管道的膨胀
管道膨胀量及推力计算
管道膨胀量及推力计算1.管道膨胀量计算：管道在温度变化过程中会发生热胀冷缩，从而引起管道的膨胀或收缩。
通常使用以下公式计算管道的膨胀量：ΔL=α*L*ΔT其中，ΔL为管道的膨胀量，α为管道材质的线膨胀系数，L为管道的原始长度，ΔT为温度变化量。
线膨胀系数α是一个物质特性，反映了材料在单位温度变化下的长度变化。
具体的数值可以从材料手册或相关标准中查得。
2.管道推力计算：当流体在管道中流动时，流体的动量变化会产生推力。
推力的大小与流体流速、密度以及管道弯曲半径有关。
可以使用以下公式计算管道推力：F=ρ*A*V^2/2其中，F为管道的推力，ρ为流体的密度，A为管道的横截面积，V为流体的流速。
需要注意的是，这个公式是针对弯曲管道的推力计算。
若是直线管道，则推力为零。
3.管道膨胀量和推力的综合计算：在实际工程中，通常需要考虑管道的膨胀量和推力同时存在的情况。
对于这种情况，可以使用以下公式计算管道的有效膨胀量和推力：ΔL_eff = ΔL - ΔL_sup其中，ΔL_eff为管道的有效膨胀量，ΔL为管道的总膨胀量，ΔL_sup为管道支架的补偿量。
补偿量是为了减小管道在温度变化时的应力，并防止超过管道材质的可承受范围。
F_eff = F - F_sup其中，F_eff为管道的有效推力，F为管道的总推力，F_sup为管道支架的支持力。
支持力的作用是为了抵消由推力引起的管道变形，并保持管道在正常运行中的位置和形态。
管道的支架及材质的选择应根据实际工程情况来决定，以保证管道的安全运行和稳定性。
综上所述，管道膨胀量及推力计算是工程设计中不可或缺的一项内容。
通过合理计算和选择管道的支、吊设备，可以确保管道在温度变化或介质流动引起的膨胀力和推力下保持正常运行和稳定性。
管道膨胀量及弯管计算
主管道存在热膨胀时，为避免系统产生过大应力，连接在主管道上的支管应具有一个最 小无 约束长度，计算如下表(支管最小为DN20)： 支管的影响 直管段总膨胀量 e/mm 516.52 e/in 20.34 支管最小公称直径 D/mm 20 D/in 0.79 最小无约束长度 Lmin/M 12.20
此直管段上各支管的无约束长度要大于计算所得最小无约束长度则视为允许。
计 算 直管段长度 L/M 直管段总膨胀 直管段总膨胀量 量 e/in e/mm 98间管线总膨胀量 计算系数 参考系数 U/ft 321.52 E/mm 516.52 E/in 20.34 7.44 0.03
两固定点间直线距离
弯管宽度 W/M 9.80
对于一般管系，可不进行全面应力分析以节省费用，而进行快速核算来判断未经详细应力分析的管系弹性是否合适 弯管长度快速核算 初始温度 T1/℃ 20 操作温度 T2/℃ 400 d/mm 101.6 管子外径 d/in 4 L1/ft 160.76 分管段长度 L1/M 49.00
实际的弯管高度和宽度大于所要求的最小高度和宽度则视为补偿后的管系符合要求。
胀量和补偿弯管长度计算如
上。 变形，管廊立柱加防火涂料
易燃易爆管线在上层（越危
经详细应力分析的管系弹性是否合适，对于弯管型膨胀节，快速核算如下表：
速核算 弯管最小高度 Hmin/ft 9.89 Hmin/M 3.01 弯管最小宽度 Wmin/ft 4.94 Wmin/M 1.51
要求。
以管道引出点为基准点，采用下表计算 主 管 道 热 膨 胀 量 计 算 初始温度 T1/℃ 20 操作温度 平均膨胀系数 T2/℃ α 400 0.01156 膨胀系数 α 1 0.01167 膨胀系数 α 2 0.01376 每米管长膨胀量 Δ L/mm 5.27
管道膨胀及流量要点
