L型和方形补偿器补偿器力学计算
架空燃气管道的温度形变与应力抵消措施概述
架空燃气管道的温度形变与应力抵消措施概述摘要：热胀冷缩是自然界普遍存在的自然规律。
本文简单论述了管道热应力产生的原因，温度变化对燃气管道产生的不利影响以及如何抵消热应力所采取的一些措施等。
关键词：热应力热补偿自然补偿补偿器燃气管道因季节更替以及太阳辐射强弱导致温度高于常温将发生热胀冷缩，长度发生变化。
此形变产生的应力如果不采取措施进行抵消，会通过燃气管道系统传递给管道连接的附件和支架，导致接口处破裂，引起煤气泄漏。
因此，不能忽视膨胀量及其产生的热应力，必须采取补偿措施，使管道受力减到管道允许应力之下，以保证管道稳定和安全工作。
1、温度变化对管道系统的影响因热胀冷缩现象产生的热应力对可以自由伸缩的管道不会产生影响。
如果固定管道两头，管道无法自由活动，温度形变产生的热应力会作用在管道上，致使管道拉伸或缩短，接头处的受力强度相应增加。
1.1 管道因温差产生的伸缩量ΔL=α1L（T2-T1）式中：ΔL——管道的伸缩量，m；α1——管材的线膨胀系数，钢管在20℃时，取11.7×10-5m/m℃；L——管道长度，m；T2——管道在计算状态下的温度，℃；T1——管道安装时温度，℃。
1.2 由温度变化而产生的力F=Aα1ΔtE式中：A——管道的截面积，mm2，σt——热应力，MPa；σt=α1ΔtE式中：E——管材的弹性模量，MPa，普通钢在20℃时取2.1×105MPa。
α1——管材的线膨胀系数，钢管在20℃时，取11.7×10-5m/m℃；Δt——设计温差，℃；由以上公式不难看出，管道的伸长量、热应力的大小均与管径无关，管道的伸长量与温差、管材和管长有关，热应力的大小与温差、管材有关。
举例：有一高层建筑高79.9米，共25层，设计的燃气室内立管采用无缝钢管,规格D48×3.5，长度为69.6米，求管端自由运动时管长的变化量，和管端被固定时管内单位应力的变化值。
代入以上两个公式，不同的温差情况下计算得出以下结果：表一表格所见，管道的伸长量与热应力随着温差的升高而增加。
L型和方形补偿器补偿器力学计算
L型和方形补偿器补偿器力学计算补偿器在机械设计中扮演着非常重要的角色，它能够有效地补偿由于温度变化、机械变形等原因引起的线性和角度误差。
其中，L型和方形补偿器是常用的两种类型，下面将分别对它们的力学计算进行详细介绍。
L型补偿器由两段不等长度的杆件组成，形成"L"字形。
其中，较长的杆件称为主杆件，较短的杆件称为从杆件。
在实际应用中，主杆件一般固定不动，而从杆件用于补偿线性误差。
下面将详细介绍L型补偿器的力学计算方法。
1.1补偿量计算L型补偿器的补偿量可以通过以下公式计算：ΔL=α*L*ΔT其中，ΔL表示补偿量，α表示材料的线膨胀系数，L表示从杆件的长度，ΔT表示温度变化。
1.2力的计算L型补偿器在工作过程中需要承受一定的力。
其中，主要包括补偿力和应力。
补偿力可以通过以下公式计算：F=ΔL*k其中，F表示补偿力，ΔL表示补偿量，k表示补偿器的刚度系数。
应力可以通过以下公式计算：σ=F/A其中，σ表示应力，F表示补偿力，A表示补偿器的截面积。
方形补偿器由两段等长度的杆件和两个连接杆件组成，形成"口"字形。
其中，连接杆件可自由伸缩，用于补偿角度误差。
下面将详细介绍方形补偿器的力学计算方法。
2.1补偿角度计算方形补偿器的补偿角度可以通过以下公式计算：Δθ=α*L*ΔT/L1其中，Δθ表示补偿角度，α表示材料的线膨胀系数，L表示杆件的长度，ΔT表示温度变化，L1表示连接杆件的长度。
2.2力的计算方形补偿器在工作过程中需要承受一定的力。
其中，主要包括补偿力和应力。
补偿力可以通过以下公式计算：F=Δθ*k其中，F表示补偿力，Δθ表示补偿角度，k表示补偿器的刚度系数。
应力可以通过以下公式计算：σ=F/A其中，σ表示应力，F表示补偿力，A表示补偿器的截面积。
总结：L型和方形补偿器在力学计算方面有许多相似之处，都需要考虑补偿量、补偿力和应力。
只是在补偿的形式上有所不同，L型补偿器主要用于补偿线性误差，方形补偿器主要用于补偿角度误差。
L型和方形补偿器补偿器计算
管径 (mm) DN200 长臂长 Lch (m) 短臂长 LD (m) 管壁温度 T1 (℃) 200 夹角形式 安装环境温度 T2 (℃) 10 线膨胀系数 α (mm/m· ℃) 0.0128 夹角 β (° ) 0.0 弹性模数 管子断面惯性矩 管子外径 E I Dw 2 4 (cm) (kg/cm ) (cm ) 1875000 2279 21.9 n=Lch/LD 2.188 系数 A 14.0297 系数 B 3.7002 系数 C 4.5258
