，望各位指正。 2设计计算系统中固定支架的设置应在管径计算完毕之后，此时系统管道的布置已经完成，系统每一段的管径已经计算确定，固定支架可以开始布置。 2.1 计算管道热伸长量 (1) △X——管道的热伸长量,mm; t1——热媒温度,℃, t2——管道安装时的温度, ℃,一般按-5℃计算. L——计算管道长度m; 0.012——钢铁的线膨胀系数,mm/m·℃ 按t1=95℃简化得 (2 ) 2.2确定可以不装补偿器和应用“г”型、“Z”型管段自然补偿的管段 对于本文所述系统由固定点起，允许不装补偿器的直管段最大长度民用建筑为33m，工业建筑为42m。（管道伸长量分别为40mm和50mm）。实际设计时一般每段臂长不大于20～30m,不小于2m。在自然补偿两臂顶端设置固定支架。“г”型补偿器一般用于DN150以下管道；最大允许距离与管径关系见表1。“Z”型补偿器可以看做两个“г”型补偿器。 表1 г”型补偿器最大允许距离 补偿器形式敷设方式 管径DN（mm） 25 32 40 50 70 80 100 125 150 г型 长边最大间距L2（m）15 18 20 24 24 30 30 30 30 短边最小间距L1（m）2 2.5 3 3.5 4 5 5.5 6 6 2.3确定不能进行自然补偿部分管道的热伸长量,并根据计算结果设置补偿器 能进行自然补偿部分管道确定了，其余部分就是应该设置补偿器的部分。计算这部分伸长量，
采暖补偿器的经验计算 1 固定支架是暖通空调中经常用到的一种支架，它在系统中起固定和支撑管道的作用，一般由设计人员根据需要设定具体位置，各种规范中规定较少，补偿器用于吸收管道因温度增高引起膨胀造成的长度增大。有“г”型、“Z”型的自然补偿器和方形、套筒、波纹管补偿器等多种形式，设计人设计时依据伸缩量、管径等条件选用。可是现在许多设计人员对此不重视，或漏画，或胡乱对付，位置和数量都没有经过仔细推敲，不甚合理，根据笔者经验，总结了一套在室内95/70℃热水采暖系统设计中快速设置固定支架和补偿器的方法，结 合示例详述如下，望能起到抛砖引玉的作用。 2 设计计算系统中固定支架的设置应在管径计算完毕之后，此时系统管道的布置已经完 成，系统每一段的管径已经计算确定，固定支架可以开始布置。 2.1 计算管道热伸长量 (1) △ X——管道的热伸长量,mm; t1——热媒温度,℃, t2——管道安装时的温度, ℃,一般按-5℃计算. L——计算管道长度m; 0.012——钢铁的线膨胀系数,mm/m·℃ 按t1=95℃简化得 (2 ) 2.2 确定可以不装补偿器和应用“г”型、“Z”型管段自然补偿的管段 对于本文所述系统由固定点起，允许不装补偿器的直管段最大长度民用建筑为33m，工业建筑为42m。(管道伸长量分别为40mm和50mm)。实际设计时一般每段臂长不大于20～30m,不小于2m。在自然补偿两臂顶端设置固定支架。“г”型补偿器一般用于DN150以下管道; 最大允许距离与管径关系见表1。“Z” 型补偿器可以看做两个“г”型补偿器。 表1 г”型补偿器最大允许距离 补偿器形式敷设方式 管径DN(mm) 25 32 40 50 70 80 100 125 150 г型 长边最大间距L2(m)15 18 20 24 24 30 30 30 30 短边最小间距L1(m)2 2.5 3 3.5 4 5 5.5 6 6 2.3 确定不能进行自然补偿部分管道的热伸长量,并根据计算结果设置补偿器
蒸汽管道的热补偿设计案例 [摘要]以某新建项目的蒸汽管道设计为例，对蒸汽管道的热补偿设计，如热伸长量计算、补偿器选型与计算给出了具体的分析与计算。为解决蒸汽管道的热补偿问题提供了思路。 [关键词]蒸汽管道；自然补偿；补偿器；案例 蒸汽是工业生产公用工程中的一种专用介质，利用燃烧天然气等化石燃料燃烧产生的热量对锅炉进行加热后通过控制压力使水蒸发得到饱和蒸汽或者过热蒸汽，因此，蒸汽管道一般均承受压力和温度的影响。蒸汽管道由于长期运行容易产生受热膨胀支吊架失稳，蒸汽管托产生热位移造成支架脱空,引起整个系统受力的变化，造成局部应力过大，产生破坏；而高温蒸汽管道使用的材料一般为合金钢，运行时的高温容易使其产生蠕变、内部球化、石墨化等材料劣化现象，造成疲劳破坏。 因此对蒸汽管道进行柔性设计具有极其重要的意义，对管道系统进行热补偿计算和核算，确定补偿量、补偿方式，保障蒸汽管道运行的准确性和可靠性。 1、工程概况 某新建项目引入蒸汽管道，该蒸汽管道管径DN300，接自蒸汽锅炉房，现需对此管道进行设计。 2、管道条件输入 管径：DN300 ； 蒸汽品质：过热饱和蒸汽，0.8MPa，200 ℃ ； 管道材质：20# 无缝钢管； 管道路径及具体尺寸见和图 2。
