Главная  Переработка нефти и газа 

Скачать эту книгу

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 [ 28 ] 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121

этому закону и распределяются неравномерно. Величина кольцевых напряжений в кривых трубах определяется по формуле

ргва 2Д + ГПН sin а

В + Гцк sin а

Ок =

(4.1)

кольцевые напряжения в кривой трубе в кГ/см; внутреннее давление в кГ/см; внутренний радиус трубы в см; толщина стенки криво!! трубы в см; радиус изгиба колена в см;

це11тральный угол, определяющий положение точки на поперечном сечении кривой трубы, в которой нодсчитываются напряячепия (рис. 29).

Из фор.мулы (4. 1) видно, что нри угле а = 270 (sin а = -1), е. на вогнутой части колена, кольцевые напряжения достигают

где а„ - Р

Гвв б

Рис. 29. 1Толожс>]1И(! цоптрального угла Рис. 30. Эпюра 1)ас11родолсиия коль-для опредсмешгя напряжений в кри- ценых напряжений в кривых тру-вых трубах. бах под воздействием внутреннего

давления.

максимума и, наоборот, при угле а = 90 (sin а = -j J), т. е. на выпуклой CTopojre кривой трубы, они имеют минимальное значение. По оси изгиба кривой трубы, т. е. при а, равнод! О и 180° (sin а = 0), кольцевые напряжения в кривой трубе равны напряжениям в прямой трубе, исчисленныл! по обычной котельной формуле. Эпюра распределения кольцевых напряжений по сечению кривой трубы показана на рис. 30.

Из этой формулы следует также, что для обеспечения равно-прочности трубопроводных систем, которые рассчитаны на полное использование несущей способности труб, толщина стенок колеп должна быть больше толщины стенок труб. Если это условие невыполнимо, рекомендуется применять колена с радиусом изгиба, равным двум диаметрам трубы (Л = 2).

В табл. 20 приведены значения коэффициентов увеличения кольцевых напряжений в кривых трубах по сравнению с прямыми.

Таблица 20

Значения коэффициентов увеличения и уменьшения нанряжений в кривых трубах

§ 27. Расчет гибкости кривых труб

При расчете трубопроводных систем на садгокодтопсацию температурных деформаций необходимо определять гибкость колен агри изгибе.

Впервые с особенностью изгиба кривых труб столкттулся Бантлин, который при испытании компенсаторов обнаружил, что гибкость гнутых стальных труб оказалась в 3-5 раз больше, чем это следовало согласно обычным метода.м расчета кривых брусьев сплонпюго сечения. Вместе с тем он установил, что гибкость чугунных кривых труб строго соответствует гибкости кривых брусьев сплошного сечепия. Но понимая суга;пости явлений изгиба кривых труб. Бант-лип предположил, что повышенная гибкость стальных труб (по сравнению с чугунными) обт.ясняется появлением в их сжатой зоне складок и гофров. Такое объяснение, однако, является неирапиль-пым. В действительности гибкость кривых труб повыишется за счет нозалштного сплющивания их поперечного сечения при изгибе.

Согласно об]лчной теории изгиба предполагается, что сечение изгибаемого элемента остается ностояН1гым.

Это предположение не может быть применимо к теории изгиба кривых труб, сечение которых при изгибе овализируется.

Допустим, что труба, изогнутая по радиусу В, подвергается изгибу в своей плоскости (рис. 31). В процессе изгиба па наружных волокнах трубы возникают растягивающие напряжения, а на волокнах вогнутой части - сяш.маюп1,ие.

Растягивающие и сжимающие напряжения дают равнодействую-т;ие силы Т, направленные к нейтральной оси и являющиеся основ-

ними силами, вызывающими сплющивание поперечного сечения трубы при изгибе.

В результате этого гибкость кривых труб по сравнению с прямыми при всех прочих равных условиях увеличивается. Впервые на это обстоятельство обратил вни.манио Карман, который заложил основы теории расчета кривых труб. Из теории Кармана следует:

где Мизг - изгибающий момент, подсчитанный по обычцо11 теории изгиба и необходимый для изменения начального угла а па величину А а (рис. 32);

Мязт - тот жо момент, но подсчитанный с учетом сплющивания поперечного сечения;

Растяжение

Рис. 31. Схема изгиба кривой трубы.

Рис. 32.

к - коэффициент понижения жесткости колс!!, зависящий от безраз.черпой величины

(4.2)

называел10Й «коэффициентом трубгл»; в этой формуле

S - толщина стенки трубы; R - радиус изгиба трубы; Гс1> - средний радиус трубы.

Для определения значения коэффициента к Карман использовал энергетический метод с последующим решением задачи методо.м Рйтца. Указанное решение получено в виде тригонометрического ряда. Отбрасывая все члены ряда, кроме первого. Карман получил следующее значение коэффициента нонижения жесткости кривой трубы:

(4. 3)