管道膨胀及流量、重量计算公式园钢重量（公斤）=0.00617×直径×直径×长度方钢重量（公斤）=0.00785×边宽×边宽×长度六角钢重量（公斤）=0.0068×对边宽×对边宽×长度八角钢重量（公斤）=0.0065×对边宽×对边宽×长度螺纹钢重量（公斤）=0.00617×计算直径×计算直径×长度角钢重量（公斤）=0.00785×（边宽+边宽-边厚）×边厚×长度扁钢重量（公斤）=0.00785×厚度×边宽×长度钢管重量（公斤）=0.02466×壁厚×（外径-壁厚）×长度钢板重量（公斤）=7.85×厚度×面积园紫铜棒重量（公斤）=0.00698×直径×直径×长度园黄铜棒重量（公斤）=0.00668×直径×直径×长度园铝棒重量（公斤）=0.0022×直径×直径×长度方紫铜棒重量（公斤）=0.0089×边宽×边宽×长度方黄铜棒重量（公斤）=0.0085×边宽×边宽×长度方铝棒重量（公斤）=0.0028×边宽×边宽×长度六角紫铜棒重量（公斤）=0.0077×对边宽×对边宽×长度六角黄铜棒重量（公斤）=0.00736×边宽×对边宽×长度六角铝棒重量（公斤）=0.00242×对边宽×对边宽×长度紫铜板重量（公斤）=0.0089×厚×宽×长度黄铜板重量（公斤）=0.0085×厚×宽×长度铝板重量（公斤）=0.00171×厚×宽×长度园紫铜管重量（公斤）=0.028×壁厚×（外径-壁厚）×长度园黄铜管重量（公斤）=0.0267×壁厚×（外径-壁厚）×长度园铝管重量（公斤）=0.00879×壁厚×（外径-壁厚）×长度注：公式中长度单位为米，面积单位为平方米，其余单位均为毫米。
消除管道热膨胀的形式
消除管道热膨胀的形式1.引言1.1 概述管道热膨胀是指管道在受到热量加热时，由于其材料的热胀冷缩特性，导致管道长度变长或变短的现象。
这种现象在很多工程领域中都存在，特别是在管道输送液体或气体时更加明显。
管道热膨胀的主要原因是热量的传递。
当管道输送液体或气体时，由于液体或气体的温度变化，传导给管道内的金属材料，导致管道发生热胀冷缩。
这种膨胀和收缩的过程会导致管道产生应力和位移，并且可能对管道系统产生不利影响，如管道的破裂、泄露等。
为了解决管道热膨胀问题，需要采取相应的措施来消除或减小其对管道系统的影响。
常用的方法是通过合理的管道设计和安装方式，采取补偿措施来减小管道热膨胀造成的影响。
例如，在管道的设计中可以考虑设置膨胀节或伸缩节，通过这些装置来吸收管道的热胀冷缩变形；在管道的安装过程中，可以采用弯曲管道、Z型弯管以及导热跳距等方法来消除或减小管道热膨胀的影响。
总而言之，消除管道热膨胀的形式是一个复杂而重要的问题。
只有通过合理的管道设计和采取适当的安装措施，才能有效地减小管道热膨胀所带来的风险和不利影响。
在未来的研究中，我们可以进一步探索新的解决方案和技术，以适应不同工程环境中管道热膨胀问题的需求。
文章结构部分的内容可以从以下几个方面进行阐述：1.2 文章结构为了使读者更好地理解文章内容，本文将按照以下结构进行阐述：a) 引言部分：首先对本文的主题进行概述，介绍管道热膨胀的问题，并对文章的目的进行说明。
b) 正文部分：本部分将分为两个小节进行阐述。
首先，我们将介绍管道热膨胀的原因，包括温度变化引起的膨胀问题以及这种膨胀可能带来的危害。
随后，我们将重点介绍消除管道热膨胀的形式上的方法，包括预留伸缩节、采用弯头和弯管、采用支吊架等技术手段。
通过这些方法的应用，可以有效减少或消除管道热膨胀带来的不利影响。
c) 结论部分：最后将对全文进行总结，并对消除管道热膨胀的形式提出展望，提出一些可能的改进和发展方向。
管道热膨胀计算
管道专业施工相关热力计算
第一部分管道热推力的计算
一、管道热伸长计算
管道的热伸长量的大小与管材的种类、管段的长度及温差数值有关。
ΔL=αLΔt=αL(t2-t1) 公式一
式中ΔL——管段的热伸长量（m）；
α——管材的线膨胀系数[m/(m•)]；在附表1中查询
L——管段长度（m）；
t1 ——安装时环境温度（℃）；
t2 ——管内介质最高温度（℃）；
二、管道的热应力计算
管道受热时所产生的热应力大小与管材的性质、管段长度及热伸长量有关。
δ=E(ΔL/L) 公式二
式中δ——管道受热产生的热应力（MPa）；
E——管道的弹性模量（MPa）；在附表2中查询
ΔL——管段的热伸长量（m）；（由公式一得出）
L——管段长度（m）；
当管道受热时的应力知道后，乘以管道截面积，就是整个截面积所产生的总的热推力，即：
P=106δF 公式三
式中P——管道的热推力（N）
F——管道截面积（㎡）
δ——管道热应力（MPa）