图 1管道走向示意图 图2 固定点设置示意图 3、热伸长量计算 管道热伸长量计算公式 ： △ L=Lα（t 2 -t 1 ） 式中：△ L—管道热伸长量（cm ）；L —计算管长（m ）；
α—管道的线膨胀系数[cm /(m ·℃ )] ；t 1 —管道内介质温度（℃）；t 2 —管道设计安装温度（℃），可取用20 ℃。查《动力管道设计手册》表 6-1，知200 ℃时，20# 钢管的线膨胀系数为12.12×10 -4 cm/(m ·℃ )，又已知L=458 m，t 1 =200℃，则每 100 m 管道的热伸长量为△L=Lα（t 2 -t 1 ）=100×12.12×10 -4×（200-20）= 21.82 cm。 4、管道热补偿设计 管道热补偿方法有：①利用管道自身弯曲的自然补偿；②采用补偿器。优先 考虑利用管道自身弯曲作自然补偿。由图 1 可知，此管道总长458 m，最长直管 段EF段168 m，计算可得总热伸长量达到99.94 cm，EF段热伸长量为36.66 cm，根据《动力管道设计手册》图 6-10 [1]可知，DN300 管道要设置焊接弯矩形补 偿器，其补偿器高度和宽度超过厂区可安装补偿器的空间位置，要在直管段上设 置π弯不太现实。因此本设计考虑采用自然弯曲补偿和补偿器相结合，解决空 间不够的问题。 5、补偿器的选型 常见的补偿器有：波纹管补偿器、套筒式补偿器、球型补偿器、旋转式补偿器。波纹补偿器对固定支架推力大，从而造成管架造价高；波纹补偿器管壁较薄 不能承受扭力、振动，安全性差；设备投资高、设计要求严、施工安装精度高、 往往达不到预期寿命。 套筒补偿器能够承受较高的压力和温度，补偿量大，安装方便，但是容易泄漏，检修频繁、推力大。 球形补偿器结构紧凑、补偿量大、流动阻力小，球型补偿器的密封面是球面 很难机加工，密封困难。 旋转式补偿器是一种新型的补偿器。主要用于架空敷设的蒸汽和热水管道， 介质设计温度 -60~485 ℃，设计压力 0~5.0 MPa，补偿量可达 1.8 m。安装在 热力管道上需要两个或三个成组布置，形成相对旋转吸收管道热位移，从而减少
室外架空热力管道热补偿 室外架空热力管道热补偿是指在管道运行过程中，由于温度变化导致管道发生热胀冷缩现象，为了避免对管道结构和支管设备造成不良影响，采取一系列的补偿措施以减小管道的热应力。 室外架空热力管道热补偿的主要目的是保证管道的正常运行和安全性，同时确保管道的稳定性和可靠性。在室外环境中，管道受到太阳辐射和空气温度的影响较大，温度变化幅度也较大，因此需要对管道进行热补偿。 室外架空热力管道热补偿的主要方法有以下几种： 1.弹簧支座 弹簧支座是一种常用的热补偿装置，它可以通过调整支座的高度来实现管道的热补偿。弹簧支座具有良好的弹性和稳定性，可以有效地吸收管道的热应力，减小管道的变形。同时，弹簧支座还可以随着管道的变形自动调整，无需人工干预，操作简便。 2.管道伸缩节
管道伸缩节是一种能够自由伸缩的管道连接件，其中内部设置有 波纹管或球面接头，可以在管道受热胀冷缩时自由伸缩，减小管道的 热应力。管道伸缩节通常由不锈钢制成，具有良好的耐高温和耐腐蚀 性能，可以在恶劣的室外环境下长期稳定工作。 3.可调支座 可调支座是一种能够调节高度的管道支撑装置，通过调整支座的 高度来实现管道的热补偿。可调支座通常由钢制构件和螺杆组成，可 以根据管道的热胀冷缩情况进行高度调整，保持管道的水平和垂直稳定。 4.轴向铰链支座 轴向铰链支座是一种能够随着管道的轴向运动而旋转的支撑装置，它可以通过调整支座的角度来实现管道的热补偿。轴向铰链支座具有 良好的承载能力和稳定性，可以有效地吸收管道的热应力，减小管道 的变形。 在室外架空热力管道的热补偿过程中，还应注意以下几个方面： 1.管道材料的选择
