Моделирование трубы в рубашке или в экранно-вакуумной изоляции

Файл примера: JacketedPipe.ctp

Трубопровод с рубашкой представляет собой своеобразный сосуд с двойными стенками (межтрубным пространством).  Область применения ограничена:

• когда перекачиваемый продукт (обычно очень вязкие жидкости) нуждается в постоянном и равномерном подогреве, который  нельзя обеспечить трубопроводами – спутниками или электро - подогревательными устройствами. Подогрев, как правило, осуществляется насыщенным паром. Классическое конструктивное решение приведено на рисунке ниже;
• при использовании  в качестве изоляционного слоя вакуума, создаваемого в
• межтрубном пространстве. Наиболее частое применение - при транспортировке  криогенных жидкостей (например, жидкого азота).

Типовая конструктивная схема для подогрева вязких жидкостей

1 – внутренняя труба, 2 – наружная труба, 3 – фланцевое соединение, 4 - обводная трубка

Для расчета статической прочности по СТАРТ-ПРОФ требуется модель, позволяющая рассчитывать внутренний трубопровод совместно с наружным трубопроводом. Для этого внутренняя труба задается таким образом, чтобы продольные оси внутренней и наружной трубы были параллельны и находились на достаточно близком расстоянии друг от друга. Осевые линии соединяются жесткими перемычками. Поскольку используется стержневая модель, абсолютно жесткие перемычки, соединяющие оси параллельных стержней, объединяют  обе трубы в единую конструкцию. Таким образом, трубопровод с рубашкой заменяется двумя трубопроводами, осевые линии которых параллельны и незначительно смещены по относительно друг друга.

Расчетная модель трубопровода с рубашкой

1- внешний трубопровод, 2 – внутренний трубопровод, 3 – перемычка, 4 – неподвижная опора с защемлением (мертвая)

Внешние промежуточные опоры ставятся на наружном трубопроводе. При вводе веса продукта в наружном трубопроводе необходимо учитывать только объем продукта, находящийся в межтрубном пространстве. Давление в наружном трубопроводе задается реальное. Вес изоляции задается только для наружного трубопровода. Если на трубопровод действуют ветровые нагрузки, то они должны прикладываться только к внешнему трубопроводу.

Давление во внутреннем трубопроводе должно задаваться относительное (разность давлений во внутреннем и наружном трубопроводе). Вес изоляции нулевой, вес продукта реальный.

Внутренний трубопровод опирается на наружный трубопровод с помощью направляющих колец, которые моделируются в СТАРТ-ПРОФ при помощи специальных перемычек.

Конструктивные элементы  трубопровода  с рубашкой

а – фланцевое соединение участков; б – внутреннее опирание трубы – «сердечника»; в - вариант конструкции внутренней опоры.

1 – внутренняя труба, 2 – наружная труба, 3 – фланцевое соединение, 4 – направляющие кольца, 5 – опорное кольцо, 6 – опорные лапки

Перемычка моделируется при помощи жесткой вставки, в середине которой расположено внутреннее крепление, обеспечивающий свободу относительных перемещений внутренней и наружной трубы вдоль продольной оси.

Варианты жестких перемычек

а – перемычка со сдвиговым компенсатором;  б – обычная перемычка;

1 – внутренний трубопровод,  2 – наружный трубопровод, 3 - нестандартный компенсатор

Перемычка, моделирующая фланцевое соединение моделируется аналогично, но без компенсатора, т.к. соединение между наружной и внутренней трубой - жесткое.