一、ASME簡(jian)單判斷式
ASME簡單判(pan)(pan)斷(duan)法是(shi)(shi)由美國ASMEB31.1標(biao)準給出的(de)一種快速確定管系(xi)熱(re)膨脹(zhang)補償是(shi)(shi)否(fou)滿足要求的(de)簡便方(fang)法,在工程設計中得到了廣泛(fan)的(de)應用(yong)。但是(shi)(shi),該方(fang)法僅是(shi)(shi)一個(ge)判(pan)(pan)斷(duan)式,它并不能(neng)計算出管系(xi)中的(de)應力、邊界反力和位移等數值,只進行簡單的(de)判(pan)(pan)斷(duan)。它的(de)判(pan)(pan)斷(duan)結果是(shi)(shi)粗略的(de),也是(shi)(shi)比較保守的(de),因此(ci)對貴重的(de)管道(如合金鋼、不銹(xiu)鋼、特殊(shu)耐(nai)熱(re)鋼、超低溫用(yong)鋼管道等)不宜用(yong)它進行最(zui)終分析。
具有同一(yi)直(zhi)徑、同一(yi)壁(bi)厚、無分(fen)支(zhi)管(guan)(guan)、兩端(duan)固(gu)定(ding)、中間(jian)無支(zhi)承約(yue)束的(de)非(fei)劇(ju)毒(du)管(guan)(guan)道(dao)若不(bu)存(cun)在下列情(qing)況則可以按ASME簡單(dan)判(pan)(pan)斷式(shi)[式(shi)(9-1)]進行(xing)判(pan)(pan)斷:存(cun)在劇(ju)烈(lie)冷熱循環變化(hua)的(de)管(guan)(guan)道(dao);大直(zhi)徑薄(bo)壁(bi)管(guan)(guan);不(bu)等腿的(de)管(guan)(guan)道(dao)展(zhan)開(kai)長度大于(yu)端(duan)點(dian)連線長度2.5倍的(de)U形管(guan)(guan)道(dao);不(bu)在端(duan)點(dian)連線方(fang)向上(shang)的(de)端(duan)點(dian)附加位(wei)移(yi)占(zhan)總位(wei)移(yi)量的(de)大部(bu)分(fen);近似直(zhi)線的(de)鋸齒形狀的(de)管(guan)(guan)道(dao)。
U-固(gu)定(ding)點之間(jian)的連線長度,m;
δ-作(zuo)用于管道的總熱(re)(re)位(wei)移荷載(zai),mm,由(you)管端(duan)處(chu)管道自由(you)熱(re)(re)脹冷縮(suo)位(wei)移以(yi)及設備熱(re)(re)脹冷縮(suo)位(wei)移疊加(jia)構(gou)成,前者在熱(re)(re)脹條件(jian)(jian)下(xia)取(qu)正值(zhi),在冷縮(suo)條件(jian)(jian)下(xia)取(qu)負(fu)值(zhi),后者以(yi)造成端(duan)點相向(xiang)移動取(qu)正值(zhi),相背移動取(qu)負(fu)值(zhi)。
二、ASME簡單判(pan)斷式(shi)不適用的管道
①. 在劇烈(lie)循環條件下運(yun)行,有(you)疲勞危險的管道。
②. 大直徑薄壁管道(管件應力(li)增強系數(shu)i≥5)。
③. 與端點連線(xian)不在同(tong)一(yi)方向的端點附加位移量(liang)占總位移量(liang)大部分(fen)的管道。
④. L/U>2.5的不等腿U形彎管(guan)管(guan)道(dao),或近似直(zhi)線的鋸(ju)齒(chi)狀管(guan)道(dao)。
三、簡單判斷式的求解步驟
在進行ASME簡單(dan)判斷(duan)式(shi)的(de)(de)求解時(shi),一般情況下(xia)并不困難,只需(xu)要(yao)將式(shi)中(zhong)各參數按各自的(de)(de)定義求出并代(dai)入公(gong)式(shi)計算即可(ke)。但(dan)當管(guan)系兩端點有附加位(wei)移時(shi),一些設計人員(yuan)往(wang)往(wang)將端點位(wei)移的(de)(de)正、負(fu)(fu)號(hao)搞錯而導(dao)致計算錯誤。為(wei)此,特將端點位(wei)移的(de)(de)正、負(fu)(fu)號(hao)判斷(duan)方(fang)法進行介紹(shao)。端點位(wei)移的(de)(de)正、負(fu)(fu)號(hao)可(ke)按以下(xia)兩種方(fang)法確定。