热补偿计算实例 1．热力管道的热膨胀 管道由于受输送介质及外界环境的影响，会产生热胀冷缩现象。如果管道的热胀冷缩受到约束，管壁会产生巨大的应力，这种应力称为热应力。 热力管道安装时，是在环境温度下安装的。系统运行时，热媒温度高于环境温度，管道便会发生膨胀，管道因热膨胀产生的热伸长量按下式计算： △L =L α(t 2－t 1) (8-4) 式中 △L －管道的热膨胀量，mm ； L －计算管段长度，m ； α－管材的线膨胀系数，mm/m ·℃，钢材的线胀系数通常取α＝0.012 mm/m ·℃； t 2－管道设计计算时的热态计算温度，通常取管内介质的最高温度，℃； t 1－管道设计计算时的冷态计算温度，℃。 2．热力管道的热应力 热力管道受热膨胀后，如能自由伸缩，则管道不致产生热应力，如果管道的伸缩受到约束，管壁就会产生热应力，管壁产生的热应力按下式计算： б＝E ×△L /L ＝E α(t 2－t 1) (8-5) 式中 б——管道的轴向热应力，MPa ， E ——管材的弹性模量，MPa ，钢材的弹性模量E 通常取2.0×105MPa ； 其他符号同式（8-4）。 直线热力管段若两端固定，受热膨胀后，作用在固定点的推力按下式计算： P k =б×A (8-6) 式中 P k ——管子受热膨胀后对固定点的推力，N ； б——管道的轴向热应力，MPa ； A ——管壁的截面积，mm 2； 而() 224d D A -=π （8-7） 式中 D ——管子外径，mm ； d ——管子内径，mm 。 例8-1 某热力管段长100m ，钢材材质为Q235-A 钢，管子规格为D 219×9mm ，管道安装时环境温度为10℃，管内输送介质的最高温度为210℃，试计算管道运行前后的热伸长量；若管道两端固定，求管道的轴向热应力和管道对固定点的推力。 解：（1）计算热伸长量 根据公式（8-4）△L =L α(t 2－t 1) 按给定条件L ＝100m ，t 1＝10℃，t 2＝210℃，线胀系数α按0.012mm/m ·℃； 得 △L ＝100×0.012×（210－10）＝240mm （2）计算热应力 根据公式（8-5）б＝E ×△L /L ＝E α(t 2－t 1) 管材的弹性模量E 按2.0×105 MPa ， 得 б＝E α(t 2－t 1)＝2.0×105×1.2×10－5（210－10）＝480MPa （3）管子对固定点的推力 根据公式(8-6) P k =б×A
管道热补偿量计算 文稿归稿存档编号：[KKUY-KKIO69-OTM243-OLUI129-G00I-FDQS58-
采暖补偿器计算 该帖被浏览了4176次 | 回复了27次1引言固定支架是暖通空调中经常用到的一种支架，它在系统中起固定和支撑管道的作用，一般由设计人员根据需要设定具体位置，各种规范中规定较少，补偿器用于吸收管道因温度增高引起膨胀造成的长度增大。有“г”型、“Z”型的自然补偿器和方形、套筒、波纹管补偿器等多种形式，设计人设计时依据伸缩量、管径等条件选用。可是现在许多设计人员对此不重视，或漏画，或胡乱对付，位置和数量都没有经过仔细推敲，不甚合理，本文根据笔者经验，总结了一套在室内95/70℃热水采暖系统设计中快速设置固定支架和补偿器的方法，结合示例详述如下，望能起到抛砖引玉的作用。由于成文比较仓促，文中定有许多不足之处，望各位指正。 2设计计算系统中固定支架的设置应在管径计算完毕之后，此时系统管道的布置已经完成，系统每一段的管径已经计算确定，固定支架可以开始布置。 2.1 计算管道热伸长量 (1) △ X——管道的热伸长量,mm; t1——热媒温度,℃, t2——管道安装时的温度, ℃,一般按-5℃计算. L——计算管道长度m; 0.012——钢铁的线膨胀系数,mm/m·℃
