Расчет толщины стен: Расчет толщины стен

Расчет толщины стен

Стены должны быть теплыми! Что такое теплые? Это по теплопроводности опережающие СНиП! Для начала нужно разобраться какими они должны быть в соответствии со СНиПом. Это не так сложно, как кажется на первый взгляд.

Первым делом возникает вопрос: «а сколько дней в году длиться отопительный сезон?», может нам вообще ничего отапливать не надо и живем мы в Индии… Однако суровые реальности подсказывают, что из 365 дней 202 температура воздуха ≤ 8 °C. Но это в моей Липецкой области, а в вашей наверняка другие цифры. Какие? На этот вопрос вам ответит СНиП 23-01-99. В нем ищем таблицу №1 в ней ищем 11 столбик и свой населенный пункт. Цифра на пересечении и есть количество дней где температура ниже 8 градусов.

Зачем все это было нужно? Для того чтобы открыть СНиП 23-02-2003, найти в нем формулу, и определить градусо-сутки отопительного периода. Величина показывает температурную разницу наружного и внутреннего воздуха, то есть «на сколько нагревать». Умноженную на количество этих суток, то есть «сколько суток нагревать»

Ну узнали… Толк-то от этого какой? А такой! На Данном этапе мы получаем какую-то цифру, в моем случае получилась 5050. По этой цифре, того же самого СНиПа в таблице 4 ищем чему равно нормируемое значение сопротивление теплопередаче стен (3-й столбик). Получается что-то между 2,8-3,5 путем интерполяции находим точное значение (если надо и интересно) или берем максимальное. У меня получилось 3,2°С/Вт.

Теперь, чтобы посчитать толщину стены, нам необходимо воспользоваться формулой R = s / λ (м2•°С/Вт). Где R — сопротивление теплопередаче, s — толщина стены (м), а λ — теплопроводность. Теперь представим, что мы решили построить свою стену из газосиликатных блоков, полностью. В моем случае это блоки Липецкого силикатного завода. Нужно узнать коэффициент теплопроводности. Для этого идем на сайт производителя вашего материала, находим свой материал и смотрим описания характеристик. В моем случае это блоки из ячеистого бетона и коэффициент теплопроводности равен 0,10-0,14. Возьмем 0,14 (влажность и все такое). По вышеуказанной формуле нам нужно найти S. S = R * λ, то есть S = 3,2 * 0,14 = 0,45 м.

Хорошая получилась стена. И дорогая. Наверное есть способ сэкономить… Что если мы возьмем блок толщиной 20 см и сделаем из него стену. Получим сопротивление теплопередачи у такой стены равное 1,43 (м2•°С/Вт), а в нашем регионе 3,2 (м2•°С/Вт). Маловато будет! А что если мы сделаем многослойную стену и снаружи стены используем пенопласт, а лучше минеральную вату, потому как они с примерно одинаковыми коэффициентами теплопроводности, но минвата экологически чище и не горит к томуже. Да и мышки ее как-то не жалуют. Нам осталось добрать теплопередачи… 3,2 — 1,43 = 1,77 (м2•°С/Вт). Теперь тут опять все просто. Так как стена у меня трехслойная и снаружи еще обложена кирпичом, то нужно подобрать утеплитель который лучше всего подходит для этого дела. Я выбрал ROCKWOOL КАВИТИ БАТТС максимально обозначенная теплопроводность у него λ = 0,041 Вт/(м·К) по ней и посчитал, S = 1. 77 * 0.041 = 0.072. У меня получилась стена из газосиликатного блока 20 см и 7 см каменной ваты. Согласитесь лучше чем 45 см газосиликата? А может плюнуть на все и сделать каркасник с утеплителем? Можно))) в Канаде и многих европейских странах все так и делают. Но мы то русские! Поэтому обложим все это хозяйство облицовочным кирпичом, и будет у нас красиво и практично! Почему мы в расчет не принимали облицовочный кирпич? Просто он не несет никаких энергосберегающих функций. Более того в нем необходимо сделать вентиляционные зазоры. Но это уже другая история.

В конечном итоге, решив, что требования СНиПов постоянно повышаются, я сделал утеплитель толщиной 10 см. Тем более, что стоило это не на много дороже.