减刚系数 K 0.2742
高边直管长 宽边直管长 l2 l3 (mm) (mm) 6360 1800 0 最大弯曲应力 σ bw 弯管应力修正系数 m (kg/mm2) 1.5271 3.8527
(m3) 40.5240
弹性力 Px (kg) 96.9174
35.00 16.00 长臂与短臂垂直方向的夹角 短臂上的变形弹力 短臂上的变形弹力 短臂固定点的弯曲应力 Px Py σ bw (kg) (kg) (kg/mm2) 56.9532 15.0208 2.8248
方型补偿器
固定支架之间管道长度 L (m) 50 管子弯曲半径 R (mm) 600 补偿器高 H (mm) 3000 管子断面抗弯矩 W (cm3) 82 管径 (mm) DN150 横截面平均半径 rp (mm) 77.25 补偿器宽 B (mm) 1200 弯曲力矩 Mmax (kg-m) 206.88 管壁温度 T1 (℃) 100 弯管尺寸系数 h 0.4524 自由臂长 l1 (mm) 安装环境温度 T2 (℃) 线膨胀系数 α (mm/m· ℃) 0 0.0122 冷紧系数 ε 0.5 管子断面 弹性模数 惯性矩 管子外径 Dw E I (cm) 2 4 (kg/cm ) (cm ) 1975000 652 15.9 热伸长量 Δx (mm) 30.5 折算长度 弹性中心 惯性矩 Ix0 Lzh y0 (m) 30.0683 (m) 0.8654
建筑燃气立管的应力计算与热补偿
建筑燃气立管的应力计算与热补偿摘要：建筑燃气管网敷设范围逐渐扩大，燃气在带给居民便利的同时，也产生一定的安全隐患。
由于各类环境因素的变化，导致燃气立管的应力发生变化，严重情况下可能导致阀门破坏、调压器及管道设备损坏。
通过计算燃气立管的应力，采取补偿措施，消除管道的应力，确保燃气管网的安全。
本文简单探讨建筑燃气立管的应力计算和热补偿。
关键词：燃气设计；建筑燃气；应力计算；热补偿一．引言燃气时可以提供给人们使用的各类气体燃料的总称，最早被发现的气体燃料是天然气，我国是世界上最早使用天然气的国家。
随着资源的开发利用，燃气作为保障人们生活的气体燃料，无论是品种还是数量上，都在不断增长和扩大。
可燃气体和空气混合到一定的浓度时，遇到明火极其容易引发爆炸。
由于燃气的易爆性，因此安全成为燃气管道管理的重要项目。
在燃气管道敷设后，由于环境的变化，导致管道各项指标和设计数值存在偏差，致使管道应力发生变化，最终产生恶劣事故。
考虑到种种因素的影响，必须要及时采用适当措施，减少燃气管道的应力，确保管网的安全。
二.建筑燃气立管的应力计算1.燃气立管的压缩应力。
建筑燃气立管的应力计算一般采用应力分类法，即对于管道由内压和持续外载所引起的一次应力，验算采用弹性分析和极限分析；对于管道由于热胀冷缩和其他位移受到约束所产生的二次应力及管件上的峰值应力，采用满足必要疲劳次数的许可应力范围来进行验算。
建筑燃气立管一般情况下并不负重，立管的一次应力主要来自于管道本体自重及内压。
可以根据输气压力来计算选择管材的合理壁厚来解决由于内压所带来的一次应力。
城市建筑燃气管道输送媒介主要采用中低压气体，通过选用水平敷设，燃气管道的一次应力主要依靠支架来解决。
可以根据强度条件和刚度条件，来计算不同燃气立管管径需要的支架间距。
在垂直情况下，燃气立管本体自重所产生的压缩应力计算公式为：σ=W／A，式中：σ——压缩应力，MPa；W——燃气管道自重，N；A——立管截面积，m㎡。
L型和方形补偿器补偿器计算
管径 (mm) DN150 长臂长 Lch (m) 短臂长 LD (m) 管壁温度 T1 (℃) 75 夹角形式 安装环境温度 T2 (℃) 0 线膨胀系数 α (mm/m· ℃) 0.012 夹角 β (° ) 0.0 弹性模数 管子断面惯性矩 管子外径 E I Dw 2 4 (cm) (kg/cm ) (cm ) 1990000 #N/A #N/A n=Lch/LD 3.846 系数 A 19.1642 系数 B 2.0354 系数 C 7.0402
5.00 1.30 长臂与短臂垂直方向的夹角 短臂上的变形弹力 短臂上的变形弹力 短臂固定点的弯曲应力 Px Py σ bw (kg) (kg) (kg/mm2) #N/A #N/A #N/A
方型补偿器