按t1=95℃简化得 (2 ) 2.2确定可以不装补偿器和应用“г”型、“Z”型管段自然补偿的管段对于本文所述系统由固定点起，允许不装补偿器的直管段最大长度民用建筑为33m，工业建筑为42m。（管道伸长量分别为40mm和50mm）。实际设计时一般每段臂长不大于20～30m,不小于2m。在自然补偿两臂顶端设置固定支架。“г”型补偿器一般用于DN150以下管道；最大允许距离与管径关系见表1。“Z” 型补偿器可以看做两个“г”型补偿器。 表1 г”型补偿器最大允许距离 补偿器形式敷设方式 管径DN（mm） 25 32 40 50 70 80 100 125 150 г 型 长边最大间距L2（m）15 18 20 24 24 30 30 30 30 短边最小间距L1（m）2 2.5 3 3.5 4 5 5.5 6 6 2.3确定不能进行自然补偿部分管道的热伸长量,并根据计算结果设置补偿器 能进行自然补偿部分管道确定了，其余部分就是应该设置补偿器的部分。计算这部分伸长量，如果较长要设置多个补偿器，应注意均匀设置；并在两个补偿器中间设置固定支架。选择时注意套筒补偿器容易漏水漏气，适合安装在地沟内，不适宜安装在建筑物上部；波纹管补偿器能力大耐腐蚀，但造价高并且需要设置导向支架；方形补偿器需要的安
三.管道的热变形计算： 计算公式：X=a*L*△T x 管道膨胀量 a为线膨胀系数，取0.0133mm/m L补偿管线（所需补偿管道固定支座间的距离）长度 △T为温差（介质温度-安装时环境温度） 三.关于轴向型、横向型和角向型补偿器对管系及管架设计的要求 （一）轴向型补偿器 1、安装轴向型补偿器的管段，在管道的盲端、弯头、变截面处，装有截止阀或减压阀的部们及侧支管线进入主管线入口处，都要设置主固定管架。主固定管架要考虑波纹管静压推力及变形弹性力的作用。推力计算公式如下： Fp=100*P*A Fp-补偿器轴向压力推（N）， A-对应于波纹平均直径的有效面积（cm2）， P-此管段管道最高压力（MPa）。 轴向弹性力的计算公式如下： Fx=f*Kx*X FX-补偿器轴向弹性力（N）， KX-补偿器轴向刚度（N/mm）； f-系数，当“预变形”（包括预变形量△X=0）时，f=1/2，否则f=1。 管道除上述部位外，可设置中间固定管架。中间固定管架可不考虑压力推力的作用。 2、在管段的两个固定管架之间，仅能设置一个轴向型补偿器。 3、固定管架和导向管架的分布推荐按下图配置。 补偿器一端应靠近固定管架，若过长则要按第一导向架的设置要求设置导向架，其它导向架的最大间距可按下计算： LGmax-最大导向间距（m）； E-管道材料弹性模量（N/cm2）； i-tp 管道断面惯性矩（cm4）； KX-补偿器轴向刚度（N/mm）， X0-补偿额定位移量（mm）。 当补偿器压缩变形时，符号“+”，拉伸变形时，符合为“-”。当管道壁厚按标准壁厚设计时，LGmax可按有关标准选取。 （二）横向型及角向型补偿器 1、装在管道弯头附近的横向型补偿器，两端各高一导向支座，其中一个宜是平面导向管座，其上、下活动间隙按下式计算： ε-活动间隙（mm）； L-补偿器有效长度（mm）； △Y-管段热膨胀量（mm）； △X-不包括L长度在内的垂直管段的热膨胀量（mm）； 2、角向型补偿器宜两个或三个为一组配套使用，用以吸收管道的横向位移，对Z形和L形管段两个固定管架之间，只允许安装一个横向型补偿器或一组角向型补偿器。此时平面铰链销的轴线必须垂直于弯曲管段形成的平面（万向铰链补偿器不受此限制）。 装有一组铰链补偿器的管段，其平面导向架的间隙ε亦可按上式计算。但是L长度应为两补偿器铰链轴之间的距离，△X是整个垂直管段的热膨胀量。
1工程概况 (11) 1.1工程概况 (11) 1.2设计内容 (11) 2设计依据 (11) 2.1 设计依据 (11) 2.2 设计参数 (11) 3负荷概算 (11) 3.1 用户负荷 (11) 3.2 负荷汇总 (11) 4热交换站设计 (11) 4.1 热交换器 (11) 4.2 蒸汽系统 (11) 4.3 凝结水系统 (11) 4.4 热水供热系统 (11) 4.5补水定压系统 (11) 5室外管网设计 (11) 5.1 管线布置与敷设方式 (11) 5.2 热补偿 (11) 5.3 管材与保温 (11) 5.4 热力入口 (11) 课程作业总结 (11) 参考资料