第(di)一種方法(fa)(熱(re)脹(zhang)趨勢法(fa))判斷步驟如下。
①. 選擇任(ren)一端(duan)點為(wei)始端(duan),而另一端(duan)則為(wei)末端(duan)。
②. 假想始(shi)端固定,而末端開放,并(bing)以此判斷管(guan)系的熱脹方向。
③. 管系中各管段的熱(re)脹量(liang) Δl=ΔTt 同一方(fang)向(xiang)的管道熱(re)脹量(liang)為(wei)各管段熱(re)脹量(liang)的代數和(he),并判斷末端(duan)在(zai)該方(fang)向(xiang)上(shang)的位移趨勢(shi)。
④. 兩端(duan)點有附加(jia)(jia)位移時(shi),對(dui)于始(shi)端(duan),其附加(jia)(jia)位移方(fang)向與(yu)管(guan)系的熱(re)脹趨勢相同時(shi)取(qu)“十”,與(yu)管(guan)系位移趨勢相反(fan)時(shi)取(qu)“一”。對(dui)于末(mo)端(duan),其附加(jia)(jia)位移方(fang)向與(yu)管(guan)系的熱(re)脹趨勢相同時(shi)取(qu)“-”,與(yu)管(guan)系的熱(re)脹趨勢相反(fan)時(shi)取(qu)“十”;
第二種(zhong)方法(熱脹坐標法)判斷步驟如下。
①. 選擇任一端為(wei)始端,另(ling)一端則為(wei)末(mo)端。
②. 假(jia)想始(shi)端(duan)(duan)固定,末(mo)端(duan)(duan)開放,并以(yi)始(shi)端(duan)(duan)為原點建立(li)坐標系。
③. 從始端(坐標(biao)原點)沿(yan)管(guan)系向(xiang)末端行(xing)走(zou),與坐標(biao)同(tong)向(xiang)時位(wei)(wei)移為正,反向(xiang)時為負,最(zui)后分別取各方(fang)向(xiang)的(de)位(wei)(wei)移代數和(he)。該(gai)代數和(he)具有“十”“-”號(hao),“十”號(hao)表示該(gai)方(fang)向(xiang)的(de)總位(wei)(wei)移方(fang)向(xiang)與坐標(biao)軸(zhou)同(tong)向(xiang),而(er)“一”號(hao)表示該(gai)方(fang)向(xiang)的(de)總位(wei)(wei)移方(fang)向(xiang)與坐標(biao)軸(zhou)反向(xiang)。
④. 端點有(you)附加(jia)位(wei)移(yi)(yi)時,對于始端,如(ru)果其(qi)附加(jia)位(wei)移(yi)(yi)方(fang)向與坐(zuo)標軸(zhou)同向則為“+”,反(fan)向則為“一”;對于末端,如(ru)果其(qi)附加(jia)位(wei)移(yi)(yi)方(fang)向與坐(zuo)標軸(zhou)同向則為“十”,反(fan)向則為“-”。
熱脹趨(qu)勢(shi)法和熱脹坐標法得到的(de)結果是相(xiang)同的(de)。
工程實例
ASME簡單判斷(duan)式的(de)工程應用
有(you)一Φ273mm×8mnm的(de)碳(tan)鋼管(guan)道,其(qi)設計溫(wen)度(du)為250℃,安裝溫(wen)度(du)為20℃,線脹系數(shu)為at=12.8×10-6℃-1。管(guan)道走向如圖9-5所示,其(qi)中A、D為固定(ding)點。試(shi)計算其(qi)柔性(xing)是否足夠。
因為A=501.12>208.4,所以該管道不能(neng)滿足柔性(xing)要求(qiu)。