Temperaturowa wydłużalność liniowa

Rozszerzalność termiczna jest ważnym czynnikiem eksploatacyjnym systemów rurociągowych. Spowodowana jest wzbudzaniem ruchów atomów składowych określonej substancji w wyniku dostarczania do substancji energii cieplnej. Skutkuje to właśnie przyrostem długości materiału.

Nieprawidłowo dobrana kompensacja tego parametru w eksploatowanej instalacji może doprowadzić między innymi do nadmiernych naprężeń w rurze, pęknięć, wyboczenia, a nawet przecieków prowadzących  do zniszczenia rurociągu. Aby przeciwdziałać temu zjawisku można przedsięwziąć następujące kroki:

  • budować rurociąg z materiałów o niskiej rozszerzalności termicznej

  • stosować system kompensacji rozszerzalności liniowej

Uwzględniając technologię produkcji systemu TERMOTECH Duroplasty należy zauważyć, iż rura przewodowa, rura osłonowa i wypełniająca przestrzeń pomiędzy nimi pianka tworzy zespolony ze sobą jednolity układ rurowy, dla którego wydłużalność termiczna dla celów obliczeniowych wynosi:
  • α = 0,015 mm/mK = 15 x 10-6K-1 - dla rury przewodowej z TWS - laminat krzyżowy o zawartości szkła 60%

  • α = 0,025 mm/mK = 25 x 10-6K-1 - dla rury przewodowej z TWS - laminat wykonywany ręcznie 

Metodologia obliczeń

Przed przystąpieniem do obliczeń wydłużalności rurociągów należy postawić sobie bardzo istotne pytanie, a mianowicie: „W jakiej temperaturze będzie montowany rurociąg ?” Temperatura ta jest bowiem temperaturą bazową, w stosunku do której będziemy obliczać  ΔT dla dwóch wariantów.

Wariant I

Rurociąg nie jest eksploatowany ale podlega jednakże oddziaływaniu czynników zewnętrznych (należy rozważyć ekstremalne temperatury „+” jak i „-”).

Wariant II

Rurociąg jest normalnie eksploatowany; należy uwzględnić temperaturę czynnika, który będzie w nim płynął i ewentualny wpływ czynnika zewnętrznego na cały „układ”.

Wydłużalność „układu”

ΔL = L·ΔT · α

ΔL - zmiana długości całego układu, mm

L - długość układu bazowa, m

α - wydłużalność jednostkowa systemu, mm/mK

ΔT - różnica temperatur, K

temperaturowa_wydluzalnosc_liniowa

Przykład obliczeniowy

Zbadamy, jak bardzo zwiększy się długość rurociągu o długości 1000 metrów, wykonanego z różnych materiałów, dla przyrostu temperatury ΔT=50 K
Założenia:
L=1000 m ;  ΔT=50 K
Badanymi materiałami będzie:
  • laminat krzyżowy o zawartości 60% szkła

α = 15 x 10-6 K-1 
  • laminat ręczny 

α = 25 x 10-6 K-1
  • stal

α = 12 x 10-6 K-1
Wyniki:
  • laminat krzyżowy o zawartości 60% szkła

ΔL = 0,75 m
  • laminat ręczny

ΔL = 1,25 m
  • stal

ΔL = 0,65 m

wydłużalność_liniowa

 

Kiedy zależy nam wyłącznie na dobrych wskaźnikach rozszerzalności termicznej, rurociąg stalowy jest rozwiązaniem akceptowalnym. Jednakże ze względu na trwałość, odporności na korozję, odporności na czynniki chemiczne oraz atmosferyczne, rury z TWS są rozwiązaniem zdecydowanie lepszym od rur stalowych. Z wykresu  przedstawionego powyżej wynika jasno, że wydłużenie liniowe rur z TWS jest tylko nieznacznie większe od rur ze stali.
 
Rury laminatowe mogą być instalowane w systemie samokompensacji, gdyż największe dopuszczalne odkształcenia dla 1000 – metrowego rurociągu nie mogą przekraczać 2,0m, czyli 0,2%. W związku z powyższym przy odtwarzaniach rurociągów można wykorzystać istniejące konstrukcje wsporcze.
 
Newsletter

Najnowsze informacje z branży, instrukcje oraz promocje, to wszystko w naszym newsletterze!

Wyrażam zgodę na przetwarzanie moich danych osobowych przez GKI Kompleks S.A., ul. Ogrodowa 19, 58-306 Wałbrzych w celach związanych z otrzymywaniem newslettera. Zgoda może zostać w każdej chwili odwołana.