Далее немного про паропроницаемость стен.

P.S.: Если в ручную считать немного лень, то вот тут я наваял калькулятор, который работает по этой формуле. Правда, он пока считает только однослойные стены.

 

толщина стен и теплопотери дома.

При строительстве дома в обязательном порядке нужно рассчитать толщину стен.

Стены нужны для сохранения тепла в жилище, поэтому необходимо делать проект дома, учитывая технические характеристики строительного материала, его коэффициент теплопроводности.

В противном случае может получится ситуация, когда вы будите отапливать зимой улицу.

Толщина стены напрямую зависит от теплового сопротивления каждого отдельного материала

КТС=ТС / КТП

КТС – коэффициент теплового сопротивления. Измеряется разницей температуры в Кельвинах – К (либо градусах по Цельсию) – С, которая требуется для переноса 1 Вт тепловой энергии на квадратный метр площади: м²·K/Вт или м²·С/Вт. Обычно в формулах применялась для его обозначения латинская буква R.

ТС – толщина материала в метрах (толщина стены, иногда S)

КТП – коэффициент теплопроводности, он указывается в технических характеристиках стройматериала.

Если пойти от обратного и сделать расчет толщины стены, исходя из этой формулы, то есть имея значения КТС и КТП, то формула будет выглядеть так:

ТС=КТС * КТП

Некоторые значения КТС (теплового сопротивления) для ряда областей России:

Московская область — 3,2

Средняя полоса России — 3,15

Якутия — 4,89

Барнаул — 3,9

Южно-Сахалинск — 3,41

Присмотритесь к такому виду отопления как воздушный тепловой насос.

Толщина стен, которая соответствует результатам расчетов, несколько превышает принятые в строительстве размеры.

Это происходит потому, что часто неправильно учитываются все направления теплопотерь:

за счет стен (около 30%)

через потолочные перекрытия и пол (до 40%)

через оконные и дверные проемы (26-28%).

Становится понятно, что за счет толщины стен серьезно теплопотери не снизить.

В противном случае придется запасаться большими объемами брикетов, пеллет или других видов топлива.

Следует правильно утеплять пол и потолок, устанавливать стеклопакеты на окна, хорошо подгонять двери, чтобы они плотно закрывались.

Оптимальная толщина стен домов из разных материалов:

Деревянный брус 28 см + утеплитель

Газобетон D500 50 см

Кирпич 250*120*65 мм 25 см + утеплитель

Газоблоки М400 и М500 36 и 45 см

Шлакоблоки 44 см + штукатурка с обеих сторон

Если стена возводится с использованием нескольких видов стройматериалов, то расчет делается путем сложения КТС каждого слоя.

На самом деле на выбор толщины стен будущего дома влияет достаточно много факторов (местоположение, влажность, длительность отопительного сезона, материал стен и т.д), поэтому расчеты делаются не с помощью одной формулы.

Ниже даны источники, к которым лучшевсего обратиться для изучения данного вопроса.

Более подробную информацию по определению толщины стен читайте в следующих материалах:

• СНиП 23-02-2003 «Тепловая защита зданий»
• СП 23-101-2004 «Проектирование тепловой защиты зданий»

Также следует внимательно отнестись и к выбору системы отопления: какой вид топлива, какой котел и т.п.

Более подробно читайте в заметках:

Как рассчитать мощность системы отопления.

Как выбрать котел для отопления дома. Сравнение систем отопления в зависимости от вида топлива.

10 моментов, которые нужно учесть при расчетах цены на систему отопления дома.

Расчет толщины трубопровода с примером – Разговор о трубопроводах

Технологические установки работают с жидкостями, в основном химическими по своей природе, с переменным давлением и температурой. Эти жидкости транспортируются из одной точки в другую по трубам. Операции должны быть без утечек.

Установки рассчитаны на определенное количество лет, чаще всего около 20 лет. В эти годы жизненного цикла он должен содержать

1. Жидкость с переменной температурой и давлением,

2. Коррозия из-за жидкости и внешней среды,

3. Напряжения, возникающие при эксплуатации установки

И она не должна выходить из строя.