1 工程概况 1.1 工程概况 1.1.2 工程名称：某小区供热系统 1.1.3 地理位置：某地 1.2 设计内容 某小区换热站及室外热网方案设计 2设计依据 2.1 设计依据 《采暖通风与空调设计规范》GB0019-2003 《城市热力网设计规范》CJJ34-2002 《城镇直埋供热管道工程技术规程》CJJ/T81-98 《公共建筑节能设计标准》50189-2005 《全国民用建筑工程设计技术措施-暖通空调.动力》-2003 《全国民用建筑工程设计技术措施节能专篇-暖通空调.动力》-2007 2.2 设计参数 1、外网提供的一次供回水温度是95C︒/70C︒ 2、供回水温度为55/45℃ 3 热负荷概算 3.1 热用户热负荷概算 采用面积热指标法Qn’=q f﹡F×10-2 Qn’—建筑物的供暖设计热负荷，单位w; F —建筑物的建筑面积，单位m2 q f —建筑物供暖面积热指标，w/m2 4 热交换热站设计
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W 2.5MPa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。 3.2 工程的初步设计管道安装温度取10C,管道最高运行温度130C, 那么管道 的安装温差为120C。为了提高管网的安全稳定性，同时降低工程造价，本工程采用预制直埋保温管的电预热方式，电预热到 70C安装，那么管道的安装温差为60C。 根据现场踏勘，在确认管线敷设完全可以躲开自来水井、污水井、雨水井、电力井等障碍物的前提下，确定了本工程的管线 路由（如图所示）。本工程平均管顶埋深为 1.5m，管道坡度变 化不小于2%。，高点设置放气井，低点设置放水井。
3．自然补偿 3．1 利用管道自然弯曲形状（或设计成L或Z管道）所具有的柔性，补偿其管道自身的热胀和端点的位移称之为自然补偿。 蒸汽直埋管道正是在温度变化时，弯管部分塑性变形和一定量的弹性变形实现管道的自然补偿的。 热力管道热伸长量ΔL=a(t 2-t 1 )L mm a——管道在相应温度范围内的线胀系数 mm/m℃ L——管道长度 m t 1 ——管道安装温度℃ t 2 ——管道设计使用（介质）温度℃ 上式计算的管道伸长量ΔL是相对保守的，它没有考虑管道与其接触面（保温材料等）摩擦约束作用、相对位移影响等。 3．2 L型自然补偿 文献[8]提出 L 长≦0.85L kp 或（L 长 +L 短 ）/2≦0.85L kp L kp ——极限臂长，是L弯管的臂长达到L kp 时热胀和内压作用弯头处引起综 合应力达到安定性变形的极限值2σs。通常Q235，σs取80MPa。 此与L=1.1x[(ΔLDw)/300]1/2计算结果基本一致。 对于绝大多数蒸汽直埋保温管多采用钢外套或玻璃钢/钢外套管形式，这不同于架空软质外套保温，要求工作管除自身应力满足安全需要外，外护管还必须有足够空间，保证工作管道的膨胀或位移不受外套管的阻碍、限制，同时保证绝热效果良好。这就在某些工况下，要求设有补偿直管段（较通常管径扩大的直管段）或补偿弯头（偏心补偿驼背弯头）等。 3．3 Z型自然补偿 文献[8]提出最小短臂长度L min 概念 L min =0.8x0.65(ΔLDw) 1/2 m L 长≦0.85l kp L 短 ≧1.15 L min 同时满足上两式要求，才能保证管道塑性变形不超过安定范围。即短臂不过短，刚度不过大，不引起强度破坏或疲劳破坏。 Z型也可按两个L型进行补偿计算。 3．4 图解L型补偿 随着科技进步，蒸汽直埋保 温管设计结构有新的发展，可位 移固定墩问世应用（1998）。文 献[5]介绍了在不考虑弯管柔性 系数和应力加强系数情况下，利 用经验绘制的图表可迅速的对L 管道进行柔性补偿判断，确定 长、短臂尺寸。此石化系统应用 广泛，也满足热力无分支管道使 用。 L 短=k L 长 k值由图1查出