固定支架之间管道长度 L (m) 16 管子弯曲半径 R (mm) #N/A 补偿器高 H (mm) 1700 管子断面抗弯矩 W (cm3) #N/A 管径 (mm) DN200 横截面平均半径 rp (mm) #N/A 补偿器宽 B (mm) 700 弯曲力矩 Mmax (kg-m) #N/A 管壁温度 T1 (℃) 200 弯管尺寸系数 h #N/A 自由臂长 l1 (mm) #N/A 弯管应力修正系数 m #N/A 减刚系数 K #N/A 高边直管长 l2 (mm) #N/A 最大弯曲应力 σ bw (kg/mm2) #N/A 安装环境温度 T2 (℃) 线膨胀系数 α (mm/m· ℃) 20 0.0128 冷紧系数 ε 0.5 宽边直管长 l3 (mm) #N/A 管子断面 弹性模数 惯性矩 管子外径 Dw E I (cm) 2 4 (kg/cm ) (cm ) 1875000 #N/A #N/A 热伸长量 Δx (mm) 18.4 折算长度 弹性中心 惯性矩 Ix0 Lzh y0 (m) #N/A (m) #N/A (m3) #N/A
采暖管道补偿设计及固定支架推力计算方法
·37·
a
b
B
Py
Px A
H
L
图2 Z形管段示意
固定点 A 的推力按公式（1）、（2）计算。Kx, Ky 为管形系 数，见《动力管道手册》。
（3）管道支架的摩擦力计算。
直管段的摩擦力 ：Fm=q · μ · L
（3）
对拐弯管道支架轴向摩擦力 ：Fm=q · μ · L · cosφ （4）
对拐弯管道支架侧向摩擦力 ：Fm=q · μ · L · sinφ
（2）当水平管道端头转向为立管时，由于立管段穿楼板 处 A 点和 B 点设置的竖向支架限制了管道 x 和 y 方向的位移，
相当于转角处 C 点的 x 和 y 方向的位移也受到限制，等同于
C 点设置了固定支架。因此 CDF 管段同样满足 L 形补偿器原
则，即公式 ：F=Pk+q1 · μ · L3 － 0.8[Px+q2 · μ · cosφ（L2+L1/2）]， DE 管段即为 L2，所产生的摩擦力也作用于 E 点的固定支架。
［Keywords］natural compensation ；pipeline compensator ；compensation design ；fixed support ；thrust calculation
1 管道补偿
2.2 采用自然补偿方式的直管段长度限值
1.1 概念
直管段管长宜小于表内值，则无须考虑补偿措施。当布
第48卷第11期
2021年6月
建筑设计
Architectural Design
建筑技术开发
Building Technology Development
采暖管道补偿设计及固定支架
方形补偿器的补偿能力
方形补偿器的补偿能力热补偿器有弯管补偿器、套管式补偿器、球形补偿器及波纹补偿器四大类。
(1)弯管补偿器。
弯管补偿器有方形和a形两种，根据臂长和宽度的不同分为I、II、Ⅲ、IV型，如图3 - 22所示。
通常采用方形补偿器较多，方形补偿器一般用无缝钢管械制而成。
对于尺寸较小的方形补偿器，应用整根无缝钢管蜮制，对于尺寸较大的方形补偿器，可由两根或三根管子热弯而成，其焊口应设在垂直臂的中间位置。
方形补偿器具有构造简单十安装方便、热补偿量大、工作可靠等优点，但其占地面积大、水阻力大。
管道热伸长计算式为(3 -1)式中：△L为管道热伸长量，mm；α为管材的线膨胀系数，mm/m℃；L为管道计算长度，m；t2为热媒温度，℃；t1为管道安装时温度，℃。
为了减少补偿器的膨胀应力：提高补偿能力，在方形补偿器安装时应进行预拉伸，拉伸长度应接设计要求，无要求时为其伸长量的1/2，预拉伸的焊口应选在距补偿器弯曲起点2 ~ 2.5m为宜。
预拉伸方法可选用千斤顶或撑拉器将补偿器的两臂撑开，还可以用拉管器进行冷拉。
采用千斤顶顶撑时,. 如图3 -23所示，拉伸前将两端固定支架焊好，补偿器一端直管与方形补偿器焊好，补偿器另一端直管与连接末端之间预留其伸长量的1/2，用千斤顶进行拉伸。
拉伸时，千斤顶横放于方形补偿器两臂间，加好支撑和垫块，起动千斤顶撑开两臂使预拉焊口靠拢至要求间隙，焊口找正焊好。
采用拉管器冷拉时，如图3-24所示，拉伸前将两端固定支架焊好，补偿器两端直管与连接末端之间预留其伸长量的1/4，用拉管器进行拉伸。
拉伸时，将拉管器的法兰管卡卡在被拉焊口两端。
通过调整穿在两个法兰管卡之间的双头长螺栓，使预拉焊口靠拢至要求间隙，焊口找正焊好。
两侧冷拉可同时进行，也可分别操作。
方形补偿器一般安装在两固定支架中间。
方形补偿器水平安装时，应与管道的坡度、坡向一致；垂直安装时，高点应设排气阀，低点应设泄水装置。
补偿器安装就位时，起吊点应为3个，以保持补偿器的平衡受力，以防变形。
L型和方形补偿器补偿器计算
L型和方形补偿器补偿器计算L型补偿器和方形补偿器在结构上有一些区别。
L型补偿器通常是由两个不同长度的臂构成的，其中一个臂较长，另一个较短。
这两个臂的连接点处形成了一个90度的角。
