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【科普贴】管材设计压力、工作压力、公称压力与管系列S的关系

                       
发布时间:2019-11-08 12:32:12 星期五

一、什么是公称压力PN(MPa)? 

与管道系统部件耐压能力有关的参考数值,是指与管道元件的机械强度有关的设计给定压力。 

公称压力一般用PN表示。 

二、什么是工作压力? 

是指为了管道系统的运行安全,根据管道输送介质的各级最高工作温度所规定的最大压力。 

工作压力一般用Pt表示。 

三、什么是设计压力? 

是指给水管道系统作用在管内壁上的最大瞬时压力。一般采用工作压力及残余水锤压力之和。 

设计压力一般用Pe表示。

四、什么是试验压力?

管道、容器或设备进行耐压强度和气密性试验规定所要达到的压力。

试验压力一般用Ps表示。 

 

公称压力、工作压力、设计压力之间的关系

公称压力是为了设计、制造和使用方便,而人为地规定的一种名义压力。这种名义上的压力的单位实际是压强,压力则是中文的俗称,单位是“Pa”而不是“N”。

公称压力英文是nominal pres-surenomina:l in name or form butnot in reality(名义上的,有名无实的)。压力容器的公称压力指的是压力容器法兰的公称压力。

压力容器法兰的公称压力一般分成7个等级,即0.25、0.60、1.00、1.60、2.50、4.00、6.40MPa。   

公称压力、设计压力、工作压力三者关系:

三者的关系:公称压力≥设计压力
               设计压力=1.5×工作压力

(根据GB/T50332-2002 给水排水工程管道结构设计规范中的压力管道内设计内水压力标准值)

管材最大允许工作压力,公称压力根据温度对压力折减系数进行修正

MOP=  PNXfT

式中MOP——最大允许工作压力(MPa);

PN——公称压力(MPa);

fT——50年寿命要求,温度对压力折减系数

 

管材环应力σ 随压力P变化,当σ = 设计σD时,其管材达到设计要求的最大值,σD在给定的使用条件下不变

无论是在工程上还是在实验室,P是可以设定的,根据需要而定;而σD是材料本身特有的,与高分子链之间的结合力(强度)有关;

当外界条件变化时,如温度等变化时, σD发生变化。

对管段沿直径截取一半,并对该部分管段进行受力分析。(注意要假设是薄壁管)管道内静液压P垂直于直径方向,均匀作用于管壁,其大小由压力表指示。则作用于整个横截面,沿直径一侧的作用力F1可以近似为:F1=P·(dn-en)·L

与这个静液压总和相平衡的管壁内的环应力为σ, σ不易直接测量,但可以通过受力分析后证明确实存在),其方向指向环向。由图分析:作用于横截面另一方向的总的作用力F2为:

F2 = 2·σ·en·L

当管材内部建立压力P时,管材才产生应力σ,否则σ 不出现。

当管材正常工作时,F2和F1同时作用于该管段,其大小相等,方向相反,

于是:

P·(dn-en)·L=2·σ·en·L

则:σ= P(dn-en)/ 2 en

该关系式的重要性在于将管壁内的环应力 σ 与实际工程的参数P联系在一起;

该关系式只是一种近似; 

应用:

S系列也依据此建立。

管系列“S”是由“5、4、3.2、2.5、2”五个优先数组成的“优先数系”。一般表示为:“S5、S4、S3.2、S2.5、S2”,它们是一组公比数近似为“1.25”的等比级数。

S系列是给定值,其设定,遵循了一些数学规则之所以给S以特定值,主要是考虑挤出模具尺寸不可能是无限制的。

一般的: Scalc = dn- en/2 en  

则计算管值:Scalc =σ/ P

 

压力公式

S(管系列)=dn- en/2 en =(SDR-1)/2 

σS(设计应力)=σLPL/C

MOP(最大工作压力)=2*MRS/C*SDR-1

SDR=Dn/En

PN=2σS/(SDR-1)

本文来源自网络,只为学习交流,无商业目的。

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