关于管道方形补偿器的计算与安装 作者：高勋崔荣帅王智勇顾芳丽 来源：《科技与企业》2016年第06期 【摘要】为了热力管道的安全运行，在相应的位置需设置补偿器。本篇从三个方面，阐述了了方形补偿器的相关知识，包含方形补偿器的介绍，计算和安装。 【关键词】方形补偿器；计算；安装 热力管道常因管道内介质的温度与安装时环境温度的差异而产生伸缩。而且因为热力管道本身工作温度的高低，也会促使管道的伸缩变形。为了促使温度变形的释放和温度应力的消除，保证热力管道的可靠运行，必须根据热力管道的热伸长量及应力的计算合理地布置补偿装置或补偿器。热力管道常用的补偿方式有两种：自然补偿装置和补偿器。管道系统中弯曲部件
的转角不大于150度时均可做为自然补偿装置，其特点是简单可靠。下面就方形补偿器的计算和应用分别予以介绍。 1、方形补偿器的介绍 方形补偿器通常用无缝钢管煨制或机制弯头组合而成，尺寸较小的可用一根管子煨制，大尺寸的可用二根或三根管子煨制。由于补偿器工作时，其顶部受力最大，因而顶部应用一根管子煨制，不允许焊口存在。方形补偿器具有以下优点：制造简单方便，常用无缝管煨制或机制弯头组合；可以自由安装，既可以在水平方向进行安装，又可以在垂直方向进行安装；有较小的轴向推力；较大的补偿能力，运行可靠，基本上不需要进行维修，使用时间长，使用期限等于管道使用年限；不需要设置管道维修平台；适用范围广，可以适用任何工作压力及任何热媒介质的供热管道。 方形补偿器的弯曲半径R=1.5DN，补偿器两端直管自由长度（导向支架至补偿器外伸臂的距离）为40DN。方形补偿器根据边长和臂长的比值不同而分为四种类型，如图1所示。根据提供的管径，和计算的热伸长量，可对各类型方形补偿器的尺寸和补偿能力查表直接选型，在此我们确定选用2型补偿器的形式。 2、方形补偿器的计算 方形补偿器是应用非常普遍的热力管道补偿器。计算时，通常需要确定：方形补偿器所补偿的伸长量，选择方形补偿器的形式和几何尺寸。利用弹性中心法对方形补偿器的计算及步骤简单介绍如下。 2.1管道伸缩量的计算 有一热油管道，设计压力为1.6MPa，，管道运行温度为200℃，安装时环境温度为10℃，管径为DN400mm，材质为碳钢，两固定支架之间的长度为56m，如果确定为2型方形补偿器，确定方形补偿器的尺寸及应力。 根据以上公式，计算得到的方形补偿器数据如图2所示 3、简述方形补偿器的安装 方形补偿器在安装前，应检查补偿器是否符合设计要求，补偿器的三个臂是否在一个水平上，安装时用水平尺检查，调整支架，使方型补偿器位置标高正确，坡度符合规定。完成两固定支架之间的管道安装并牢固的固定以后，在系统未投入运行的情况下进行补偿器的安装。一般来说，在两固定支座的中间位置安装方形补偿器。设置固定支座的目的：用于支撑管道的重量；消除管道的热膨胀造成膨胀节变形产生的对管线的轴向反作用力。因此必须把固定支座和
直埋蒸汽管道热补偿设计分析 摘要：直埋蒸汽管道因具有施工进度快、保温性能好、工程造价低、节约建筑 材料等优点而得到了越来越广泛的应用。本文依据《城镇直埋供热蒸汽管道技术 规程》，并结合工程实例对直埋蒸汽管道的设计进行分析。 关键词：直埋管道；热补偿；固定架；推力 一、直埋蒸汽管道技术发展概况 蒸汽管道由于输送的介质温度高，管道热位移大，不能采用热水管道的保温 材料和保温结构形式进行直埋。在热水管道直埋技术发展的基础上，国内厂商研 发出了适合高温蒸汽管道直埋敷设的保温材料和保温结构形式，并已大量应用到 实际工程中。 二、直埋蒸汽管道热补偿设计 2.1 直埋蒸汽管道热补偿器 直埋蒸汽管道的热补偿形式和架空管道的热补偿形式基本相同。直埋管道的 走向和布置首先应考虑管道本身的自然补偿，当自然补偿不能满足要求时，再用 补偿器补偿。由于受到保温结构的限制，管网直段一般采用直埋式轴向型补偿器。补偿器和工作管一样，采用外套管全封闭形式。通常轴向型波纹补偿器都布置在 固定架旁边以防止轴向失稳。当弯头处采取自然补偿的方式时，要求弯头及其两 侧一定长度的管道有足够的轴向位移及径向位移空间。 2.2 直埋管系的补偿分段原则 用固定支架把管系分成若干管段，每个管段的伸缩由这个管段内的补偿器来 吸收，称为分段补偿。 （1）较长直管段分段原则 由于管道埋在土中，它的伸缩受到泥土的阻力，阻力的大小与分段的长短有关。分段越长受到的阻力越大。在某个长度下，阻力在管截面上产生的应力达到 材料的许用应力时，这个长度称为最大安装长度。