Чтобы удовлетворить этим требованиям, материал, используемый для изготовления труб, должен обладать высокой прочностью и пластичностью, помимо других свойств, таких как устойчивость к коррозии, коммерческая доступность и т. д. металл, а не пластик или резина. На самом деле, пластмассы и резина также используются, но не так часто, как металлы.

Итак, после того, как проектировщик выбрал материал трубы, возникает вопрос, какой толщины должна быть труба, чтобы она удовлетворяла ранее указанным условиям.

ASME установил Процедуру для расчета. Мы рассмотрим это на примере и подробном расчете.

В соответствии с ASME B 31.3 – Параграф 304.1

Требуемая толщина прямого участка трубы определяется по уравнению (1a)

Где tm = Минимальная требуемая толщина

t = расчетная толщина по давлению

c = механический припуск (резьба и канавка) + припуск на коррозию и эрозию

для расчета t = расчетная толщина по давлению выше приведены формулы в параграфе 304.1.2

, которые говорят для t ≤ D/6 расчетная толщина по внутреннему давлению для прямых труб не должна быть меньше рассчитанной в соответствии с уравнением (3a) ниже или (3b)

Где P = расчетное внутреннее давление (psig)

D = наружный диаметр труба (в)

S = значение напряжения из таблицы материалов A-1 B31.3 (psi)

E = коэффициент качества сварного соединения из таблицы A-1a (для литья) или A-1b (для трубы/трубы)

W = сварной шов коэффициент снижения прочности соединения из параграфа 302. 3.5.e

Y = коэффициент, зависящий от температуры, из таблицы 304.1.1

Уравнение (3b) (выше) используется редко и используется как ссылка для проверки/двойной проверки. Поэтому уравнение (3а) считается первичным.

ПРИМЕР:

Теперь определим необходимую толщину трубы для трубы

При расчетной температуре жидкости = 260°F

P = расчетное давление = 150 фунтов на квадратный дюйм изб.

C = Допуск на коррозию = 0,125 дюйма

Допуск на фрезерование = 12,5%

Таким образом, в уравнении 3a мы знаем только значения P,D. Давайте посмотрим, как мы можем определить другие значения из кода

S = Значение напряжения из таблицы материалов A-1 B31.3 (psi)

Перейдите к таблице A-1, вы найдете это

Теперь прокрутите и найдите трубы и трубы из углеродистой стали, где вы можете найти A 106 gr B

В этой таблице указано допустимое значение напряжения материалы при температуре.

Найдя строку марки материала, найдите столбец температуры °F. И, как показано выше здесь, вы можете найти допустимое значение напряжения S в (ksi) для A106 gr B для 200°F, которое составляет 20 ksi = 20000 psi.

Для получения дополнительной информации прокрутите следующую страницу;

Одна полоса, как показано ниже, указывает на то, что использование материала при температурах, превышающих эту температуру, требует особых мер предосторожности.

Двойная полоса, как показано ниже, запрещает использование материала при температуре выше этой.

Допустимое значение напряжения для материала между температурами, указанными в таблице, может быть интерполировано.

Это объясняет, как найти значение S для данного материала.

Для нашего примера мы получили S = ​​20000 psi

E = Коэффициент качества сварного соединения

Перейдите к таблице A-1b

Найдите марку материала и значение Ej, как показано ниже, для нашего случая 1,0

Получили E=1

W = коэффициент снижения прочности сварного соединения

Прочтите пункт 302. 3.5.e и перейдите к таблице 302.3.4

. тогда вы должны умножить значение, указанное в пункте 302.3.4 (Ej), на определенное выше (E)

Так как наша труба без швов, значение W становится равным 1.

Если класс нашей трубы указан как Astm A 135 Электросварка сопротивлением, тогда значение W будет равно 0,85, как показано ниже.

Y = коэффициент зависимости от температуры

Перейдите к таблице 304.1.1

Поскольку A106 гр. B является ферритной сталью, перейдите к строке ферритной стали. Затем найдите столбец temp для своей температуры.

ниже 200°F значение Y, как показано ниже, равно 0,4

Теперь, когда мы получили все значения, давайте подставим их в уравнение 3a

Подставив значение t в уравнение 1a          tm = t + c

tm = 0,1121 дюйма + 0,125 дюйма = 0,237 дюйма

2 требуемая минимальная толщина после допуска прокатки 12,5% означает, что указанная конструктором толщина может уменьшиться на 12,5% в процессе производства, и даже после уменьшения на 12,5% толщина трубы не должна быть меньше tm, т.

