波纹管补偿器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。

• 热水回水同程管道：

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）＝1.04 MN，为伸力；

P下=σF1＝σ×Л/4×（D2-d2）＝1.04 MN，为伸力。

• 热水回水管道：

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）＝1.04 MN，为伸力；

P下=σF1＝σ×Л/4×（D2-d2）＝0.267 MN，为伸力。

二、支架承重计算

１、需考虑以下因素：

管道规格及长度，求管道自重；

管道内充满水，求水重，密度1000kg/m³；

保温层厚度及密度，求保温层重；

运动的水流在弯头处的推力，求冲击力，按系数考虑。

２、减化的计算公式：

支架承受的荷载＝（管道重＋保温层重＋水重）×1.15

３、计算结果：

冷水给水管:

四层支架处的垂直荷载：42.5 KN

机房层支架承受的垂直荷载：22 KN

冷水回水管：

五层支架承受的垂直荷载：16 KN

二十层支架承受的垂直荷载： 32 KN

冷水回水同程管：

四层支架处的垂直荷载：42.5 KN

机房层支架承受的垂直荷载：32 KN

热水给水管：

四层支架处的垂直荷载：28.5 KN

机房层支架承受的垂直荷载：11.6 KN

热水回水管：

五层支架处的垂直荷载：11.5KN

二十层支架承受的垂直荷载：21 KN

热水回水同程管：

四层支架处的垂直荷载：27.5 KN

机房层支架承受的垂直荷载：21 KN

汇总表：