【正文】 增加而增加，超過屈服極限將發(fā)生過度變形而破壞。 塑性良好時 ， 初次施加自限性載荷不會直接導(dǎo)致破壞 。 —— 平面管系和立體管系由于幾何形狀的原因比直線管系有更大的柔性。 而彎管或焊接彎頭在彎矩的作用下，其 局部應(yīng)力卻有所增加 。 9 b\局部摩擦壓力損失 : 可按當(dāng)量長度法或阻力系數(shù)法進行計算： \\當(dāng)量長度法： iek DLgP ??? ?21025 ? ? ? △ Pk—— 局部摩擦壓力損失（ MPa）； Le—— 閥門及管件的當(dāng)量長度（ m）。 固定費用等于管道的投資費用乘以折舊率 操作費用為運轉(zhuǎn)泵 (壓縮機 )的費用。 （ 3）復(fù)核實際平均流速。 ? 對工藝用管道，不推薦選用 DN32/DN125的管道。 也不宜太高，以免加速管道磨損和沖蝕。 ? 對于大直徑、厚壁、合金鋼等管道，應(yīng)進行建設(shè)費用和運行費用方面的經(jīng)濟比較，取最佳值。 ? 操作情況不同的流體，應(yīng)按其性質(zhì)、狀態(tài)、和操作要求的不同，選用不同的流速。 管徑的確定 4 ?同一介質(zhì)在不同管徑情況下，雖然流速和管長相同，但是管道的壓力降卻可能相差較大。除另有規(guī)定或采用有效措施外，容易堵塞的流體不宜采用公稱直徑小于 25mm的管道。 （ 4）以實際的管子內(nèi)徑 Di與平均流速 v核算管道壓力損失，確認選用管徑。 7 8 單相流壓力損失計算 適用于輸送牛頓性流體的管道壓力損失的計算，包括直管的摩擦壓力損失和局部（閥門和管件）的摩擦壓力損失計算。 \\阻力系數(shù)法： gkP k21025 ????? k—— 阻力系數(shù) 10 管路熱膨脹與熱補償 11 實際的管系中，管道的轉(zhuǎn)彎處均采用煨制彎管或焊接彎頭，而不采用直角彎。 管道熱膨脹與柔性 12 管系的幾何形狀： 直線管道、平面管系和立體管系 。立體管系有更大的柔性，比相似條件下的平面管系中的熱應(yīng)力更小。 即外力載荷 ， 超過一定的限度會直接導(dǎo)致破壞 。 17 一次總體薄膜應(yīng)力 ? 遍布于整個管道的基本應(yīng)力 。 ? 因此一次彎曲應(yīng)力允許比總體薄膜應(yīng)力具有較高的許用應(yīng)力 。 例如 ? 在管道支架處或管道接管連接處由于外載產(chǎn)生的薄膜應(yīng)力 。 例如： 管道二次應(yīng)力驗算，主要考慮由于熱脹冷縮及其他位移受約束而產(chǎn)生的應(yīng)力，常稱為熱脹二次應(yīng)力。這是一個防止結(jié)構(gòu)過度變形的準(zhǔn)則。 二次應(yīng)力采用 安定性準(zhǔn)則 來限定其許用范圍。 ?若管道能自由伸縮，伸長量為： △ L=α（ t1t0） L=α〃 △ t〃L ?直管兩端固定。 T?T? 直線管系 塔 X3 X1 X2 a b 平面管系 立體管系 31 變形能 ??? ??? lll xxxxxx d2G I )(Td2E I )(Md2E A )(NUp222)d(D32πI 44p ??)d(DπI 44 ?? 64E 彈性模量 G 剪變模量 μ)2 ( 1EG ??)N(x)N(xM(x)M(x)T(x)T(x)dx 變形能 靜不定問題 回顧 1 32 卡氏定理 若管道變形能 U是載荷 P1P2….Pi的函數(shù)，則變形能對任一載荷 Pi的偏導(dǎo)數(shù)等于 Pi作用點沿 Pi作用方向的位移 ii pUδ???如對彎曲： ?? ????? ?????lldxxMEIxMdxEIxMiiii pppUδ )()(2)(2Pi O 靜不定問題 回顧 2 33 力法求靜不定 Pi O X1 Pi O Δ1P O X1 Δ1X 1 O 1 δ 11 正則方程，變形協(xié)調(diào)方程： Δ1P+X1δ11=0 n次靜不定： Δ1P+X1δ11+X2δ12+...+Xnδ1n=0 Δ2P+X2δ21+X2δ22+...+Xnδ2n=0 .......................................... ΔnP+X1δn1+X2δn2+...