е. 0,237 дюйма

То есть 100%-12,5% =0,875% = 0,237 дюйма

t требуется = 0,237 дюйма /0,875 = 0,270 дюйма = 6,858 мм

, так как мы не получим в продаже 30-дюймовую трубу толщиной 6,8 мм, мы должны перейти к b36.1 или любой таблице толщины труб в сети и выбрать график толщина, ближайшая к расчетному значению

в данном случае это 30 в стандарте таблицы, толщина которого составляет 9,53 мм

************конец************

Расчет толщины трубы для внутреннего давления

Поделиться с:

Pi 9Расчет толщины полиэтилена 0056 является очень важным делом для каждого инженера-трубопроводчика. Так как потребовалось провести многочисленные расчеты толщины стенки трубы для различных расчетных условий.

Система трубопроводов технологического оборудования имеет дело с жидкостями, которые текут внутри трубы под высоким давлением и температурой. Таким образом, эта жидкость высокого давления и температуры вызывает высокое окружное давление внутри трубы. Следовательно, это может привести к разрыву или повреждению трубы, если толщина стенки трубы недостаточна для того, чтобы выдержать такое высокое давление и температуру.

Проектировщики трубопроводов должны определить требуемую толщину трубы в соответствии с параграфом «304.1.2 (прямая труба под внутренним давлением) ASME B31.3», чтобы выдержать внутреннее давление трубы или линии.

В этой статье мы изучим этапы расчета толщины трубы, использование дополнительной толщины, доступной в трубе , и представление различной толщины трубы.

Содержание

Важные моменты, которые необходимо знать при расчете толщины трубы

Прежде чем начать расчет толщины трубы , мы (инженеры-трубопроводчики) должны знать следующие моменты.

• Любые установки (в основном технологические установки) в основном рассчитаны на 20 лет или 7200 циклов. (Учитывая 1 цикл каждый день; общее количество циклов за 20 лет = 20*360=7200 циклов).
• Допуск на коррозию материала трубы определяется технологическим отделом.
• Инженер-материаловед выбирает тип материала трубы в зависимости от характера жидкости и проектных условий.
• Тип производства (бесшовный или сварной) определяется размером линии и технологическими требованиями.
• Размер линии можно получить из списка линий или P&ID.
• Давление и температура для линии доступны в списке линий.
• Давление и температура могут отличаться от линии к линии.
• Текущая жидкость может быть коррозионной и токсичной по своей природе в соответствии с технологическими требованиями.
• Допуск на коррозию для труб из кованой стали (CS, LAS и LTCS) в основном принимается равным 3 мм и ноль мм для труб из нержавеющей стали.
• Допуск на коррозию не является фиксированным для всех случаев, он может варьироваться от линии к линии и от проекта к проекту.
• Допуск на прокат для бесшовных труб составляет 12,50% и 0,3 мм +/- для сварных труб (ERW или EFW).

Сокращения

CS – Углеродистая сталь
LAS – Низколегированная сталь
LTCS – Низкотемпературная углеродистая сталь 90 0 SM

1 90 056
EFW – Электросварка плавлением
ERW – Электросварка сопротивлением

Входные данные, необходимые для расчета толщины трубы

Ниже приведены необходимые исходные данные для расчета толщины стенки трубы. Мы используем тот же пример для расчета толщины:

• MOC (материал конструкции) трубы – Углеродистая сталь ( A106 Gr. B )
• NPS (номинальный размер трубы или размер трубопровода) – 6 дюймов
• Тип изготовления трубы (SMLS, EFW, ERW) – Бесшовные (SMLS)
• Расчетное давление – 1400 PSIG
• Расчетная температура – ​​ 600°F
• Допуски на механическую прочность, коррозию и эрозию трубы – 3 мм – Допуск на фрезерование 12,50%

Формула для расчета толщины стенки трубы

В соответствии с разделом 304. 1.2 ASME B 31.3 расчет толщины прямой трубы при внутреннем давлении делится на два различных условия –

(a) Если t < D/6 Рис. 2: Уравнение для расчета толщины трубы (3a) при внутреннем расчетном давлении согласно ASME B 31.3

(b) Если t ≥ D/6 или для P /SE > 0,385

Это условие используется редко. Если вышеприведенное условие когда-либо наступит, то расчет внутренней расчетной толщины под давлением для прямой трубы требует специального учета таких факторов, как теория разрушения,
эффекты усталости и термического напряжения.

