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蒸汽管道为什么要经常弯一段?

2023-04-25 14:19:15

水平管道,这个弯一段除了消除膨胀,也有躲避混凝土梁柱的要求。一举两得。


这个弯管如果不是布置的要求(可能碰设备,有限高或是碰其它管道)一般来说就是起管道布置作用的。这个机理在民用暖气管、电厂蒸汽管以及钢铁化工厂的热管道上均有呈现。


国家规范一般都对此有要求:


如:《采暖通风与空气调节设计规范》4.8.17条:采暖管道必须计算其热膨胀。当利用管段的自然补偿不能满足要求时,应设置补偿器。其它如电力化工设计规范都有此要求,甚至有的还要求用软件进行计算,如电厂设计院一般用GLIF,而化工设计院一般用Caesar 等等。


个人认为,做成这个样子,是有管道本身的材质和其安装要求一并促成的。


一方面,管道分两种状态工作状态和冷态,一个温度高,另一个则近似等于环境温度,而金属材质是有较好的热胀冷缩特性的,越是温度高膨胀的长度越大,这是初中物理的内容,不必多说。


由安装时的冷态到运行时的热态变化,管道的膨胀有多长呢?


按我自己算的一根管子,1米长距离,升温100度,大约要膨胀1.2mm。可工业上的管道如电厂蒸汽,升温到500-600度的都很多。那样的1米就是要膨胀7-8mm了。而金属是可拉却不可压的材质,想象一下,铁轨在环境温度下温差就差50度,早期的铁轨还出现凸出来的那种情况,后来采用分段铁轨才解决这个问题。而管道动动辄几百米甚至几十公里,冷态热态下一变化,会产生极大的应力,应力超过管道的极限,管道自然吃不消了,可能会产生严重的后果。



如果图中IA表示固定的支架,用来承载管道的重量,PG则表示导向的让管道尽情享受膨胀的乐趣,那么这个大弯头就是起把这个膨胀吸收的作用的。当然这个膨胀弯怎么设,不同行业作法不一,有听过做市政的同学看图集的,有听过钢铁的同学查表的,还有我们可怜巴巴的上机计算的(如GLIF和Caesar),但都是为了保证管道运行的安全性。


有眼尖的朋友会看到在这个弯上加了2个叫膨胀节的东西,其实它的作用和这个膨胀弯是一样一样的。只是有部分行业觉得它更靠谱会额外加一个,有的行业,如我们这行,认为蒸汽管道上是应该采用自然补偿(就是只有膨胀弯无膨胀节这种)来消除管道膨胀带来的应力的,且高温下的膨胀节很昂贵且时间长了易损坏。言外之意,消除管道膨胀带来应力的方式不止一种,但膨胀弯是常规而又廉价的(无膨胀节,这个得花钱)。


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