供热管道应力计算ppt课件.ppt

第十四章第十四章 供热管道的应力计算供热管道的应力计算 §14-1 概述概述 供热管道应力计算的义务是计算供热管道由内压力、外部荷载和供热管道应力计算的义务是计算供热管道由内压力、外部荷载和热胀冷缩引起的力、力矩和应力，从而确定管道的构造尺寸，采取热胀冷缩引起的力、力矩和应力，从而确定管道的构造尺寸，采取适当的补偿措施，保证设计的供热管道平安可靠并尽能够经济合理适当的补偿措施，保证设计的供热管道平安可靠并尽能够经济合理进展应力计算时，主要思索以下荷载所引起的应力：进展应力计算时，主要思索以下荷载所引起的应力：1.1.由于管道内的流体压力〔简称为内压力〕作用所产生的应力由于管道内的流体压力〔简称为内压力〕作用所产生的应力2.由于外载负荷作用在管道上所产生的应力外载负荷主要是管道由于外载负荷作用在管道上所产生的应力外载负荷主要是管道自重〔管子、流体和保温构造的分量〕和风雪载荷〔对室外管道〕自重〔管子、流体和保温构造的分量〕和风雪载荷〔对室外管道〕3.由于供热管道热胀冷缩所产生的应力由于供热管道热胀冷缩所产生的应力§14-1 概述概述 根据危害程根据危害程度的不同分度的不同分一次应力一次应力二次应力二次应力峰值应力峰值应力管管道道应力力计算算的的主主要要工工程程1.选定或校核钢管壁厚；选定或校核钢管壁厚；2.确定活动支座的最大允许间距。

确定活动支座的最大允许间距3.分析固定支座受力情况，计算其受力大小；分析固定支座受力情况，计算其受力大小；4.计算供热管道的热伸长量，确定补偿器计算供热管道的热伸长量，确定补偿器 的构造尺寸及其弹性力等的构造尺寸及其弹性力等§14-2 管壁厚度及活管壁厚度及活动支座支座间距确距确实定定 一、管壁厚度确实定一、管壁厚度确实定 供热管道的内压力为一次压力接受内压力的实际计算壁厚，供热管道的内压力为一次压力接受内压力的实际计算壁厚，应按下式计算：应按下式计算：式中式中——管子实际计算壁厚，mm；——计算压力，MPa；——管子外径，mm——钢材在计算温度下的根本许用压力，MPa；——纵向焊缝减弱系数§14-2 管壁厚度及活管壁厚度及活动支座支座间距确距确实定定 管子的计算壁厚和取用壁厚，应按如下方法确定：管子的计算壁厚和取用壁厚，应按如下方法确定：式中式中——管子的管子的计算壁厚，算壁厚，mm；；——管子壁厚附加管子壁厚附加值，，mm在任何情况下，计算采用的管子壁厚附加值在任何情况下，计算采用的管子壁厚附加值C不得小于不得小于0.5mm根据钢管规格选用壁厚，取用壁厚根据钢管规格选用壁厚，取用壁厚S值，应不小于管子计算壁厚。

值，应不小于管子计算壁厚如知管壁厚度，进展应力验算时，由内压力产生的折算应力，如知管壁厚度，进展应力验算时，由内压力产生的折算应力，不得大于钢材在计算温度下的根本许用压力不得大于钢材在计算温度下的根本许用压力§14-2 管壁厚度及活管壁厚度及活动支座支座间距确距确实定定 内压折算应力，按下式计算：内压折算应力，按下式计算：式中式中——管子外径，管子外径，mm——验算算时的管子壁厚附加的管子壁厚附加值二、活动支座间距确实定二、活动支座间距确实定 在确保平安运转前提下，应尽能够扩展活动支座的间距，以节约供热在确保平安运转前提下，应尽能够扩展活动支座的间距，以节约供热管线的投资费用管线的投资费用活动支座的最大间距〔允许间距〕，通常按强度条件和刚度条件来定活动支座的最大间距〔允许间距〕，通常按强度条件和刚度条件来定§14-2 管壁厚度及活管壁厚度及活动支座支座间距确距确实定定 〔一〕按强度条件确定活动支座的允许间距〔一〕按强度条件确定活动支座的允许间距 供热管道支撑在活动支座上，管道断面接受由内压和继续外载产生的供热管道支撑在活动支座上，管道断面接受由内压和继续外载产生的一次应力。