方形补偿器则是由四条边构成的正方形或矩形形状。
补偿器的设计是基于热膨胀的原理。
当管道或电缆在使用过程中受到热膨胀时，补偿器可以沿着轴向移动，从而补偿由于热膨胀引起的长度变化。
这种移动可以减少或消除热膨胀产生的应力和位移。
在计算L型和方形补偿器的补偿量时，我们需要考虑几个因素。
首先是管道或电缆的长度变化。
这取决于管道或电缆的材料热膨胀系数和温度变化范围。
其次是补偿器的长度和形状。
补偿器的长度和形状决定了其可以提供的最大位移范围。
最后是补偿器的材料和弹性模量。
补偿器的材料和弹性模量会影响其承载能力和弹性恢复能力。
计算L型和方形补偿器的补偿量可以通过以下步骤进行：1.确定管道或电缆的热膨胀系数。
热膨胀系数可以根据材料的特性和温度范围进行确定。
根据热膨胀系数，可以计算出管道或电缆在温度变化时的长度变化量。
2.确定补偿器的长度和形状。
补偿器的长度和形状决定了其可以提供的位移范围。
一般来说，补偿器的长度越长，位移范围越大。
3.确定补偿器的材料和弹性模量。
补偿器的材料和弹性模量会影响其承载能力和弹性恢复能力。
这可以通过选择适当的材料和弹性模量来满足设计要求。
4.根据以上参数计算补偿器的补偿量。
补偿量可以通过补偿器位移量与管道或电缆长度变化量之间的关系来计算。
需要注意的是，计算补偿器的补偿量只是其中之一的设计考虑因素。
在实际应用中，还需要考虑许多其他因素，如补偿器的安装方式、受力分析、使用寿命等。
这些因素需要根据具体的应用情况进行综合考虑。
综上所述，L型和方形补偿器是一种用于补偿电缆或管道热膨胀引起的位移和应力的装置。
计算补偿器的补偿量需要考虑管道或电缆的长度变化、补偿器的长度和形状、材料和弹性模量等因素。
但需要注意的是，设计补偿器时还需要考虑其他因素，如安装方式、受力分析、使用寿命等。
补偿器的计算
补偿器的计算补偿器的计算解释：补偿管线因温度变化而伸长或缩短的配件，热力管线上所利用的主要有波形补偿器和波纹管两种。
一. 补偿器简介：补偿器习惯上也叫膨胀节，或伸缩节。
由构成其工作主体的波纹管（一种弹性元件）和端管、支架、法兰、导管等附件组成。
属于一种补偿元件。
利用其工作主体波纹管的有效伸缩变形，以吸收管线、导管、容器等由热胀冷缩等原因而产生的尺寸变化，或补偿管线、导管、容器等的轴向、横向和角向位移。
也可用于降噪减振。
在现代工业中用途广泛。
二.补偿器作用：补偿器也称伸缩器、膨胀节、波纹补偿器。
补偿器分为：波纹补偿器、套筒补偿器、旋转补偿器、方形自然补偿器等几大类型，其中以波纹补偿器较为常用，主要为保障管道安全运行，具有以下作用：1.补偿吸收管道轴向、横向、角向热变形。
2. 波纹补偿器伸缩量，方便阀门管道的安装与拆卸。
3.吸收设备振动，减少设备振动对管道的影响。
4.吸收地震、地陷对管道的变形量。
三.关于轴向型、横向型和角向型补偿器对管系及管架设计的要求（一）轴向型补偿器1、安装轴向型补偿器的管段，在管道的盲端、弯头、变截面处，装有截止阀或减压阀的部们及侧支管线进入主管线入口处，都要设置主固定管架。
主固定管架要考虑波纹管静压推力及变形弹性力的作用。
推力计算公式如下：Fp=100*P*AFp-补偿器轴向压力推（N），A-对应于波纹平均直径的有效面积（cm2），P-此管段管道最高压力（MPa）。
轴向弹性力的计算公式如下：Fx=f*Kx*XFX-补偿器轴向弹性力（N），KX-补偿器轴向刚度（N/mm）；f-系数，当“预变形”（包括预变形量△X=0）时，f=1/2，否则f=1。
管道除上述部位外，可设置中间固定管架。
中间固定管架可不考虑压力推力的作用。
2、在管段的两个固定管架之间，仅能设置一个轴向型补偿器。
3、固定管架和导向管架的分布推荐按下图配置。
补偿器一端应靠近固定管架，若过长则要按第一导向架的设置要求设置导向架，其它导向架的最大间距可按下计算：LGmax-最大导向间距（m）；E-管道材料弹性模量（N/cm2）；i-tp 管道断面惯性矩（cm4）；KX-补偿器轴向刚度（N/mm），X0-补偿额定位移量（mm）。
补偿器原理及计算
补偿器解释：补偿管线因温度变化而伸长或缩短的配件，热力管线上所利用的主要有波形补偿器和波纹管两种。
一. 补偿器简介：补偿器习惯上也叫膨胀节，或伸缩节。
由构成其工作主体的波纹管（一种弹性元件）和端管、支架、法兰、导管等附件组成。
属于一种补偿元件。
利用其工作主体波纹管的有效伸缩变形，以吸收管线、导管、容器等由热胀冷缩等原因而产生的尺寸变化，或补偿管线、导管、容器等的轴向、横向和角向位移。
也可用于降噪减振。
在现代工业中用途广泛。
二.补偿器作用：补偿器也称伸缩器、膨胀节、波纹补偿器。
