保温管道
由于保温管相互接触的不同结构体或同一结构体的不同部分之间的热膨胀系数不匹配,在加热或冷却时彼此的膨胀或者收缩程度不一致,从而导致保温管热应力的产生。
热应力问题实际上就是热和应力两个物理场之间的相互作用,故属于耦合场分析问题。与其他耦合场的分析方法类似,ANSYS提供两种分析热应力的方法:直接法和间接法。
(1)间接法:先进行热分析,然后将求得的节点温度作为载荷施加到结构应力分析中。
(2)直接法:直接采用具有温度和位移自由度的耦合单元,同时得到热分析和结构应力分析的结果。直接法又分弱耦合和强耦合。
某液体管路内部通有液体,外部包有保温层,保温层与空气接触,结构如图2.1所示。已知管路由铸铁制造,其导热系数为70W/(m·℃),弹性模量为200GPa,预制直埋保温管,泊松比为0.3,热膨胀系数为1.2×10-5/℃;保温层的导热系数为0.02W/(m·℃),弹性模量为20GPa,泊松比为0.4,热膨胀系数为1.2×10-5/℃;管路内液体压力0.3MPa,温度为70℃,对流换热系数为1W/(m2·℃);空气温度为-40℃,对流换热系数为0.5W/(m2·℃)。试分析管路内热应力情况。
问题分析:根据结构的对称性,采用轴对称单元计算。轴对称模型在*(1)象限建模,对称轴是Y轴,XYZ分别表示径向、轴向和周向(环向)。热力耦合单元采用**NE223,具有温度自由度和结构位移自由度。采用国际单位制。
计算结果:有保温管,热分析后管道的温度为45.1℃。内压与温差作用下,应力见各向应力云图、*三强度和*四强度相当应力。计算结果与间接法一致。
7、良好的环保性能
聚乙烯管材在加工过程中不添加重金属稳定剂,材料无du无害,是一种绿色环保的管道材料,并且聚乙烯材料本身可回收利用,不会对环境产生污染。
8、良好的阻燃、抗静电性能
我公司专门研制开发出了阻燃、抗静电聚乙烯管材,适用于易燃易爆等特定场所。
9、安全、可靠的连接方法
预制直埋保温钢管较之传统的钢管保温方式具有十分**的优点: 1、预制直埋保温钢管不需要砌筑庞大的地沟,只需将保温管埋人地下,因此大大减少了工程占地,有利于环境保护,减少土方开挖量约50%以上,减少土建砌筑和混凝土量90%。同时,保温管施工和现场挖沟平行进行,只需现场接头,可以缩短工期约50%以上。 2、保温性能好,硬质聚氨酯保温管,热损失仅为传统管材的25%,长期运行可节约大量能源,显著降低能源成本。 3、具有很强的防水和耐腐蚀能力,不需附设管沟,可直接埋入地下或水中,施工简便迅速,综合造价低。 4、在低温条件下也具有良好的耐腐蚀和耐冲击性,可直接埋入地下冻土。 5、使用寿命可达30-50年,聚氨酯保温管,正确的安装和使用可使管网维修费用较低。 6、可设置报警系统,自动检测管网渗漏故障,准确指示故障位置并自动报警。