Расчет технологического трубопровода

Размещено на http://www.allbest.ru/

1. Определить толщину стенки трубопровода

Исходные данные:

Решение:

Определяем толщину стенки трубопровода.

Расчётное сопротивление растяжению (сжатию) металла труб:

где R₁^н=590 - нормальный предел прочности;

m=0,9 - коэффициент условий работы трубопровода;

k₁=1,4 - коэффициент надежности по материалу трубы;

k_н=1,05 - коэффициент надежности по назначению трубопровода.

Расчётная толщина стенки трубопровода:

где n =1,1 - коэффициент надежности по нагрузке;

P - внутреннее давление;

D_н - наружный диаметр.

Температурный перепад:

Дt=t_э-t_ф=14-(-39)=53 ^оС

Внутренний диаметр:

D_вн=D_н-2д=820-2^.8,9=802,2 мм

Продольное осевое сжимающее напряжение:

где б=1,2^.10^-5 - коэффициент линейного расширения;

E=2,1^.10⁵ - модуль упругости;

Дt - перепад температур;

м=0,3 - коэффициент Пуассона;

D_вн - внутренний диаметр.

Коэффициент двухосности:

Толщина стенки с учётом продольных осевых напряжений:

Кольцевые напряжения:

Продольное осевое сжимающее напряжение:

Коэффициент двухосности:

у_пр.N?ш₂^.R₁=0,193^.361,224?70 МПа

|-37,2|?70 - условие прочности выполняется.

Проверяем на недопустимость пластических деформаций.

Расчётное сопротивление растяжению (сжатию) металла труб:

где R₂^н=440 - нормальный предел текучести.

Кольцевые напряжения в трубопроводе:

Минимальный радиус упругого изгиба оси трубопровода:

R=1000 0,82=820 м

Максимальные суммарные продольные напряжения в трубопроводе:

Продольное осевое сжимающее напряжение:

Так как <0, то

, 59,04?188,15

Условие выполняется

, 292?419,048

у_пр.N^н?ш₃^.R₂=0,449^.419,048?188,15 МПа

|-150,96|?188,15 - условие прочности выполняется.

2. Определить перемещение свободного конца отрезка трубопровода и магистрального трубопровода в месте примыкания к Г-образному и П-образному компенсатору. Проверить компенсатор на прочность

Исходные данные:

Решение:

Определяем предельное сопротивление грунта продольных перемещений.

Площадь поперечного сечения трубы:

Собственный вес трубы:

где - удельный вес трубы.

Вес нефтепродукта:

где - удельный вес нефти.

Суммарный вес трубопровода:

Экспериментальная формула:

где h - глубина заложения.

Определяем продольное усилие.

Эквивалентное продольное осевое усилие сжатия:

Кольцевые напряжения:

Определяем параметр упругой работы грунта.

Приведенный параметр:

Определяем критерий выбора расчетной схемы.

Условие выбора расчетной схемы:

- условие выполняется.

Определяем перемещение свободного конца магистрального трубопровода.

Перемещение свободного конца:

Длина:

трубопровод компенсатор надежность устойчивость

Определяем перемещение конца магистрального трубопровода в месте примыкания к Г-образному компенсатору.

Осевой момент инерции поперечного сечения:

Податливость:

Жесткость:

Приведенные коэффициенты:

Перемещение в месте примыкания к Г-образному компенсатору:

- верно.

Определяем перемещение магистрального трубопровода в месте его примыкания к П-образному компенсатору.

Податливость:

Коэффициент жесткости:

Средний радиус колеса:

Жесткость:

Приведенные параметры:

Если , то

Перемещение в месте примыкания к П-образному компенсатору:

Определяем расчет компенсатора на прочность.

Условие прочности:

где у_m - напряжение от других нагрузок (не учитываем).

Коэффициент концентрации напряжения в месте поворота компенсатора:

Осевой момент сопротивления:

Напряжения компенсатора:

Кольцевые напряжения:

R₂-0,5у_кц=419,048-160,6=258,448 МПа

61,014<258,448 - условие прочности выполняется.

3. Проверить устойчивость подземного участка трубопровода, проложенного со свободным (упругим) изгибом

Исходные данные:

Решение:

Определяем предельное сопротивление с поперечным перемещением трубы вверх.

Площадь поперечного сечения:

F=0,025 м²

Вес единицы трубы:

q _{y тн}=5,865 кН/м

Изгибная жесткость трубы:

EI=2,1^.10^11.0,05^.0,82⁴(1-0,976⁴)=4,5^.10⁵ кН/м²

Предельное сопротивление грунта:

Коэффициент разгрузки:

Высота заложения трубопровода:

Сопротивление грунта в поперечном перемещении:

Определение длины волны выпучивания.

Длина волны выпучивания:

Определяем критическое продольное усилие.

Продольное критическое усилие:

Стрела изгиба трубопровода:

Определяем эквивалентное продольное осевое усилие.

Предельное сопротивление грунта в продольном перемещении:

следовательно, участок предельного равновесия присутствует, тогда

Проверяем трубопровод на устойчивость.

1,839 ^.10³?5,4 ^.10³ - условие выполняется, т.е. потери устойчивости не произойдет.

Если участок предельного равновесия грунта отсутствует. В этом случае выполняется критерий

. (1.47)

В этом случае сжимающее усилие имеет следующий вид

(1.48)

Размещено на Allbest.ru