Оптимизация нагрузок на трубопроводные системы Часть IV
Тепловое расширение или сжатие
Тепловое расширение или сжатие элементов трубопроводных систем чаще всего происходит в период заполнения трубопроводов продуктом. Разница между температурой окружающей среды и устойчивой рабочей температурой жидкости в некоторых технологических процессах может быть весьма существенной.
Имея в распоряжении два ключевых температурных параметра, инженер может с достаточной точностью прогнозировать величину линейных изменений системы в целом, включая трубы, клапаны, фланцы воротниковые и насосное оборудование. При эксплуатации трубопроводов на открытом воздухе необходимо учитывать также сезонные колебания, нагрев от солнечного излучения и другие погодные факторы.
Несмотря на то, что комплексные системы весьма сложны для анализа, игнорирования факторов температурного расширения может иметь губительные последствия для работоспособности оборудования. В общем случае расчет линейного расширения можно производить, используя следующую формулу:
∆L = α · l · (tmax – tc), мм
Где:
α – коэффициент линейного теплового расширения материала трубы (определяется физическими свойствами)
tmax — максимальная температура продукта, перекачиваемого через трубопровод °C.
tс — температура воздуха в помещении или на открытом воздухе °C.
L – Протяженность линейного участка трубы
Также как и в случае реакции трубопровода на гидравлическое давление, жестко закрепленный конец трубы в непосредственной близости от фланца воротникового на всасывающем патрубке насоса может снизить влияние температурных расширений (при условии, что противоположный конец трубы не имеет жесткой фиксации в осевом направлении, или в системе имеются гибкие компенсаторы).
Нередко трубопроводные системы используются для транспортировки различных жидкостей в широком диапазоне температур. В подобных случаях игнорирование фактора температуры может легко привести к трещинам в корпусе насоса и другим проблемам.
Методы математического моделирования и специальное программное обеспечение позволяет достаточно точно произвести анализ трубопровода с учетом конкретных характеристики продукта, конструктивных особенностей системы и окружающей среды. В результате анализа инженер должен убедиться, что насос, трубы, фланцы воротниковые, опорная плита насоса и элементы, удерживающие трубы, взаимодействуют приемлемым образом.