供熱管道熱膨脹及其補(bǔ)償器

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   供熱管道升溫時(shí)，由于熱伸長或溫度應(yīng)力的作用而引起管道變形或破壞，需要在管道上設(shè)置補(bǔ)償器，以補(bǔ)償管道的熱伸長，從而減小管壁的應(yīng)力或作用在閥件、支架結(jié)構(gòu)上的作用力。管道受熱的自由伸長量可按下式計(jì)算：
 

供熱管道采用的補(bǔ)償器種類很多，主要有自然補(bǔ)償器、方形補(bǔ)償器、波紋管補(bǔ)償器、套筒補(bǔ)償器和球形補(bǔ)償器等，前三種是利用補(bǔ)償材料的變形來吸收熱伸長的，后兩種是利用管道的位移來吸收熱伸長的。

（1）自然補(bǔ)償器

自然補(bǔ)償器是利用管道自然轉(zhuǎn)彎構(gòu)成的幾何形狀所具有的彈性來補(bǔ)償管道的熱膨脹，使管道應(yīng)力得以減小。常見的自然補(bǔ)償器有L型、Z型自然補(bǔ)償器，如圖12-10所示。

為簡化計(jì)算，常用線算圖來確定L型補(bǔ)償器的短臂長度和Z型補(bǔ)償器的中間臂長度。圖12-11是L型彎管段自然補(bǔ)償線算圖。圖12-12是Z型彎管段自然補(bǔ)償線算圖。

（2）方形補(bǔ)償器

方形補(bǔ)償器通常是由四個(gè)90°無縫鋼管煨彎或機(jī)制彎頭構(gòu)成的U型補(bǔ)償器，依靠彎管的變形來補(bǔ)償管段的熱伸長。方形補(bǔ)償器制造安裝方便，不需要經(jīng)常維修，補(bǔ)償能力大，作用在固定點(diǎn)上的推力(即補(bǔ)償器的彈性力)較小，可用于各種壓力和溫度條件，缺點(diǎn)是補(bǔ)償器外形尺寸大，占地面積多。為了提高補(bǔ)償器的補(bǔ)償能力(或減少其位移量)常采用預(yù)先冷拉的辦法，一般預(yù)拉伸量為管道伸長量的50％，在極限情況下，其補(bǔ)償能力可比無預(yù)拉時(shí)提高一倍。圖12-13是計(jì)算鋼制方形補(bǔ)償器的線算圖。圖12-14是方形補(bǔ)償器的類型圖。

（3）套筒補(bǔ)償器

套筒補(bǔ)償器是由填料密封的套管和外殼管組成的，兩者同心套裝并可軸向補(bǔ)償，有單向和雙向兩種形式，圖12-15是單向套筒補(bǔ)償器。套筒與外殼體之間用填料圈密封，填料被緊壓在端環(huán)和壓蓋之間，以保證封口緊密。填料采用石棉夾銅絲盤根，更換填料時(shí)需要松開壓蓋，維修方便。

套筒補(bǔ)償器的補(bǔ)償能力大，一般可達(dá)250～400mm，占地小，介質(zhì)流動(dòng)阻力小，造價(jià)低，適用于工作壓力小于或等于 1.6 MPa，工作溫度低于300℃的管路上，補(bǔ)償器與管道采用焊接連接。

（4）波紋管補(bǔ)償器

波紋管補(bǔ)償器是用多層或單層薄壁金屬管制成的具有軸向波紋的管狀補(bǔ)償設(shè)備。圖12-16所示的是供熱管道上常用的軸向型波紋管補(bǔ)償器。這種補(bǔ)償器體積小，重量輕，占地面積和占用空間小，易于布置，安裝方便。波紋管補(bǔ)償器具有良好的密封性能,不需要進(jìn)行維修，承壓能力和工作溫度較高，但其補(bǔ)償能力小，價(jià)格也較高。

為使軸向波紋管補(bǔ)償器嚴(yán)格地按管道軸向熱脹或冷縮，補(bǔ)償器應(yīng)靠近一個(gè)固定支架設(shè)置，并設(shè)置導(dǎo)向支座，導(dǎo)向支座宜采用整體箍住管子的方式以控制橫向位移和防止管子縱向變形。常用的軸向波紋管補(bǔ)償器通常都作為標(biāo)準(zhǔn)的管配件，用法蘭或焊接的形式與管道連接。

（5）球形補(bǔ)償器

球形補(bǔ)償器如圖12-17所示。球形補(bǔ)償器具有很好的耐壓和耐溫性能，能適應(yīng)230℃的高溫和0.4MPa的壓力，使用壽命長，運(yùn)行可靠，占地面積小，基本上無需維修，補(bǔ)償能力大。工作時(shí)變形應(yīng)力小，減少了對支座的要求。