其二者之和同样应不得大于钢材在计算温度下的根本许用应力值一次应力其二者之和同样应不得大于钢材在计算温度下的根本许用应力值 支撑在多个活动支座上的管道，可视为多跨梁根据资料力学中均匀载荷的多跨梁，其弯矩如图14-1所示最大弯矩出如今活动支座处根据分析，均匀荷载所产生的弯矩应力，比由于内压和继续外载所产生的轴向应力大的多§14-2 管壁厚度及活管壁厚度及活动支座支座间距确距确实定定 在活动支座处，得：在活动支座处，得：因此因此思索供热管道得塑性条件，供热管道活动支座的允许间距可按下式计算：思索供热管道得塑性条件，供热管道活动支座的允许间距可按下式计算：——供供热管道活管道活动支座的允支座的允许间距，距，m；；——管材的管材的许用外用外载综合合应力，力，MPa；； 按附按附录14-3确定；确定；——管子断面抗弯矩，管子断面抗弯矩，cm2——管子横向管子横向焊缝系数，系数，见表表14-2；；——外外载负荷作用下的管子荷作用下的管子单位位长度的度的 计算分量，算分量，N/m式中式中§14-2 管壁厚度及活管壁厚度及活动支座支座间距确距确实定定 对于地下敷设和室内的供热管道，外载荷重是管道的分量〔对蒸汽管包括管子荷保温构造的分量，对水管还要加上水的分量〕。

对于室外架空敷设的供热管道，q值还应该思索风载荷的影响〔二〕按刚度条件确定活动支座的允许间距〔二〕按刚度条件确定活动支座的允许间距 管道在一定的跨距下总有一定的挠度根据对挠度的限制而确定活动支座的允许间距，称为按刚度条件确定的支座允许间距 对具有一定坡度i的管道，如要求管道挠曲时不出现反坡，以防止最低点处出现积水排不出或防止在蒸汽管道启动时产生水击，就要保证管道挠曲后产生的最大角应变不大于管道的坡度〔见图14-2管线1所示〕 根据资料力学中受均匀载荷的延续梁的角应变方程，可得出结论：如管道中根据资料力学中受均匀载荷的延续梁的角应变方程，可得出结论：如管道中间最大挠度等于或小于间最大挠度等于或小于0.25iL值那么管道不会出现反坡，即满足如下方程式：值那么管道不会出现反坡，即满足如下方程式：§14-2 管壁厚度及活管壁厚度及活动支座支座间距确距确实定定 同样，思索供热管道塑性条件，不允许有反坡的供热管道活动支座间的最大允许间距可按下式确定：式中式中——管道的坡度；管道的坡度；——管道断面管道断面惯性矩，性矩，m4〔〔见附附录14-3〕；〕；——管道管道资料的料的弹性模量，性模量，N/m2。

——外外载负荷作用下管子的荷作用下管子的单位位长度的度的计算分量，算分量， N/m§14-2 管壁厚度及活管壁厚度及活动支座支座间距确距确实定定 对热水管道存在反坡也不会影响运转因此，也可采用控制管道的最大允许挠度的方法，来加大活动支座的允许间距管道的最大允许挠度应控制在〔0.02～0.1〕DN以内，此时可用以下方程组确定：——活活动支座的允支座的允许间距，距，m；；——管道活管道活动支座到管子最大支座到管子最大挠曲面的曲面的间隔，隔，m——管子的管子的刚度，度， ；；——单位管位管长的的计算分量，算分量，——最大允最大允许挠度，度，——管子坡度管子坡度根据以上两式子，用试算法求解，直到根据以上两式子，用试算法求解，直到 为止。