Изгиб от неравномерного нагрева труб наблюдается когда горизонтальная труба частично заполняется очень горячим или очень холодным продуктом (сжиженный газ). Повреждения трубопроводов и опорных конструкций от эффекта неравномерного нагрева обычно происходят неожиданно, т.к. этот эффект обычно носит кратковременный характер (происходит при заполнении продуктом) и при проектировании, а также при выполнении расчетов на прочность учет влияния этого эффекта часто упускается из вида.
Также этот эффект может происходить, когда верхняя часть трубы нагревается солнцем, а нижняя при этом остается в тени.
Этот эффект следует учитывать в расчете, когда разность температур (температурный градиент) между верхней и нижней точками сечения трубы существенная, 20 и более градусов. Температурный градиент вызывает неравномерное распределение температурных расширений по высоте трубы и ее искривление в вертикальной плоскости.
При расчете принимаются следующие допущения:
Распределение деформаций по высоте сечения трубы является линейным
Применяется только для горизонтальных труб, для которых выполняется условие проверки горизонтальности |DZ| / ( DX^2 + DY^2 + DZ^2 )^0.5 < Погрешность. Погрешность по умолчанию 0.0001, задается в общих данных (Критерий проверки горизонтальности)
Изгиб трубы происходит в вертикальной плоскости
Температурный градиент может быть задан различным для каждой трубы, а также может иметь различные значения в разных режимах работы. Если температурный градиент равен 0, то он не учитывается.
Формула для определения кривизны трубы:
r - Радиус кривизны трубы
D - Наружный диаметр турбы
a - коэффициент температурного расширения при расчетной температуре
Ttop - Температура в верхней точке трубы
Tbottom - Температура в нижней точке трубы
Температурный градиент (Ttop-Tbottom) должен быть задан в свойствах трубы. Учет изгиба от неравномерного нагрева должен быть включен в общих данных.
Изгибающий момент, возникающий от неравномерного нагрева для защемленной трубы можно определить по формуле:
E - Модуль упругости при расчетной температуре
I - Момент инерции трубы
Расчетная температура должна быть задана (Ttop+Tbottom)/2