Компенсация температурных деформации

Коэффициент линейного температурного расширения для полиэтилена в зависимости от его плотности и температуры может быть в 8-40 раз больше, например, чем у стали. Это обстоятельство повышает требования к трубопроводам из полимерных материалов в вопросе компенсации температурных удлинений.

Компенсация температурных удлинений может быть обеспечена либо соответствующей формой трубопровода, либо использованием компенсаторов.

Для пластмассовых трубопроводов компенсаторы изготовляются из того же материала, что и трубы; конструкции пластмассовых компенсаторов подобны металлическим.

По принципу действия конструкции компенсаторы можно разделить на две основные группы:

1. Гибкие компенсаторы, которые воспринимают температурные удлинения благодаря деформации изгиба или кручения участков трубопровода различной геометрической формы.
2. Осевые компенсаторы скользящего типа, которые гасят температурные удлинения при помощи простого перемещения труб, изменяющих свою длину, во внутрь корпуса компенсатора через сальниковые уплотнения. Подобными компенсаторами могут служить соединительные части с резиновыми уплотнителями. Компенсаторы этого типа являются наиболее простыми, но они обладают сравнительно небольшой компенсирующей способностью.

При внутренней прокладке пластмассовых трубопроводов различного назначения компенсация температурных удлинений осуществляется обычно П-образными компенсаторами, согнутыми из этих труб, а также за счет собственной гибкости труб (например, самокомпенсация на углах поворота).

П-образные компенсаторы обладают рядом достоинств: большой компенсирующей способностью, простотой изготовления, отсутствием необходимости в надзоре и обслуживании; последнее обстоятельство позволяет устанавливать их в малодоступных местах.

Увеличение гидравлических сопротивлений трубопровода и дополнительный расход труб являются недостатками П-образных компенсаторов.

Компенсация температурных удлинений пластмассовых и металлических трубопроводов не имеет принципиальных отличий. Поэтому теоретические положения и расчетные формулы для компенсаторов металлических трубопроводов применимы и для пластмассовых трубопроводов. Существенно изменяются только следующие характеристики материала: модуль деформации, коэффициент температурного расширения и допускаемые напряжения.

Пластмассовые трубопроводы с гибкими компенсаторами и самокомпенсирующимися участками при наличии неподвижных закреплений представляют собой статически неопределимые системы. При изменении температуры в этих системах возникают усилия и напряжения, которые называют компенсационными. При расчете трубопроводов на прочность компенсационные напряжения алгебраически суммируются с напряжениями от весовой нагрузки, давления транспортируемой жидкости и других внешних сил. Расчет различного типа компенсаторов предусматривает определение величин внутренних усилий и напряжений в зависимости от перепада температур, конфигурации и размеров компенсаторов.

Для решения статически неопределимых систем трубопроводов принципиально применимы все методы механики стержневых систем, в частности метод сил. При расчете плоских простых трубопроводов находит широкое применение метод упругого центра, который позволяет упростить решение статически неопределимых систем трубопроводов.

Включение в систему пластмассового трубопровода компенсаторов существенно снижает продольное температурное усилие. Однако создаваемая компенсатором упругая сила отпора и продольное усилие, возникающее за счет трения в местах крепления, могут достигать значительной величины; это необходимо учитывать в расчете.

Расчет полиэтиленовых трубопроводов на жесткость и прочность пластмассовых трубопроводов при горизонтальной прокладке Полиэтиленовые трубы Гидравлический расчет трубопроводов из чистого и наполненного полиэтилена. Часть 1