附表1：常用钢材的线膨胀系数(×10-6m/m·℃)
附表2：不同温度下不同材料的弹性模量
第二部分相关补偿器的计算
一、管道的自然补偿
1、L形直角弯自然补偿；L形自然补偿管段如图。
管道的膨胀和支撑
图1.1.8马蹄形
图1.1.9膨胀环焊接点
膨胀环
膨胀环可由一段长度的直管道和焊接弯管制成（见图1.1.9）。图1.1.10显示这样装置可吸收的管道膨胀长度。
由图1.1.9可以看出，膨胀环的深度是宽度的两倍，而宽度在已知膨胀环任一侧的膨胀长度时可由图1.1.10确定。
在实际应用中，管道在冷态下配有隔离件，其长度为管道总膨胀的一半，装在两片法兰之间。当管道全部安装完毕并在两端固定后，撤离隔离件，连接被拉紧（见图1.1.3）。
图1.1.3预载管道以允许膨胀
如果剩余的膨胀不能被管道的自然柔性所吸收，则必须使用膨胀件。
实际应用中，管道膨胀和支撑可以分成三个部分，见图1.1.4。
2、当两根或多根管道在同一个托架上支撑时，支撑距离应根据最小口径管道确定。
3、当出现明显的移动时，如管道超过15 m长时，应使用如前所述的滑轮式支撑。
4、在上升管道的底部应充分支撑，以承受所有垂直管道以及内部流体的重量。垂直管道的分支管道不能作为管道的支撑，因为这样会在接头处施加过大的应力。
5、所有的管道支撑应特别设计以适用于该管道的外径。选型过大的管道托架是不良的做法。
12.8
13.9
14.9
15.8
16.6
17.3
17.9
—
合金钢1%Cr0.5%Mo
13.7
14.5
15.2
15.8
16.4
17.0
17.6
—
不锈钢18%Cr8%Ni
9.4
20.0
20.9
21.2
21.8
22.3
管道膨胀系数
管道膨胀系数
摘要：
1.管道膨胀系数的定义和计算公式
2.管道膨胀系数的影响因素
3.不同材质的管道膨胀系数
4.管道膨胀系数在工程实践中的应用
5.总结
正文：
管道膨胀系数是指管道在温度变化时，其长度或体积发生变化的程度。
它是一个重要的物理参数，对于管道的设计、施工和运行都有重要的意义。
管道膨胀系数的计算公式为：ΔL = aLΔT，其中，ΔL是管道长度的变化，a是管道的线性膨胀系数，L是管道的原始长度，ΔT是温度的变化。
管道膨胀系数的影响因素主要有以下几点：
- 管道的材料：不同的材料具有不同的膨胀系数，例如，钢的膨胀系数约为12×10^-6/℃，而铝的膨胀系数约为23×10^-6/℃。
- 管道的直径：管道的直径越大，其膨胀系数越小。
- 温度变化：温度变化越大，管道的膨胀系数越大。
在工程实践中，管道膨胀系数在以下几个方面得到了应用：
- 管道设计和施工：根据管道膨胀系数，可以确定管道的布局和尺寸，以防止管道因温度变化而产生过大的应力。
- 管道连接和支架：在管道连接和支架的设计中，需要考虑管道膨胀系
数，以保证管道在温度变化时能够自由膨胀，避免因约束而产生的应力。
- 温度控制系统：通过控制管道的温度，可以调节管道的膨胀系数，从而实现对管道长度的控制。
总结起来，管道膨胀系数是一个重要的参数，对于管道的设计、施工和运行都有重要的意义。
管道膨胀系数
管道膨胀系数【原创版】目录一、管道膨胀系数的概念和影响因素二、管道膨胀系数的计算方法三、油品在管道内的膨胀率计算四、管道热膨胀伸长量计算五、实例：热力管道 dn1200 线膨胀系数六、结论：管道膨胀系数的应用和意义正文一、管道膨胀系数的概念和影响因素管道膨胀系数是指管道在温度变化时，管道长度的改变量与温度变化量之比。
它是一个反映材料膨胀或收缩程度的物理量，通常用线膨胀系数或平均线膨胀系数表示。
管道膨胀系数受材料、温度变化范围、管道长度等因素影响。
二、管道膨胀系数的计算方法管道膨胀系数的计算公式为：α = (ΔL/L) / (ΔT/T)，其中α为管道膨胀系数，ΔL 为管道长度的变化量，L 为管道的原始长度，ΔT 为温度的变化量，T 为原始温度。
三、油品在管道内的膨胀率计算油品在管道内的膨胀率是指油品在温度变化时，体积的改变量与原始体积之比。
油品的膨胀率受油品的种类、温度变化范围等因素影响。
计算油品在管道内的膨胀率时，需要知道油品的膨胀系数，可以通过实验或查阅资料获得。