Где,

t: Расчетная толщина трубы в соответствии с параграфом/разделом/пунктом 304.1.2 ASME B31.3 для внутреннего давления

P: Внутреннее расчетное давление = 1400 PSIG

D: Внешний диаметр трубы

Уравнение для толщины стенки трубы основано на наружном диаметре трубы, поскольку внешний диаметр трубы является постоянным. При этом внутренний диаметр трубы зависит от толщины стенки трубы.

Внешний диаметр трубы можно узнать из следующих стандартов:

• ASME B36.10M: для кованой стали (CS, LAS и LTCS) Трубы
• ASME B36.19M для нержавеющей стали трубы

Итак, давайте узнаем внешний диаметр для нашей задачи – Углеродистая сталь 6″ NPS .

Следовательно, необходимо найти значение в ASME B36.10M (см. рисунок ниже).

Рис. 3: Внешний диаметр трубы по ASME B 36.10M

Итак, из рис. 3, D = 168,3 мм

S: Допустимое значение напряжения материала трубы (A 106-B) при расчетной температуре (500 ° F)

Нам необходимо проверить допустимое значение для материала трубы (A106 Gr B) при расчетной температуре (600°F)

См. Таблицу A-1 (или Таблицу A-1M) ASME B31.3 , для нашего случая вы можете обратиться к приведенному ниже рисунку (т. е. рис. 4).

Рис. 4: Допустимое значение напряжения материала трубы из таблицы A-1 стандарта ASME B31.3

Для получения значения допустимого напряжения. Переместитесь в горизонтальном (x) направлении для расчетной температуры и в вертикальном (y) направлении для материала трубы и совместите обе точки, чтобы получить значение (см. рис. 4). В нашем случае это 17,9 тысяч фунтов на квадратный дюйм = 17900 фунтов на квадратный дюйм.

При необходимости используйте интерполяцию для расчета среднего значения. Например: при 625°F значение напряжения будет между 17,3 и 17,9 тысяч фунтов на квадратный дюйм, т.е. 17,6 ksi, мы можем получить это значение путем интерполяции.

Важное примечание: значение допустимого напряжения в Таблице A-1 дано в тысячах фунтов на квадратный дюйм, поэтому нам нужно преобразовать значение в фунты на квадратный дюйм для простоты расчета.

E: Коэффициент качества для продольных сварных соединений трубы

Коэффициент качества для бесшовных труб равен 1 в большинстве случаев, а для сварных труб он будет отличаться в зависимости от метода сварки и материала трубы.

Максимальное значение коэффициента качества равно 1,00

Значение E (коэффициент качества продольного сварного соединения) можно найти в Таблица A-1B ASME B31.3 . Коэффициент сварного соединения (E) равен 1,00 для нашего проблемного случая, поскольку материал трубы — A106, бесшовный (см. рис. 5 ниже).

Рис. 5: Коэффициент качества для продольного сварного шва

W: Коэффициент уменьшения прочности сварного соединения

В соответствии с параграфом. 302.3.5 ASME B31.3 , Коэффициент снижения прочности сварного соединения (W) представляет собой отношение номинального напряжения, вызывающего разрушение сварного соединения, к соответствующему основному материалу для повышенных или повышенных температурных условий одинаковая продолжительность. Применяется только к сварным соединениям в компонентах прямошовных или спиральношовных трубопроводов.

Значение W (коэффициент уменьшения сварного шва) можно найти из таблицы 302.3.5 ASME B 31.3 (см. рис. 6) и для нашего проблемного случая, значение W равно 1.

Рис. 6: Коэффициент снижения прочности сварного соединения

Y: Значения коэффициента для t

Коэффициент «Y» зависит от температуры. При повышенных температурах Y (значение коэффициента) увеличивается, что приводит к уменьшению расчетной требуемой толщины стенки трубы.

