一、ASME簡單判斷式
ASME簡(jian)單(dan)判(pan)斷法是(shi)(shi)(shi)由美國(guo)ASMEB31.1標準給出的一種快速確(que)定管(guan)系熱膨(peng)脹補償是(shi)(shi)(shi)否滿足要求的簡(jian)便(bian)方法,在工程設(she)計(ji)中(zhong)得到了廣泛的應(ying)(ying)用(yong)。但是(shi)(shi)(shi),該(gai)方法僅是(shi)(shi)(shi)一個判(pan)斷式,它(ta)并(bing)不能計(ji)算(suan)出管(guan)系中(zhong)的應(ying)(ying)力(li)、邊界反力(li)和(he)位移等數值(zhi),只進行簡(jian)單(dan)的判(pan)斷。它(ta)的判(pan)斷結果是(shi)(shi)(shi)粗(cu)略的,也是(shi)(shi)(shi)比(bi)較保守的,因此對貴重的管(guan)道(dao)(如合金鋼(gang)(gang)、不銹鋼(gang)(gang)、特殊耐(nai)熱鋼(gang)(gang)、超低溫用(yong)鋼(gang)(gang)管(guan)道(dao)等)不宜(yi)用(yong)它(ta)進行最終分析(xi)。
具有同(tong)一直徑、同(tong)一壁厚、無分支(zhi)管(guan)、兩端固定、中間無支(zhi)承約束的(de)(de)(de)非劇毒管(guan)道若(ruo)不(bu)存在下列情況則(ze)可(ke)以按ASME簡單判斷式(shi)[式(shi)(9-1)]進行判斷:存在劇烈冷熱循環變化(hua)的(de)(de)(de)管(guan)道;大(da)直徑薄壁管(guan);不(bu)等腿的(de)(de)(de)管(guan)道展(zhan)開長(chang)度大(da)于端點連線長(chang)度2.5倍的(de)(de)(de)U形管(guan)道;不(bu)在端點連線方向上(shang)的(de)(de)(de)端點附加位(wei)移占總位(wei)移量的(de)(de)(de)大(da)部分;近似直線的(de)(de)(de)鋸(ju)齒形狀(zhuang)的(de)(de)(de)管(guan)道。
U-固定點之間的(de)連線(xian)長度,m;
δ-作用(yong)于管(guan)(guan)道(dao)(dao)的總熱(re)位(wei)移(yi)荷載,mm,由管(guan)(guan)端處(chu)管(guan)(guan)道(dao)(dao)自由熱(re)脹冷縮(suo)(suo)位(wei)移(yi)以(yi)及設(she)備(bei)熱(re)脹冷縮(suo)(suo)位(wei)移(yi)疊加構(gou)成(cheng)(cheng),前(qian)者在熱(re)脹條(tiao)件下取(qu)正(zheng)值,在冷縮(suo)(suo)條(tiao)件下取(qu)負(fu)值,后者以(yi)造成(cheng)(cheng)端點相向移(yi)動取(qu)正(zheng)值,相背移(yi)動取(qu)負(fu)值。
二、ASME簡單判(pan)斷式(shi)不(bu)適用的管道
①. 在劇烈循環條件下運(yun)行,有疲勞危險(xian)的管道。
②. 大直徑薄壁(bi)管道(管件應力增(zeng)強系數(shu)i≥5)。
③. 與(yu)端點連(lian)線不在同一方向(xiang)的(de)端點附(fu)加位(wei)(wei)移量占總位(wei)(wei)移量大部分的(de)管道。
④. L/U>2.5的不等腿U形彎管管道,或近似直線的鋸(ju)齒狀管道。
三(san)、簡單判(pan)斷(duan)式(shi)的(de)求解步驟
在進(jin)行ASME簡(jian)單判斷式(shi)的(de)(de)求解時,一(yi)般(ban)情況下并不(bu)困難(nan),只需要將式(shi)中各參數按(an)各自的(de)(de)定(ding)義求出并代入公式(shi)計算即可。但(dan)當管系(xi)兩端(duan)點(dian)有附加位移(yi)時,一(yi)些(xie)設(she)計人員往往將端(duan)點(dian)位移(yi)的(de)(de)正(zheng)、負號搞錯而導致計算錯誤。為此(ci),特將端(duan)點(dian)位移(yi)的(de)(de)正(zheng)、負號判斷方法(fa)進(jin)行介(jie)紹。端(duan)點(dian)位移(yi)的(de)(de)正(zheng)、負號可按(an)以下兩種方法(fa)確定(ding)。