补偿器分为：波纹补偿器、套筒补偿器、旋转补偿器、方形自然补偿器等几大类型，其中以波纹补偿器较为常用，主要为保障管道安全运行，具有以下作用：1.补偿吸收管道轴向、横向、角向热变形。
2. 波纹补偿器伸缩量，方便阀门管道的安装与拆卸。
3.吸收设备振动，减少设备振动对管道的影响。
4.吸收地震、地陷对管道的变形量。
三.关于轴向型、横向型和角向型补偿器对管系及管架设计的要求（一）轴向型补偿器1、安装轴向型补偿器的管段，在管道的盲端、弯头、变截面处，装有截止阀或减压阀的部们及侧支管线进入主管线入口处，都要设置主固定管架。
主固定管架要考虑波纹管静压推力及变形弹性力的作用。
推力计算公式如下：Fp=100*P*AFp-补偿器轴向压力推（N），A-对应于波纹平均直径的有效面积（cm2），P-此管段管道最高压力（MPa）。
轴向弹性力的计算公式如下：Fx=f*Kx*XFX-补偿器轴向弹性力（N），KX-补偿器轴向刚度（N/mm）；f-系数，当“预变形”（包括预变形量△X=0）时，f=1/2，否则f=1。
管道除上述部位外，可设置中间固定管架。
中间固定管架可不考虑压力推力的作用。
2、在管段的两个固定管架之间，仅能设置一个轴向型补偿器。
3、固定管架和导向管架的分布推荐按下图配置。
补偿器一端应靠近固定管架，若过长则要按第一导向架的设置要求设置导向架，其它导向架的最大间距可按下计算：LGmax-最大导向间距（m）；E-管道材料弹性模量（N/cm2）；i-tp 管道断面惯性矩（cm4）；KX-补偿器轴向刚度（N/mm），X0-补偿额定位移量（mm）。
(完整版)L型和方形固定支架推力计算表-特详细
n = L2 - L1
а•E•J / 107
安装温差 ⊿t （℃）
轴向推力 Py （N）
17
2.75
2.83
124.3
60
242
两支架夹角
摩擦系数μ
管道单位长度重量q1（N/m） 轴向摩擦力（N）
71
0.1
1078
781
普通钢（R2=D273x7）（反向力）
长臂弹性力系数 短臂弹性力系数
A
B
n = L2 - L1
管道序号 L1（短臂） L2（长臂） L1（短臂） L2（长臂）
管道序号 L1（短臂） L2（长臂） L1（短臂） L2（长臂）
管道序号 L1（短臂） L2（长臂） L1（短臂） L2（长臂）
管道序号 L1（短臂） L2（长臂） L1（短臂） L2（长臂）
管道序号 L1（短臂） L2（长臂） L1（短臂） L2（长臂）
17
110
379
6948
6
摩擦系数μ 管长（m） 管道单位长度重量q1（N/m） 轴向摩擦力（N）
0.1
14
1078
1509
正向力合记（N）
102566
L型补偿器
普通钢（L1=D530x10）（反向力）
长臂弹性力系数 短臂弹性力系数
A
B
n = L2 - L1
а•E•J / 107
安装温差 ⊿t （℃）
B
n = L2 - L1
а•E•J / 107
安装温差 ⊿t （℃）
轴向推力 Py （N）
12.5
7.2
1.37
124.3
60
1749
两支架夹角
摩擦系数μ
L型和方形固定支架推力计算表-特详细
长臂弹性力系数 短臂弹性力系数
A
B
n = L2 - L1
а•E•J / 107
安装温差 ⊿t （℃）
轴向推力 Py （N）
17
2.75
2.83
1193.3
20
775
两支架夹角
摩擦系数μ
管道单位长度重量q1（N/m） 轴向摩擦力（N）
71
0.1
3417
2476
普通钢（L2=D530x10）（反向力）
长臂弹性力系数 短臂弹性力系数
长度 （m）
7.3 10 7.3 10
长度 （m）
9.2 26 9.2 26
长度 （m）
9.2 26 9.2 26
长度 （m）
9.2 26 9.2 26
长度 （m）
9.2 26 9.2 26
1#固定支架（L1,L2,R1,R2）
L型补偿器
普通钢（L1=D530x10）（正向力）
长臂弹性力系数 短臂弹性力系数
A
B
n = L2 - L1
а•E•J / 107
安装温差 ⊿t （℃）
轴向推力 Py （N）
9.2
17
26
2.75
2.83
1193.3
20
4794
9.2
两支架夹角
摩擦系数μ
管道单位长度重量q1（N/m） 轴向摩擦力（N）
26
19
0.1
3417
9887
普通钢（L2=D530x10）（正向力）
长度 （m）
A
B
n = L2 - L1
а•E•J / 107
安装温差 ⊿t （℃）
轴向推力 Py （N）
补偿器及推力计算小公式1
空间自然补偿 作用力： Px=Kx*C*I/H/H= Py=Ky*C*I/H/H= Pz=Kz*C*I/H/H=
(工业锅炉房设计手册） 4761.3888 158.488615 104.211692 4765.16548
