知识点：热力管道

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   热力管道受热膨胀后，如能自由伸缩，则管道不致产生热应力，如果管道的伸缩受到约束，管壁就会产生热应力，管壁产生的热应力按下式计算：

            б＝E×△L/L＝Eα(t₂－t₁)                                      (8-5)

式中    б——管道的轴向热应力，MPa，

E——管材的弹性模量，MPa，钢材的弹性模量E通常取2.0×10⁵MPa；

       其他符号同式（8-4）。

   直线热力管段若两端固定，受热膨胀后，作用在固定点的推力按下式计算：

           P_k=б×A                                                    (8-6)

式中    P_k——管子受热膨胀后对固定点的推力，N；

б——管道的轴向热应力，MPa；

A——管壁的截面积，mm²；

而                                              （8-7）

                                     

式中    D——管子外径，mm；

       d——管子内径，mm。

   例8-1  某热力管段长100m，钢材材质为Q235-A钢，管子规格为D219×9mm，管道安装时环境温度为10℃，管内输送介质的最高温度为210℃，试计算管道运行前后的热伸长量；若管道两端固定，求管道的轴向热应力和管道对固定点的推力。

解：（1）计算热伸长量

根据公式（8-4）△L=Lα(t₂－t₁)      

       按给定条件L＝100m，t₁＝10℃，t₂＝210℃，线胀系数α按0.012mm/m·℃；

       得  △L＝100×0.012×（210－10）＝240mm

       （2）计算热应力

       根据公式（8-5）б＝E×△L/L＝Eα(t₂－t₁)

       管材的弹性模量E按2.0×10⁵ MPa，

       得  б＝Eα(t₂－t₁)＝2.0×10⁵×1.2×10^－5（210－10）＝480MPa

       （3）管子对固定点的推力

       根据公式(8-6)  P_k=б×A                    

       得  P_k=б×A＝480×=480×0.7854×7560=2.85×10⁶N

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