第(di)一種(zhong)方(fang)法(熱脹趨勢法)判斷步驟如下。
①. 選擇(ze)任一(yi)端點為始端,而另(ling)一(yi)端則為末(mo)端。
②. 假想始端(duan)固定,而末端(duan)開放,并(bing)以此判(pan)斷管系的熱脹方向。
③. 管系中各管段的(de)(de)熱脹(zhang)量 Δl=ΔTt 同一方向的(de)(de)管道熱脹(zhang)量為各管段熱脹(zhang)量的(de)(de)代數和(he),并判斷末端(duan)在(zai)該方向上的(de)(de)位移趨勢。
④. 兩端點有附(fu)加位(wei)移(yi)時(shi),對(dui)于(yu)始端,其(qi)附(fu)加位(wei)移(yi)方向與管(guan)(guan)系的(de)熱脹(zhang)趨(qu)勢相(xiang)同(tong)時(shi)取“十”,與管(guan)(guan)系位(wei)移(yi)趨(qu)勢相(xiang)反時(shi)取“一”。對(dui)于(yu)末(mo)端,其(qi)附(fu)加位(wei)移(yi)方向與管(guan)(guan)系的(de)熱脹(zhang)趨(qu)勢相(xiang)同(tong)時(shi)取“-”,與管(guan)(guan)系的(de)熱脹(zhang)趨(qu)勢相(xiang)反時(shi)取“十”;
第二(er)種方(fang)法(熱脹坐(zuo)標法)判斷(duan)步驟如下。
①. 選擇任一端(duan)(duan)(duan)為始端(duan)(duan)(duan),另(ling)一端(duan)(duan)(duan)則為末端(duan)(duan)(duan)。
②. 假想始端(duan)固定,末端(duan)開放,并以始端(duan)為原點建立坐標系。
③. 從(cong)始端(坐標(biao)原點)沿管系向(xiang)(xiang)(xiang)末端行走,與(yu)坐標(biao)同(tong)向(xiang)(xiang)(xiang)時位(wei)移(yi)為正,反(fan)向(xiang)(xiang)(xiang)時為負,最后(hou)分別取各(ge)方(fang)(fang)向(xiang)(xiang)(xiang)的(de)位(wei)移(yi)代數和。該(gai)(gai)代數和具(ju)有“十”“-”號,“十”號表示(shi)該(gai)(gai)方(fang)(fang)向(xiang)(xiang)(xiang)的(de)總位(wei)移(yi)方(fang)(fang)向(xiang)(xiang)(xiang)與(yu)坐標(biao)軸同(tong)向(xiang)(xiang)(xiang),而“一”號表示(shi)該(gai)(gai)方(fang)(fang)向(xiang)(xiang)(xiang)的(de)總位(wei)移(yi)方(fang)(fang)向(xiang)(xiang)(xiang)與(yu)坐標(biao)軸反(fan)向(xiang)(xiang)(xiang)。
④. 端點(dian)有附(fu)(fu)加(jia)(jia)位(wei)移時,對(dui)于始端,如果其附(fu)(fu)加(jia)(jia)位(wei)移方向(xiang)與坐(zuo)標軸(zhou)(zhou)同向(xiang)則(ze)(ze)為(wei)“+”,反向(xiang)則(ze)(ze)為(wei)“一(yi)”;對(dui)于末(mo)端,如果其附(fu)(fu)加(jia)(jia)位(wei)移方向(xiang)與坐(zuo)標軸(zhou)(zhou)同向(xiang)則(ze)(ze)為(wei)“十”,反向(xiang)則(ze)(ze)為(wei)“-”。
熱脹(zhang)趨勢法(fa)和(he)熱脹(zhang)坐標法(fa)得到的(de)結果(guo)是相同的(de)。
工(gong)程實例
ASME簡單判斷式(shi)的工程應用
有(you)一Φ273mm×8mnm的(de)碳鋼管道,其設計溫度為(wei)250℃,安(an)裝溫度為(wei)20℃,線(xian)脹系數為(wei)at=12.8×10-6℃-1。管道走向如圖9-5所(suo)示,其中(zhong)A、D為(wei)固(gu)定(ding)點(dian)。試計算其柔性是(shi)否(fou)足(zu)夠。
因為(wei)A=501.12>208.4,所以該管(guan)道不(bu)能(neng)滿(man)足柔(rou)性要(yao)求。