См. таблицу 304.1.1 ASME B31.3 для получения значения Y. Оно действительно для t < D/6. Для нашего корпуса материал A106 Gr. B, Y ​​дано 0,4 в таблице ниже (см. рис. 7).

Рис. 7: Значения коэффициента (Y)

Шаги расчета толщины трубы уравнение (3а), показанное на рис. 2

Следовательно,

t = (1400* 168,3) /{2(17900*1*1+1400*0,4)} = 235620/36920 = 6,38 мм

5 (расчетная толщина

6) = 6,38 мм

Шаг 2:

К рассчитанной толщине прибавить припуск на коррозию, механическую и эрозионную обработку )
t _c = 9,38 мм

Шаг 3:

Теперь добавьте допуск стана к t _c (толщина после добавления значения коррозии)

t _m = t _c + 12,50 % (допуск стана2 для бесшовной трубы %)
=t _c /0,875 = 9,38/0,875
t _m = 10,72 мм (Это минимальная толщина трубы, необходимая для того, чтобы выдерживать заданное расчетное давление и температуру).

Шаг 4:

Теперь проверьте следующую ближайшую толщину, доступную в ASME B36.10M, учитывая требуемую толщину ( т _м ). В нашем случае см. рис. ниже. 5).

Рис. 8: Размеры и вес сварных и бесшовных труб в соответствии с ASME B36.10M

Таким образом,
на рис. 8 видно, что заказанная толщина составляет 10,97 мм или по Спецификации 80.

6 Важные примечания:
1. Толщина заказа для бесшовной трубы всегда является следующим большим значением, доступным только в спецификации
2. В то время как для сварной трубы любое следующее большее значение будет толщиной заказа, в большинстве случаев будет следующая четная толщина вроде 16,18,20,24 мм.
3. Дополнительную толщину трубы можно рассчитать, заказав толщину минус необходимая толщина = (10,97 – 10,72) = 0,25 мм.

Использование дополнительной толщины

Ниже приведены варианты использования дополнительной толщины трубы-

1. Для расчета срока службы трубы через 20 лет или 7200 циклов.

Мы можем увеличить срок службы трубы за счет дополнительной толщины трубы.

Дополнительный срок службы трубы = дополнительная толщина/коррозия в год = 0,25/0,15 = 1,66 года .

2. Рассчитать максимальную способность трубы выдерживать давление.

MAWP (максимально допустимое рабочее давление) можно рассчитать с помощью обратного расчета по уравнению (3a) рис. 2

P = [2(T-C)EW/{D-2(T-C)Y}]*S = [2(6,59)*1*1/{168,3 – 2*(6,59)0,4}*17900
, где, T-C будет заказывать толщину минус допуск на фрезерование (12,5%) минус допуск на коррозию (3 мм)

T-C = (10,97*0,875)-3 = 6,59 мм

Таким образом,
P = (13,18/163,02)*17900 = 1447 фунтов на кв. 3. Проверить, достаточно ли лишней толщины, чтобы позаботиться об утонении, если та же самая труба используется для изготовления изгиба.

Чтобы получить необходимую толщину для изготовления изгиба, см. приведенную ниже формулу:

Требуемая толщина для изгиба = Требуемая толщина трубы/0,9 = 10,72/0,9 = 11,91 мм

Здесь мы видим, что толщина, необходимая для изгиба, больше толщины заказа (11,91>10,97). Это означает, что мы не можем сделать отвод, используя ту же трубу толщиной 10,97 диаграмма 80. Нам необходимо приобрести трубу большей толщины для вышеуказанных расчетных условий изготовления отвода.

4. Также сводит к минимуму прогиб трубы, вызывающий уменьшение опор трубы.

5. Чтобы сравнить способность фланца выдерживать давление, проверьте, прочнее ли труба, чем фланец.

Представление труб различной толщины Рис. 9: Представление толщины труб

Где

t = Расчетная толщина = 7,05 ET
900 25 мм
CA = Припуск на коррозию, механическую и эрозионную обработку = 3 мм
MT = Допуск на фрезерование = 1,34 мм

упомянутые шаги для лучшего понимания.