+Xnδnn=0 ijij lMM dxEI? ? ?iiP lMM dxEI?? ?iM第 i個力設(shè)為 1(Xi=1)時產(chǎn)生的彎矩 M 無支反力只有載荷時產(chǎn)生的彎矩 靜不定問題 回顧 3 34 例題 :如圖 的平面管系 ,管道正常工作溫度比安裝溫度高 ,計算管道應(yīng)力分布情況 .E,I , 均已知 . T??X3 X1 X2 a b A C B x y O X1=1 a b C A B 1 1 * ( ) ( )1 * 0 0 ( )M a y y a A CCB? ? ? ? ? ?? ? ? ?X2=1 a b A C B 2 1*1*()(( ))M b bb x bACBxC??? ? ? ???X3=1 a b A C B 3 1M ?231111 01 ( ) / 3BaAMM d l y a d y a E IE I E I? ? ? ? ???21212 001 [ ( ) ( ) * 0 ] / 2B a bAMM d l y a b d y b x d x a b E IE I E I? ? ? ? ? ? ?? ? ?2 2 2 32222001 [ ( ) ] ( 3 ) / 3B a bAMM d l b d y b x d x a b b E IE I E I? ? ? ? ? ? ?? ? ?23333 001 [ 1 1 ] ( ) /B a bAMM d l d y d x a b E IE I E I? ? ? ? ? ?? ? ?21313 001 [ ( ) 0 ] / 2B a bAMM d l y a d y d x a E IE I E I? ? ? ? ? ?? ? ?22323 001 [ ( ) ] ( 2 ) / 2B a bAMM d l b d y b x d x a b b E IE I E I? ? ? ? ? ? ?? ? ?35 X3 X1 X2 a b A C B x y O 11PT x b T?? ? ? ? ? ? ?22PT y a T?? ? ? ? ? ? ?33 0P T T?? ? ? ? ?此處的外力即為熱載荷，它產(chǎn)生的位移直接可得到 代入變形協(xié)調(diào)方程： Δ1P+X1δ11+X2δ12+X3δ13=0 Δ2P+X1δ21+X2δ22+X3δ23=0 Δ3P+X1δ31+X2δ32+X3δ33=0 3 2 21 2 3 03 2 2a a b ab T X X XE I E I E I? ? ? ? ? ?2 2 3 21 2 332 02 3 2a b a b b a b ba T X X XE I E I E I???? ? ? ? ?221 2 320022a a b b a bX X XE I E I E I??? ? ? ?線性方程組 ,易得解 , 根據(jù)支反力可以分別討論各段管內(nèi)溫差彎曲正應(yīng)力分布情況。 ? 溫度變化時管道系統(tǒng)的熱脹可能性稱為管系的柔性（或彈性） 。 ?符合下列條件之一的管道，也應(yīng)進行柔性計算： （ 1）受室外環(huán)境溫度影響的長距離無隔熱層管道； （ 2）管端附加位移大，不能用經(jīng)驗判斷其柔性的管道； （ 3）小支管與大管連接，且大管有位移并會影響柔性的判斷時，小管應(yīng)與大管同時計算。 化工管道布臵采用 多分支管系或環(huán)狀管系 等復(fù)雜結(jié)構(gòu)。 柔性系數(shù) ，是指彎管相對于直管在承受彎矩時柔性增大的程度。 45 應(yīng)力集中系數(shù)和柔性系數(shù)Ｋ 計算時把柔性系數(shù)加到變形系數(shù)計算式上即可： ijij lMMdxEIK? ? ? 其余力法方程不變，求得支反力和彎扭矩后算出關(guān)系的應(yīng)力值，然后再乘以應(yīng)力集中系數(shù)ｍ，有焊縫的還要除以焊縫系數(shù)，然后進行判據(jù)即可。 47 對于彎頭、三通等管件所產(chǎn)生的局部應(yīng)力的計算， 常采用： ?先計算該作用點的當(dāng)量合成力矩 ?再根據(jù)管件計算點的截面系數(shù)，計算出該點的位移應(yīng)力。 2 2 2E i i o O tM = ( i M ) + ( i M ) + M 50 3．