Продольные термокомпенсаторы на магистрали пневмопочты

Установка термокомпенсаторов связана с необходимостью компенсации термического расширения/сжатия трубопровода. Источником термического расширения/сжатия могут являться как изменение температуры внутренней среды трубопровода (передача сильно нагретого воздуха по трубе), так и изменение температуры наружной среды (погодные условия, внешнее излучение).

Этапы монтажа термокопенсаторов:

Выбор системы термокомпенсаторов
Расположение якорных и динамических креплений.
Расчет термического расширения:
Монтаж с учетом температурных условий (холодное натяжение)

1. Выбор системы термокомпенсаторов

Тип системы термокомпенсатора зависит от локальных условий, таких как наличие опор.

Расположение компенсатора рядом с неподвижной (якорной) опорой

Расположение компенсатора посредине трубы между неподвижными якорными опорами

2. Расположение неподвижных и динамических креплений

При планировании трубопровода важно понимать необходимости разбивки трубопровода на сегменты, неподвижные друг относительно друга. При этом движение трубопровода внутри сегмента происходит относительно (1) неподвижных (якорных) и (2) динамических опор.

Неподвижные (якорные) крепления позволяют разделить трубопровод на отдельные динамические участки, неподвижные относительно друг друга. Они также позволяют ограничить и контролировать объем движения всего трубопровода. Якорные крепления должны иметь конструктив, позволяющий выдерживать все виды нагрузок. Динамические крепления позволяют трубе перемещаться по оси и предотвращают вспучивание трубопровода.

Существует общее правило расположения динамических опор, общее для всех типов трубопроводов:

Вспучивание трубопровода при нагрузке в отсутствии динамических опор

Схемы монтажа:

Компенсатор, расположенный рядом с главным якорем

Компенсатор, расположенный посредине трубопровода

Два и более компенсаторов с применением промежуточных якорей

Сопротивление якорных опор:

Чтобы движение трубы поглощалось компенсатором, концы трубы должны быть жестко закреплены. Главный якорь должен выдерживать статическое давление (учитывая тестирование) трубопровода и жесткость гофры компенсатора. Промежуточный анкер в идеале подвергается равноценным нагрузкам с обеих сторон, однако рекомендуется рассчитывать сопротивление промежуточного якоря как произведение жесткости гофры на ее полное удлинение.

Пример расчета статического давления трубопровода:

250 мбар (однофазный компрессор) создает усилие 0.25 кг * кв. см

Усилие в трубе диаметром 110 мм ~ 0,25 * 2 π * r2 = 4.7 кг

3. Расчет термического расширения для магистрали из различных материалов

ПВХ

Базовая длина, м	Температура 1 °C	Температура 2 °C	Удлинение, мм	Окончательная длина, м
100	-20	-15	40	99,68
100	-15	-10	40	99,72
100	-10	-5	40	99,76
100	-5	0	40	99,8
100	0	5	40	99,84
100	5	10	40	99,88
100	10	15	40	99,92
100	15	20	40	99,96
100	Комнатная температура			100,00
100	20	25	40	100,04
100	25	30	40	100,08
100	30	35	40	100,12
100	35	40	40	100,16
100	40	45	40	100,2
100	45	50	40	100,24
100	50	55	40	100,28
100	55	60	40	100,32

Формула для расчета удлинения ПВХ труб:
ΔL ПВХ (мм) = 0.08 * °C * Lтрубопровода (м)

Изменение на 5 ° C на 100 м двигает ПВХ трубу на 4 см.

ПЭВП

ΔL ПЭВП (мм) = 0.13 * °C * Lтрубопровода (м)

Сталь

Изменение на 5 ° C на 100 м двигает стальную трубу на 8 мм

ΔL сталь (мм) = 0.016 * °C * Lтрубопровода (м)

4. Монтаж с учетом температурных условий (холодное натяжение)

Продольно-осевое движение компенсатора как правило происходит наполовину в сторону сжатия (-Δ/2) и наполовину в сторону расширения (+Δ/2). Максимальная эффективность компенсатора достигается при его работе как на сжатие так и на расширение. Для продления срока службы гофры компенсатора монтаж лучше всего производить с учетом т.н. холодного натяжения.

Δ – общее удлинение трубопровода [мм]
L0 – свободная длина компенсатора [мм]
L – установочная длина компенсатора [мм]
t max – максимальная температура на участке [°C]
t min – минимальная температура на участке [°C]
t уст. – температура на участке при установке [°C]