一般的分段原则是：每段相对 泥土可伸缩的管段长度≤最大安装长度最大安装长度参考表： （2）对于有分支和拐弯的关管道分段原则 对于直埋管道，分支管、弯管有整体横向位移时，必然受到很大的泥土阻力，当其超过材料承受能力会造成破坏。所以一般在分支管和拐弯处设置固定支架， 不让其移动。如果不能固定，需采取相应的缓冲措施，保护三通和弯头。 三、工程实例计算 现以我院承担设计的某直埋蒸汽管道为例进行分析、计算。 本工程采用Ø89×4的无缝钢管，输送介质P=0.7MPa，T=200℃的过热蒸汽。 管道采用直埋敷设，管道直段热补偿采用直埋外压式波纹补偿器。 图中管线直管段 55米。根据上述2.2直埋管系的补偿分段原则，拟将固定架 设置如下两种方案进行分析比较。 3.1方案1计算 如下图，方案1中直管段补偿器靠近3号次固定支架对称布置。下面分别计 算2号，4号主固定支架推力和3号次固定支架推力，计算如下。 补偿器的主要参数如下： （1）总刚度：KW=139N/mm；补偿量：△x=82mm；补偿器总长：L=817mm
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ΔLmm与管道原长Lm之比;即ε=■常用钢材的弹性模量E=2×10-6kg/cm2;一般碳钢管的线膨胀系数ɑ=12×10-6mm/m.℃;则热应力的计算公式可简化为σ=2×106×12×10-6×Δt=24.Δtkg/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..在这三个因素中;温差是影响热应力的最主要因素.. 1.3 管道的轴向推力计算 管道的轴向推力就是管道在断面上受热时所受到的纵向总压力;其计算公式为：P=σ.F..
热力管道的补偿类型和方式 热力管道的补偿方式有两种：自然补偿和补偿器补偿。 1．自然补偿 自然补偿就是利用管道本身自然弯曲所具有的弹性，来吸收管道的热变形。管道弹性，是指管道在应力作用下产生弹性变形，几何形状发生改变，应力消失后，又能恢复原状的能力。实践证明，当弯管角度大于30°时，能用作自然补偿，管子弯曲角度小于30°时，不能用作自然补偿。自然补偿的管道长度一般为15～25m，弯曲应力бbw不应超过80MPa。 管道工程中常用的自然补偿有：L型补偿和Z型补偿。 2．补偿器补偿 热力管道自然补偿不能满足，应在管路上加设补偿器来补偿管道的热变形量。补偿器是设置在管道上吸收管道热胀冷缩和其他位移的元件。常用的补偿器有方形补偿器、波纹管补偿器、套筒补偿器和球形补偿器。 （1）方形补偿器。方形补偿器是采用专门加工成U型的连续弯管来吸收管道热变形的元件。这种补偿器是利用弯管的弹性来吸收管道的热变形，从其工作原理看，方形补偿器补偿属于管道弹性热补偿。 方形补偿器由水平臂、伸缩臂和自由臂构成。方形补偿器是由4个90°弯头组成，其优点是：制作简单，安装方便，热补偿量大工作安全可靠，一般不需要维修；缺点是：外形尺寸大，安装占用空间大，不太美观。 方形补偿器按其外形可分为Ⅰ型－标准式（c＝2h），Ⅱ型－等边式（c＝h），Ⅲ型—长臂式（c＝0.5h），Ⅳ型－小顶式（c＝0），其中Ⅱ型、Ⅲ型最为常用。制作方形补偿器必须选用质量好的无缝钢管揻制而成，整个补偿器最好用一根管子揻成，如果制作大规格的补偿器也可用两根弯管或三根弯管焊制，方形补偿器不宜用冲压弯头焊制而成。焊制方形补偿器的焊接点应放在外伸臂的中点处，因为此处的弯矩最小，严禁在补偿器的水平臂上焊接。焊制方形补偿器时，当DN ≤200mm时，焊缝与外伸臂垂直，当DN＞200mm时，焊缝与轴线成45°角。（2）波纹管补偿器。波纹管补偿器又称波纹管膨胀节，由一个或几个波纹管及结构件组成，用来吸收由于热胀冷缩等原因引起的管道或设备尺寸变化的装置。波纹管补偿器具有结构紧凑、承压能力高、工作性能好，配管简单、耐腐蚀、维修方便等优点。 波纹管材料。波纹管补偿器是采用疲劳极限较高的不锈钢板或耐蚀合金板制成