計算點在直管上時 當(dāng)量合成力矩中的應(yīng)力增大系數(shù)應(yīng)取 1，并按照式（ 524）計算。 ebmB trW2)(??53 三．管道位移應(yīng)力計算 ? 平面內(nèi)、平面外彎曲 采用不同應(yīng)力增大 系數(shù) 時 : 異徑三通支管連接點處的位移應(yīng)力： BEE WM??WM EE ??其余管件相應(yīng)部位處的位移應(yīng)力： 54 ?當(dāng)平面內(nèi)、平面外彎曲采用 相同的應(yīng)力增大系數(shù) 時： 異徑三通支管連接點處的位移應(yīng)力： 其余管件相應(yīng)部位處的位移應(yīng)力： i—— 應(yīng)力增大系數(shù)，由附錄 D查取。不超過： σA=f ([σ]c+[σ]h) [σ]c— 金屬材料在冷態(tài)（預(yù)計最低溫度）下的許用應(yīng)力（ MPa) [σ]h— 金屬材料在熱態(tài)（預(yù)計最高溫度）下的許用應(yīng)力（ MPa) f — 管道許用位移應(yīng)力減小系數(shù)。 ?當(dāng)其柔性不滿足要求時，可采用相應(yīng)措施以改善管道的柔性。 L型補償器 Z型補償器 ? 二：人工補償器 專門設(shè)臵用于吸收管道熱膨脹的彎曲管段或伸縮裝臵 。 波紋管式補償器 GB/T127799C以及 GB/T1452593國家標(biāo)準(zhǔn) 63 64 ? 能吸收一個 軸向 位移 ?不能承受波紋管壓力推力 （ 1）單式軸向 65 通過波紋管的柔性變形來吸收管線軸向位移 。 ?主要用于因受地形限制不宜采用 Π型補償器的管道上。 應(yīng)用：同時兼?zhèn)浞季]的強度，黑四氟的低磨擦、易導(dǎo)熱的優(yōu)點。 88 由低硫膨脹石墨線編織而成，內(nèi)襯棉紗線增強。 石墨盤根 89 以純聚四氟乙烯分散樹脂為原料，先制成生料薄膜，再經(jīng)過捻線，編織成盤根。 膨脹四氟盤根：由 100％的純膨脹四氟線編織成。碳絲有較高強度，良好熱傳導(dǎo)，四氟和石墨又起潤滑，不會磨軸，能長期使用。 LT??ΔΔL管系總長度 ,m U管系相鄰支架間直線距離 ,m 管系膨脹量 ,mm ND 管公稱直徑 ,mm Δ92 熱力管線配管中，為提高管線熱補償能力，減小熱應(yīng)力，降低管道對管端設(shè)備的推力和力矩，常采用： 先將管道切去一段預(yù)定長度，安裝時拉緊就位，冷緊值的大小根據(jù)管系的應(yīng)力分析要求確定。對操作的方便，檢修的難易，生產(chǎn)的安全性等都起著極大作用。 管 墩 敷 設(shè) 是一種位臵較低的管架敷設(shè)。 3）管道敷設(shè)在以型鋼組合成的槽架上。 2）管溝敷設(shè) ? 分地下式和半地下式兩種。 管廊在裝臵中的位臵以能聯(lián)系盡量多的設(shè)備、管廊長度盡量短為宜。 ?公用工程管道 ?儀表管道和電纜 2．管廊上管道的布臵 應(yīng)考慮 —— 管徑、設(shè)備位臵、被輸物料性質(zhì)及熱應(yīng)力 等因素。 103 ?輸送低溫或不能受熱物料的管道，盡量遠離蒸汽管道或不保溫的管道，也不布臵在熱管道的上面。 104 ?管道經(jīng)人行道和道路上方時，不得安裝法蘭、閥門、螺紋接頭及帶填料的補償器等可能泄露的組成件； ?從管廊總管上引出的支管閥門要成行排列，設(shè)平臺來啟閉閥門； ?小直徑管道敷設(shè)在柱距較大的管廊上時，可由大直徑鄰管支承； ?高溫保溫管道應(yīng)設(shè)管托； ?關(guān)于熱補償 —— ? 盡量利用管道走向變化的自然補償。如管徑較大，可采用 45度彎管，以減少兩層的間距。 106 管道布置設(shè)計的一般要求 ?應(yīng)按照閥門結(jié)構(gòu)、工作原理、流向及制造廠的要求布臵 ?所有安全、減壓閥、控制閥，應(yīng)便于調(diào)整及維修，并留有抽出閥芯的空間。 ?換熱器等設(shè)備的可拆端蓋上，設(shè)有管口并需接閥門時，應(yīng)有可拆管段，切斷閥布臵在拆卸區(qū)的外側(cè)。 ?如果相同高度處有其它接口可以利用，可不另設(shè)排氣口或排液口。 ?設(shè)計時，所有排液口的最低點與地面或平臺的距離不宜小