管材的线膨胀及伸缩量的计算研讨.doc

第一节 管材的线膨胀及伸缩量的计算 一、热膨胀量的计算 管道安装完毕投入运行时，常因管内介质的温度与安装时环境温度的差异而产生伸缩。另外，由于管道本身工作温度的高低，也会引起管道的伸缩。实验证明，温度变化而引起管道长度成比例的变化。管道温度升高，由于膨胀，长度增加；温度下降，则由于收缩，长度缩短。温度变化1度相应的长度成比例变化量称为管材的线膨胀系数。不同材质的材料线膨胀系数也不同。碳素钢的线膨胀系数为12×10—6／℃，而硬质聚氯乙烯管的线膨胀系数为80X10—6／℃，约为碳素钢的七倍。 管材受热后的线膨胀量，按下式进行计算： 式中△L——管道热膨胀伸长量(m)； (——管材的线膨胀系数(1／K)或(1／℃)； t2——管道运行时的介质温度(℃)； tl——管道安装时的温度(℃)，安装在地下室或室内时取t1=—5℃；当室外架空敷设时，t1应取冬季采暖室外计算温度； L——计算管段的长度(m)。 不同材质管材的。值见表2—1。 表2—1不同材质管材的线膨胀系数 管道材质 线膨胀系数(/（×10—6/℃） 管道材质 线膨胀系数(/（×10—6/℃） 碳素钢 铸铁 中铬钢 不锈钢 镍钢 奥氏体钢 12 11.1 11.4 10.3 13.1 17 纯铜(紫铜) 黄铜 铝 聚氯乙烯 氯乙烯 玻璃 16.4 18.4 23.6 80 10 5 在管道工程中，碳素钢管应用最广，其伸长量的计算公式为 式中12×10—6——常用钢管的线膨胀系数(1／)。 根据式(2—2)制成管道的热伸长量△L表(见表2—2)，由表中可直接查出不同温度下相应管长的热伸长量。 例有一段室内热水采暖碳素钢管道，管长70m，输送热水温度为95℃，试计算此段管道的热伸长量。 解根据钢管的热膨胀伸长量计算式(2—2) △L=12×10—6(t1—t2)L =12×10—6（95+5）×70 =0.084m 由已知管长及送水温度，直接查表2—2，也可得管道的热伸长量△L。 如果管道中通过介质的温度低于环境温度，则计算出来的是缩短量。 表2—2水和蒸汽管道的热伸长量△L表(m) 管段长 L/m 热水温度／℃ 60 70 80 90 95 100 110 120 130 140 143 151 158 164 170 175 179 183 蒸汽表压／MPa 0.049 0．098 0.176 0.265 0．294 0．392 0.49 0．588 0．686 0784 0．882 0.98 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95 100 105 110 4 8 11 15 19 23 26 30 34 38 41 45 49 53 56 60 64 68 71 75 79 83 4 9 13 18 22 26 31 35 40 44 48 53 57 62 66 70 75 79 83 88 92 96 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95 100 109 110 6 11 17 23 28 34 40 45 51 57 62 68 74 79 85 90 ％ 102 107 113 119 124 6 12 18 24 30 36 42 48 54 60 66 71 77 83 89 95 101 107 113 119 125 131 6 13 19 25 31 38 44 50 56 63 69 75 81 88 94 100 106 113 119 125 131 138 7 14 21 28 34 41 48 55 62 69 76 83 89 96 103 110 117 124 130 137 144 151 8 15 23 30 38 45 53 60 68 75 83 90 98 105 113 120 128 135 143 150 158 165 8 16 24 33 41 49 57 65 73 8l 89 98 106 113 122 130 138 146 154 163 170 180 9 18 26 35 44 53 61 70 79 88 ％ 105 114 123 131 140 149 157 166 175 184 194 9 18 27 36 45 54 63 72 81 89 99 107 116 125 134 143 152 161 170 179 188 197 10 19 28 38 47 57 66 76 85 95 104 114 123 132 142 152 161 171 180 190 199 208 10