四、管道热膨胀伸长量计算管道热膨胀伸长量是指管道在温度变化时，管道长度的改变量。
管道热膨胀伸长量的计算公式为：ΔL = α * L * ΔT，其中α为管道膨胀系数，L 为管道长度，ΔT 为温度变化量。
五、实例：热力管道 dn1200 线膨胀系数热力管道 dn1200 的线膨胀系数为 12×10^-6/℃。
假设管道安装时的温度为 20℃，管道工作时的温度为 80℃，管道长度为 100 米，则管道热膨胀伸长量为：ΔL = 12×10^-6/℃ * 100m * (80℃ - 20℃) = 960mm。
六、结论：管道膨胀系数的应用和意义管道膨胀系数是管道设计、施工和运行中一个重要的参数。
了解管道膨胀系数可以帮助我们预测管道在温度变化时的长度变化，从而确保管道的安全运行。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
1、符号说明
2、对管线进行合理设计与分段，确定各段采用补偿器的型式与数量
不论多么复杂的管线，均可以通过架设管架的方法将管线简化为一定数量的、形状比较简单的典型管段，如直线管段、L形管段、Z形管段等。
固定支架的数
目和位置的选定取决于管道的构形、单个膨胀节所能调节的膨胀量、适合作为固
定支架的有效构件、多种管道配件的位置、相连设备的位置、接管连接件的位置
和其它方面的考虑。
这些管段的位移均可用不同类型的波纹补偿器来补偿。
一般直线管段用轴向补偿器；L型管段、Z型管段采用横向型或由角向型组
成的复式铰链型（或三铰链系统）补偿器；而空间Z形管段则采用复式拉杆型
或由万向角向型组成的万向横向型（或万向三铰链系统）补偿器。
图1是典型管
段采用各种膨胀节的实例。
单式膨胀节
带拉杆的单
式膨胀节
横向大拉杆
式膨胀节
直管压力平
衡式膨胀节
铰链式膨胀节主固定支架中间固定支架直线导向支架
图1 典型管段采用各种补偿器实例
在管网中，若将L形管段和Z形管段再细化分解，也可以变成几个直线管段，那么只选用轴向型膨胀节就可以了。
整个管线全部划分为直线管段，这样的设计虽然也能解决管线的补偿问题，也不是错误的设计，但并不是最佳的、合理的设计。
将L形管段和Z形管段分解为直线管段需要通过增设固定支架来实现分段，每一管段又要轴向型补偿器来补偿，这样支架和膨胀节的数量都要增加，使得工程造价增加，因此在L形管段和Z形管段中广泛地采用横向型补偿器。
另外由于横向型补偿器补偿量大，故在有弯头的管线（L形管段和Z形管段）中，人们常常用一个横向型波纹补偿器取代多个轴向型波纹补偿器（如图2）。
图2 一个横向型波纹补偿器取代
多个轴向型补偿器的应用
所以选择补偿器类型时要从价格、空间限制、满足对循环寿命和受力状态的要求的能力等方面考虑，对各种不同方案进行对比，最后决定固定支架的位置以及所采用的补偿器的类型。
3、确定公称压力等级
一般可以根据管道的设计压力直接确定补偿器的公称压力，应使设计压力大于管道运行的工作压力。
4、计算各管段的位移量，确定补偿器的额定补偿量
各管段的位移量是根据管线在最高与最低温度下由热胀冷缩产生的伸缩量来确定的。
△L=α·L·(T max－T min)
式中：△L —管段的伸缩量(mm)；
α—管段的线膨胀系数(mm/(m·℃))；
L —管段长度(m)；
T max —最高设计温度(℃)；
T min —最低设计温度(℃)。
波纹补偿器的额定补偿量根据管段的位移量来确定。
5、根据公称通径、公称压力及额定补偿量来选用波纹补偿器
如有一直管段，两固定支架间的长度为60m，公称通径为DN400mm，设计压力为1.4MPa，最高设计温度为150℃，最低设计温度为－20℃，连接方式采用接管焊接，选用补偿器的过程如下：
(1) 确定公称压力等级因为设计压力为1.4MPa，选用压力等级时应向上一个等级圆整，因而确定公称压力为1.6MPa；
(2) 计算管段由热胀冷缩产生的位移量
△L = α·L·(T max－T min)
＝0.0127×60×[150-(-20)] = 129.54mm 根据我公司的样本，确定补偿器的型号为：1.6TFN400-Ⅰ- J。