供热一次网无补偿直埋管道的设计及计算 摘要：供热管道无补偿直埋敷设经济性和实用性都很高，在实际工程中遇到的一些问题进行总结，有助于指导以后的设计及施工。 关键词：无补偿直埋敷设；三通；锚固段；检查井 1.概述 几十年来，我国的供热管道沿袭采用地沟敷设，但是地沟敷设存在许多的问题。为了解决这些问题，国外的一些技术发达国家早在20世纪30年代就开始研究和应用直埋敷设代替地沟敷设的供热方式，我国从20世纪80年代开始应用这一技术。为了满足城市集中供热管网直埋敷设的工程的需求，整体提高供热管道直埋敷设的设计质量，减少固定墩补偿器用量，降低工程造价，减少热损失节约能源，增加管网的可靠性和使用寿命，满足美观和减少占地的要求，工程实际中常采用无补偿直埋敷设。 2.介绍 无补偿直埋敷设是不采取人为的热补偿措施的直埋敷设方式，即不采用固定墩或固定支架和补偿器，利用管网本身的弯头或三通来补偿管道伸缩量。 3.计算时需要考虑的问题 3.1总体需考虑的计算 管线计算包括管线驻点和锚固段位置计算、弯头应力计算、竖向弯头应力验算管线任意点伸长计算、弯臂软回填或空穴长度计算、过渡段长度计算、最大允许过渡段长度计算、摩擦力计算、轴向力计算、管道的臂厚的计算、水力计算和热损失计算等。 3.2循环温度的选取 在实际计算中，循环计算最低温度取安装温度而非回水温度，全年运行时取30℃，只在供暖期运行时取10℃。为了保证管道允许锚固段的存在，按照弹塑形分析法，对于相同的管径，在不同的设计压力下，其允许的最大温差不同，设计的循环供水温度应小于允许最高的温度，循环最高温度选热网设计供水温度。 3.3驻点的计算 管道的驻点位置计算是重点。在工程实际中，往往要求设计人员提供弯头的曲率半径和三通承受的轴向力，在计算中应该首先计算驻点的位置，当管段长度小于两倍的过渡段长度时，管段中存在驻点。驻点位置的确定需要根据驻点处的受力平衡来确定，即驻点两侧的摩擦力和弯头的轴向力之和相等，驻点的位置的确定需要采用迭代法。 式中 ---驻点两侧的过渡段长度，m L ---直管段的总长度，m ， ----驻点两侧的过渡段的平均单位长度的摩擦力， -----为管道轴向力 N 其中弯头的轴向力与弯头的两臂长度有关。在管道出现变径时，管道的摩擦力实际上是驻点两侧各种规格管道单位长度摩擦力的平均值，根据每次迭代得到的驻点位置重新确定两侧的平均摩擦力的值。当前后两次迭代过程的弯头轴向力的相对误差小于等于10%就可以认为收敛了。 3.4直埋管的稳定性验算
供热简单知识 1.供热系统：供热系统分一次和二次供热系统，一次由热源单位来提供热源，二次是经过换热站对用户采暖供热（蒸汽系统除外）,我公司分东西部供热系统。 2.热量计算公式：Q=C*G(T2-T1)÷1000 二次网流量选择原则：G=KW*0.86*1.1/（T2-T1） (地热温差取10℃；分户改造取15℃；二次网直连取25℃)。 采暖期用热：Q*24*167*0.64 分户估算水量：一般情况下为3-3.5KG/㎡ 老式供暖水量：一般情况下为2-2.5KG/㎡ 地热供暖水量：一般情况下为3.5-5KG/㎡，根据外网负荷确定。 根据45W,50W,55W计算流量情况能得出调整水平关系。可以实际计算。 3.一、二次网的热量相等： Q1=Q2，C1*G1*(T22-T21)=C2*G2*(T22'-T21'),水C1=C2， 一次网温差一般取45℃，直连系统一般选用25℃。但要和设计联系在一起，高值也可取65℃。从公式看出温差和流量决定一、二次网热量计算。 4.板式换热器系统阻力正常范围应在5-7ｍH2O
5.民用建筑室内管道流速不大于1.2m/s。 6.压力与饱和水温度关系： 7.单位换算：W=1J/S 例子：45W/㎡的采暖期的耗热量 45*3600*24*167*0.64=0J 变成GJ: 0÷00=0.41555GJ/㎡ 8.比摩阻：供热管路单位长度沿程阻力损失。若将大管径改为小一号管径，比摩阻增加1-2倍。 9.集中供热管网布置与敷设：管网主干线尽可能通过热负荷中心；管网力求线路短直；管网敷设应力求施工方便，工程量少；在满足安全运行、维修简便前提下，应节约用地；在管网改建、扩建过程中，应尽可能做到新设计的管线不影响原有管线正常运行；管线一般应沿路敷设，不应穿过仓库、堆场以及发展的预留地段；尽可能不通过铁路、公路及其他管线、管沟等，并适当注意整齐美观等，还有许多这里不做介绍。 管网布置有四种形式： A：枝装布置，B：环装布置，C：放射布置，D:网络布置。