Fx=9.8*Kx*C*I/L/L= Fy=9.8*Kx*C*I/L/L= F= σ =0.098*Kb*C*Do/L=
z形补偿器： 短臂长l=（6*Δ (L1+L2)*E*D/(10^8*σ *（1+1.2L1/L2)))^0.51.357591 Fx=9.8*A*α *E*I*Δ t/10^7/l/l 9473.971 N A=3（P^3+4P*P+3-6n(1-n)(2P Fy=9.8*B*α *E*I*Δ t/10^7/l/l 1810.2329 N B=3（3P^3+4P+1+6n*P*P(1-n) σ (A)=C(A)*α *E*D*Δ t/10^7/2l -0.466302 Mpa P=(LD+Lch)/l= σ (C)=C(C)*α *E*D*Δ t/10^7/2l 9.2808855 Mpa n=LD/(LD+Lch)= σ (D)=C(D)*α *E*D*Δ t/10^7/2l -16.61197 Mpa Lch= σ (B)=C(B)*α *E*D*Δ t/10^7/2l -2.020756 Mpa LD= l= C(A)= 9645.3652 C(C)= C(D)= C(B)=
3500.868 376.4091 3521.045 49.07623
N N N MPa
长量小于40mm 最小中间短臂长m A=3（P^3+4P*P+3-6n(1-n)(2P*P-P+1))/P/(1+P)/(1-3n+3n*n)/(1+3n*P-3P*n*n) 11.61937 B=3（3P^3+4P+1+6n*P*P(1-n)(2-P+P*P))/P^3/(1+P)/(1-3n+3n*n)/(1+3n*P-3P*n*n) 2.220164 P=(LD+Lch)/l= 6.833333333 n=LD/(LD+Lch)= 0.317073171 14 长臂m 6.5 短臂m 红色字体需要填入 3 中间短臂m -0.43256234 -1.24136104 6.376454265 -3.98431076 37.515 热伸长量
波纹补偿器型大全参数选用及公式计算
轴向型内压式波纹补偿器(HZN)补偿器由一个波纹管和两个端接管构成，端接管或直接与管道焊接，或焊上法兰再与管道法兰连接。
补偿器上的拉杆主要是运输过程中的刚性支承或作为产品预变形调整用，它不是承力件。
该类补偿器结构简单，价格低，因而优先选用。
????用途：轴向型内压式波纹补偿器(轴向型波纹补偿器)主要用于补偿轴向位移，也可以补偿横向位移或轴向与横向合成位移，具有补偿角位移的能力，但一般不应用它补偿角位移。
????型号：DN32-DN8000，压力级别0.1Mpa-2.5Mpa ????连接方式：1、法兰连接2、接管连接????产品轴向补偿量：18mm-400mm一、型号示例举例：0.6TNY500TF 表示：公称通径为Φ500，工作压力为0.6MPa，(6kg/cm2)波数为4个，带导流筒，碳钢法兰连接的内压式波纹补偿器。
二、使用说明：轴向型波纹补偿器主要用于补偿轴向位移，也可以补偿横向位移或轴向与横向的合成位移，具有补偿角位移的能力，但一般不应用它来补偿角位移。
三、内压式波纹补偿器对支座作用力的计算：内压推力：F=100·P·A轴向弹力：Fx=Kx·（f·X）横向弹力：Fy=Ky·Y弯矩：My=Fy·L 弯矩：Mθ=Kθ·θ合成弯矩：M=My+Mθ式中：Kx：轴向刚度N/mmX：轴向实际位移量mm Ky：横向刚度N/mmY：横向实际位移量mm Kθ：角向刚度N·m/度θ：角向实际位移量度P：工作压力MPaA：波纹管有效面积cm2(查样本) L：补偿器中点至支座的距离m四、应用举例：某碳钢管道，公称通径500mm，工作压力0.6MPa，介质温度300°C，环境最低温度-10°C，补偿器安装温度20°C，根据管道布局（如图），需安装一内压式波纹补偿器，用以补偿轴向位移X=32mm，横向位移Y=2.8mm，角向位移θ=1.8度，已知L=4m，补偿器疲劳破坏次数按15000次考虑，试计算支座A的受力。
方形补偿器的补偿能力
方形补偿器的补偿能力热补偿器有弯管补偿器、套管式补偿器、球形补偿器及波纹补偿器四大类。
(1)弯管补偿器。
弯管补偿器有方形和a形两种，根据臂长和宽度的不同分为I、II、Ⅲ、IV型，如图3 - 22所示。
通常采用方形补偿器较多，方形补偿器一般用无缝钢管械制而成。
对于尺寸较小的方形补偿器，应用整根无缝钢管蜮制，对于尺寸较大的方形补偿器，可由两根或三根管子热弯而成，其焊口应设在垂直臂的中间位置。
方形补偿器具有构造简单十安装方便、热补偿量大、工作可靠等优点，但其占地面积大、水阻力大。
