Формула расчёта
Удлинение трубопровода прямо пропорционально его длине и перепаду температур. Чем длиннее участок и чем сильнее он нагревается, тем больше удлинение, которое нужно куда-то «спрятать».
- ΔL — удлинение участка, мм;
- α — коэффициент линейного расширения материала, мм/(м·°C);
- L — длина участка между неподвижными опорами, м;
- Δt — перепад температур, °C: разница между рабочей температурой и температурой монтажа.
Считать нужно каждый участок между двумя неподвижными опорами отдельно: именно его удлинение должен воспринять компенсатор.
Коэффициенты линейного расширения
Коэффициент α зависит от материала трубы. Ниже — средние значения в диапазоне 20–100 °C, которые используют для предварительного расчёта.
| Материал | α, мм/(м·°C) | α, 10⁻⁶ 1/°C |
|---|---|---|
| Углеродистая сталь (Ст20, 09Г2С) | 0,012 | 12 |
| Нержавеющая сталь (12Х18Н10Т, AISI 321) | 0,0166 | 16,6 |
| Медь | 0,017 | 17 |
| Алюминий | 0,024 | 24 |
| Полипропилен (PP-R) | 0,15 | 150 |
| Полиэтилен (ПНД) | 0,2 | 200 |
Справочные значения. Для высоких температур и точного расчёта коэффициент берут по справочным данным для конкретной марки материала.
Удлинение стального трубопровода длиной 100 м
Чтобы быстро оценить масштаб, — готовая таблица для участка длиной 100 метров.
| Материал | Δt = 50 °C | Δt = 100 °C | Δt = 150 °C | Δt = 200 °C |
|---|---|---|---|---|
| Углеродистая сталь, мм | 60 | 120 | 180 | 240 |
| Нержавеющая сталь, мм | 83 | 166 | 249 | 332 |
Для участка другой длины значение пересчитывается пропорционально: 50 метров — вдвое меньше, 200 метров — вдвое больше.
Пример расчёта
Участок теплотрассы из углеродистой стали длиной 60 м между неподвижными опорами. Монтаж — при +10 °C, рабочая температура — +130 °C. Трубопровод наружной прокладки: при остановке зимой может остыть до −40 °C.
- Удлинение при нагреве: 0,012 × 60 × (130 − 10) = 86,4 мм.
- Укорочение при охлаждении: 0,012 × 60 × (10 − (−40)) = 36 мм.
- Полный ход компенсатора: 86,4 + 36 = 122,4 мм.
Компенсатор для этого участка должен воспринимать не меньше 122 мм — с запасом. Обратите внимание: укорочение на холоде добавило к ходу больше 40%. На Севере, где трубопроводы монтируют летом, а зимой они стоят при −50 °C, эту составляющую нельзя пропускать.
Онлайн-калькулятор
Результат — для предварительной оценки. Точный подбор с учётом давления, среды и типа компенсатора сделает инженер OnePROM.
Подобрать компенсатор по расчётуКак компенсировать удлинение
Самокомпенсация
Удлинение воспринимают сами повороты трассы — Г- и Z-образные участки. Это самый дешёвый способ, но он работает, только если трасса позволяет и плечи поворотов достаточной длины.
П-образные компенсаторы
Петля из той же трубы. Надёжна и не требует обслуживания, но занимает много места и создаёт дополнительное гидравлическое сопротивление.
Сильфонные компенсаторы
Гофрированная оболочка из нержавеющей стали воспринимает удлинение, сжимаясь и растягиваясь. Компактны, ставятся прямо в линию трубопровода — поэтому их выбирают для теплосетей, промышленных трубопроводов и стеснённых трасс.
Подберём сильфонный компенсатор под ваш расчётный ход, давление и среду.
Каталог компенсаторовНеподвижные и направляющие опоры
Компенсатор работает только в паре с опорами. Неподвижные опоры делят трубопровод на участки, и на каждый участок ставят свой компенсатор. Усилие от удлинения и от давления в трубе передаётся на неподвижные опоры — их рассчитывают на эту нагрузку.
Направляющие опоры удерживают трубу на оси, чтобы осевой компенсатор не выгибало вбок. По рекомендациям EJMA первую направляющую опору ставят не дальше 4 диаметров трубы от компенсатора, вторую — не дальше 14 диаметров.
