供熱管道熱膨脹及其補償器

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   供熱管道升溫時，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)置補償器，以補償管道的熱伸長，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算：
 

供熱管道采用的補償器種類很多，主要有自然補償器、方形補償器、波紋管補償器、套筒補償器和球形補償器等，前三種是利用補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）自然補償器

自然補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償管道的熱膨脹，使管道應(yīng)力得以減小。常見的自然補償器有L型、Z型自然補償器，如圖12-10所示。

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

（2）方形補償器

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

（3）套筒補償器

套筒補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償，有單向和雙向兩種形式，圖12-15是單向套筒補償器。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，更換填料時需要松開壓蓋，維修方便。

套筒補償器的補償能力大，一般可達250～400mm，占地小，介質(zhì)流動阻力小，造價低，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，補償器與管道采用焊接連接。

（4）波紋管補償器

波紋管補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償器。這種補償器體積小，重量輕，占地面積和占用空間小，易于布置，安裝方便。波紋管補償器具有良好的密封性能,不需要進行維修，承壓能力和工作溫度較高，但其補償能力小，價格也較高。

為使軸向波紋管補償器嚴格地按管道軸向熱脹或冷縮，補償器應(yīng)靠近一個固定支架設(shè)置，并設(shè)置導向支座，導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償器通常都作為標準的管配件，用法蘭或焊接的形式與管道連接。

（5）球形補償器

球形補償器如圖12-17所示。球形補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，運行可靠，占地面積小，基本上無需維修，補償能力大。工作時變形應(yīng)力小，減少了對支座的要求。