管道热伸长计算式为(3 -1)式中：△L为管道热伸长量，mm；α为管材的线膨胀系数，mm/m℃；L为管道计算长度，m；t2为热媒温度，℃；t1为管道安装时温度，℃。
为了减少补偿器的膨胀应力：提高补偿能力，在方形补偿器安装时应进行预拉伸，拉伸长度应接设计要求，无要求时为其伸长量的1/2，预拉伸的焊口应选在距补偿器弯曲起点2 ~ 2.5m为宜。
预拉伸方法可选用千斤顶或撑拉器将补偿器的两臂撑开，还可以用拉管器进行冷拉。
采用千斤顶顶撑时,. 如图3 -23所示，拉伸前将两端固定支架焊好，补偿器一端直管与方形补偿器焊好，补偿器另一端直管与连接末端之间预留其伸长量的1/2，用千斤顶进行拉伸。
拉伸时，千斤顶横放于方形补偿器两臂间，加好支撑和垫块，起动千斤顶撑开两臂使预拉焊口靠拢至要求间隙，焊口找正焊好。
采用拉管器冷拉时，如图3-24所示，拉伸前将两端固定支架焊好，补偿器两端直管与连接末端之间预留其伸长量的1/4，用拉管器进行拉伸。
拉伸时，将拉管器的法兰管卡卡在被拉焊口两端。
通过调整穿在两个法兰管卡之间的双头长螺栓，使预拉焊口靠拢至要求间隙，焊口找正焊好。
两侧冷拉可同时进行，也可分别操作。
方形补偿器一般安装在两固定支架中间。
方形补偿器水平安装时，应与管道的坡度、坡向一致；垂直安装时，高点应设排气阀，低点应设泄水装置。
补偿器安装就位时，起吊点应为3个，以保持补偿器的平衡受力，以防变形。
方形补偿器计算
方形补偿器计算方形补偿器是一种用于补偿机械系统的力学设备，常用于减少机械系统在运动过程中的振动和噪声。
在设计方形补偿器时，需要考虑到系统的质量、刚度、减震效果等因素。
本文将介绍方形补偿器的计算方法和一些实例分析。
首先，方形补偿器的计算方法需要考虑到系统的质量和刚度。
系统的质量可以通过摆动质量和槓臂长度来计算，而刚度可以通过选择材料和计算杆长来确定。
摆动质量的计算方法如下：m=M*L^2/l^2其中，m为摆动质量，M为系统质量，L为摆杆长度，l为杆长。
方形补偿器的刚度计算方法如下：k=E*A/l其中，k为刚度，E为弹性模量，A为截面积，l为杆长。
在进行计算时，需要根据实际的系统参数选择合适的值，以保证补偿器的有效性。
接下来，我们将通过一个实例来说明方形补偿器的计算方法。
假设我们需要设计一个方形补偿器来减少机械系统的振动和噪声。
已知系统的质量为100kg，摆杆长度为1m，杆长为3m。
杆材料的弹性模量为200GPa，截面积为100mm^2首先，根据以上参数，我们可以计算出摆动质量：m = M * L^2 / l^2 = 100 * 1^2 / 3^2 = 0.111kg其次，我们可以计算出方形补偿器的刚度：k=E*A/l=200*10^9*100*10^-6/3=6.67*10^9N/m最后，根据计算出的补偿器质量和刚度，我们可以进行实际的设计和安装，以减少机械系统的振动和噪声。
需要注意的是，方形补偿器的计算方法只是作为一种参考，实际的设计和安装还需要考虑到其他因素，如动力学效果和系统的稳定性等。
总结起来，方形补偿器的计算方法主要包括摆动质量和刚度的计算。
在实际的设计中，可以根据系统的参数和需求来确定补偿器的质量和刚度。
希望本文的介绍能够对方形补偿器的计算方法有所帮助。
热力管道的补偿类型和方式
热力管道的补偿类型和方式热力管道的补偿方式有两种：自然补偿和补偿器补偿。
1．自然补偿自然补偿就是利用管道本身自然弯曲所具有的弹性，来吸收管道的热变形。
管道弹性，是指管道在应力作用下产生弹性变形,几何形状发生改变，应力消失后,又能恢复原状的能力.实践证明,当弯管角度大于30°时，能用作自然补偿,管子弯曲角度小于30°时，不能用作自然补偿。
自然补偿的管道长度一般为15～25m，弯曲应力бbw不应超过80MPa。
管道工程中常用的自然补偿有:L型补偿和Z型补偿.2．补偿器补偿热力管道自然补偿不能满足，应在管路上加设补偿器来补偿管道的热变形量。
补偿器是设置在管道上吸收管道热胀冷缩和其他位移的元件。
常用的补偿器有方形补偿器、波纹管补偿器、套筒补偿器和球形补偿器。
（1)方形补偿器。
方形补偿器是采用专门加工成U型的连续弯管来吸收管道热变形的元件。
这种补偿器是利用弯管的弹性来吸收管道的热变形，从其工作原理看，方形补偿器补偿属于管道弹性热补偿。
方形补偿器由水平臂、伸缩臂和自由臂构成.方形补偿器是由4个90°弯头组成,其优点是:制作简单，安装方便，热补偿量大工作安全可靠，一般不需要维修；缺点是：外形尺寸大,安装占用空间大,不太美观。
方形补偿器按其外形可分为Ⅰ型－标准式（c＝2h）,Ⅱ型－等边式（c＝h）,Ⅲ型-长臂式（c＝0.5h），Ⅳ型－小顶式（c＝0),其中Ⅱ型、Ⅲ型最为常用。
制作方形补偿器必须选用质量好的无缝钢管揻制而成，整个补偿器最好用一根管子揻成，如果制作大规格的补偿器也可用两根弯管或三根弯管焊制，方形补偿器不宜用冲压弯头焊制而成。
焊制方形补偿器的焊接点应放在外伸臂的中点处，因为此处的弯矩最小，严禁在补偿器的水平臂上焊接。
焊制方形补偿器时,当DN≤200mm时，焊缝与外伸臂垂直，当DN＞200mm时，焊缝与轴线成45°角。
（2）波纹管补偿器。
波纹管补偿器又称波纹管膨胀节，由一个或几个波纹管及结构件组成，用来吸收由于热胀冷缩等原因引起的管道或设备尺寸变化的装置。
补偿器的计算
补偿器的计算解释：补偿管线因温度变化而伸长或缩短的配件，热力管线上所利用的主要有波形补偿器和波纹管两种。
一. 补偿器简介：补偿器习惯上也叫膨胀节，或伸缩节。
由构成其工作主体的波纹管（一种弹性元件）和端管、支架、法兰、导管等附件组成。
属于一种补偿元件。
利用其工作主体波纹管的有效伸缩变形，以吸收管线、导管、容器等由热胀冷缩等原因而产生的尺寸变化，或补偿管线、导管、容器等的轴向、横向和角向位移。
也可用于降噪减振。
在现代工业中用途广泛。
二.补偿器作用：补偿器也称伸缩器、膨胀节、波纹补偿器。
补偿器分为：波纹补偿器、套筒补偿器、旋转补偿器、方形自然补偿器等几大类型，其中以波纹补偿器较为常用，主要为保障管道安全运行，具有以下作用：1.补偿吸收管道轴向、横向、角向热变形。
2. 波纹补偿器伸缩量，方便阀门管道的安装与拆卸。
3.吸收设备振动，减少设备振动对管道的影响。
4.吸收地震、地陷对管道的变形量。
三.关于轴向型、横向型和角向型补偿器对管系及管架设计的要求（一）轴向型补偿器1、安装轴向型补偿器的管段，在管道的盲端、弯头、变截面处，装有截止阀或减压阀的部们及侧支管线进入主管线入口处，都要设置主固定管架。
主固定管架要考虑波纹管静压推力及变形弹性力的作用。
推力计算公式如下：Fp=100*P*AFp-补偿器轴向压力推（N），A-对应于波纹平均直径的有效面积（cm2），P-此管段管道最高压力（MPa）。
轴向弹性力的计算公式如下：Fx=f*Kx*XFX-补偿器轴向弹性力（N），KX-补偿器轴向刚度（N/mm）；f-系数，当“预变形”（包括预变形量△X=0）时，f=1/2，否则f=1。
管道除上述部位外，可设置中间固定管架。
中间固定管架可不考虑压力推力的作用。
2、在管段的两个固定管架之间，仅能设置一个轴向型补偿器。
3、固定管架和导向管架的分布推荐按下图配置。
补偿器一端应靠近固定管架，若过长则要按第一导向架的设置要求设置导向架，其它导向架的最大间距可按下计算：LGmax-最大导向间距（m）；E-管道材料弹性模量（N/cm2）；i-tp 管道断面惯性矩（cm4）；KX-补偿器轴向刚度（N/mm），X0-补偿额定位移量（mm）。
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(m3) 7.5335
弹性力 Px (kg) 465.0138
5.00 1.30 长臂与短臂垂直方向的夹角 短臂上的变形弹力 短臂上的变形弹力 短臂固定点的弯曲应力 Px Py σ bw (kg) (kg) (kg/mm2) 1324.1788 140.6401 15.4217
方型补偿器
固定支架之间管道长度 L (m) 60 管子弯曲半径 R (mm) 600 补偿器高 H (mm) 1500 管子断面抗弯矩 W (cm3) 82 管径 (mm) DN150 横截面平均半径 rp (mm) 77.25 补偿器宽 B (mm) 700 弯曲力矩 Mmax (kg-m) 522.30 管壁温度 T1 (℃) 75 弯管尺寸系数 h 0.4524 自由臂长 l1 (mm) 安装环境温度 T2 (℃) 线膨胀系数 α (mm/m· ℃) 0 0.012 冷紧系数 ε 0.5 管子断面 弹性模数 惯性矩 管子外径 Dw E I (cm) 2 4 (kg/cm ) (cm ) 1990000 652 15.9 热伸长量 Δx (mm) 27.0 折算长度 弹性中心 惯性矩 Ix0 Lzh y0 (m) 26.5683 (m) 0.3768
L型自然补偿
管径 (mm) DN150 长臂长 Lch (m) 短臂长 LD (m) 管壁温度 T1 (℃) 75 夹角形式 安装环境温度 T2 (℃) 0 线膨胀系数 α (mm/m· ℃) 0.012 夹角 β (° ) 0.0 弹性模数 管子断面惯性矩 管子外径 E I Dw 2 4 (cm) (kg/cm ) (cm ) 1990000 652 15.9 n=Lch/LD 3.846 系数 A 19.1642 系数 B 2.0354 系数 C 7.0402