Kaukolämpöjohtojen lämpöjännitykset. Osa 1. Lämpötilavaihtelut johtorakenteissa

Aulis Ranne, Miki Sirola

Research output: Book/ReportReport

Abstract

Kaukolämpöjohdoissa veden lämpötila vaihtelee sekä ohjaustoimenpiteiden vuoksi että häiriötilanteissa. Lämpötilamuutokset aiheuttavat johtoihin jännityksiä ja niistä puolestaan aiheutuu johtojen kestävyyden alenemista. Tässä tutkimuksessa selvitetään, kuinka suuria lämpötilatransientteja voi johtoihin aiheutua ja minkälaiset kestävyysseuraamukset niistä aiheutuu. Tutkimuksen tulokset raportoidaan siten että tässä raportissa on johtojen lämpötilasimulointien tulokset ja erikseen raportoidaan jännitys- ja kestävyystulokset. Johtojen terässeinämän ja eristeen lämpötilakäyttäytymistä tutkitaan simulointimallilla muuttamalla lämmönsiirtoveden lämpötilaa askelmaisesti tai viiveellisesti. Veden lämpötilamuutos aiheuttaa terässeinämän sisä- ja ulkopinnan välille lämpötilaeron, joka on suuruudeltaan noin kymmenesosa veden lämpötilamuutoksesta tarkasteltavassa putken poikkileikkauksessa, jos putkikoko on NS300 ja virtausnopeus 1 m/s. Sekä putkikoon kasvaessa että virtausnopeuden kasvaessa lämpötilaero myös kasvaa. Putkikoon ollessa NS600 on lämpötilaero 15 % veden lämpötilamuutoksesta, jos virtausnopeus on 1 m/s, ja noin 25 %, jos virtausnopeus on 2 m/s. Terässeinämä tasaantuu veden lämpötilaan noin puolessa minuutissa veden lämpötilamuutoksen ollessa askelmainen. Eristeessä lämpötilamuutos etenee hitaasti ja vaimenee voimakkaasti. Lämpötila-aikavakio eli aika jona uusi lämpötilatasapaino saavutetaan on n. 20 vuorokautta. Veden lämpötilan 50 °C:n muutos aiheuttaa eristeen ulkopintaan noin 3 °C:n muutoksen. Voimakkain lämpötilatransientti muodostuu eristeen sisäkerrokseen, jossa muutos voi olla yli 50 °C yhden cm:n matkalla. Lämpötilatransientti on jonkin verran suurempi veden lämpötilan noustessa kuin laskiessa. Eristekerroksen lämmönjohtavuusarvojen muutokset eivät vaikuta merkittävästi lämpötilatransienttien suuruuteen.
Original languageFinnish
Place of PublicationEspoo
PublisherVTT Technical Research Centre of Finland
Number of pages56
ISBN (Print)951-38-4101-4
Publication statusPublished - 1991
MoE publication typeD4 Published development or research report or study

Publication series

SeriesValtion teknillinen tutkimuskeskus. Tutkimuksia - Research Reports
Number753
ISSN0358-5077

Fingerprint

thermal stress
pipes
heat
temperature
Olla

Keywords

  • district heating
  • temperature variations
  • tensions
  • pipe lines
  • failures

Cite this

Ranne, A., & Sirola, M. (1991). Kaukolämpöjohtojen lämpöjännitykset. Osa 1. Lämpötilavaihtelut johtorakenteissa. Espoo: VTT Technical Research Centre of Finland. Valtion teknillinen tutkimuskeskus. Tutkimuksia - Research Reports, No. 753
Ranne, Aulis ; Sirola, Miki. / Kaukolämpöjohtojen lämpöjännitykset. Osa 1. Lämpötilavaihtelut johtorakenteissa. Espoo : VTT Technical Research Centre of Finland, 1991. 56 p. (Valtion teknillinen tutkimuskeskus. Tutkimuksia - Research Reports; No. 753).
@book{997167f025514b53834067c5f3d0350f,
title = "Kaukol{\"a}mp{\"o}johtojen l{\"a}mp{\"o}j{\"a}nnitykset. Osa 1. L{\"a}mp{\"o}tilavaihtelut johtorakenteissa",
abstract = "Kaukol{\"a}mp{\"o}johdoissa veden l{\"a}mp{\"o}tila vaihtelee sek{\"a} ohjaustoimenpiteiden vuoksi ett{\"a} h{\"a}iri{\"o}tilanteissa. L{\"a}mp{\"o}tilamuutokset aiheuttavat johtoihin j{\"a}nnityksi{\"a} ja niist{\"a} puolestaan aiheutuu johtojen kest{\"a}vyyden alenemista. T{\"a}ss{\"a} tutkimuksessa selvitet{\"a}{\"a}n, kuinka suuria l{\"a}mp{\"o}tilatransientteja voi johtoihin aiheutua ja mink{\"a}laiset kest{\"a}vyysseuraamukset niist{\"a} aiheutuu. Tutkimuksen tulokset raportoidaan siten ett{\"a} t{\"a}ss{\"a} raportissa on johtojen l{\"a}mp{\"o}tilasimulointien tulokset ja erikseen raportoidaan j{\"a}nnitys- ja kest{\"a}vyystulokset. Johtojen ter{\"a}ssein{\"a}m{\"a}n ja eristeen l{\"a}mp{\"o}tilak{\"a}ytt{\"a}ytymist{\"a} tutkitaan simulointimallilla muuttamalla l{\"a}mm{\"o}nsiirtoveden l{\"a}mp{\"o}tilaa askelmaisesti tai viiveellisesti. Veden l{\"a}mp{\"o}tilamuutos aiheuttaa ter{\"a}ssein{\"a}m{\"a}n sis{\"a}- ja ulkopinnan v{\"a}lille l{\"a}mp{\"o}tilaeron, joka on suuruudeltaan noin kymmenesosa veden l{\"a}mp{\"o}tilamuutoksesta tarkasteltavassa putken poikkileikkauksessa, jos putkikoko on NS300 ja virtausnopeus 1 m/s. Sek{\"a} putkikoon kasvaessa ett{\"a} virtausnopeuden kasvaessa l{\"a}mp{\"o}tilaero my{\"o}s kasvaa. Putkikoon ollessa NS600 on l{\"a}mp{\"o}tilaero 15 {\%} veden l{\"a}mp{\"o}tilamuutoksesta, jos virtausnopeus on 1 m/s, ja noin 25 {\%}, jos virtausnopeus on 2 m/s. Ter{\"a}ssein{\"a}m{\"a} tasaantuu veden l{\"a}mp{\"o}tilaan noin puolessa minuutissa veden l{\"a}mp{\"o}tilamuutoksen ollessa askelmainen. Eristeess{\"a} l{\"a}mp{\"o}tilamuutos etenee hitaasti ja vaimenee voimakkaasti. L{\"a}mp{\"o}tila-aikavakio eli aika jona uusi l{\"a}mp{\"o}tilatasapaino saavutetaan on n. 20 vuorokautta. Veden l{\"a}mp{\"o}tilan 50 °C:n muutos aiheuttaa eristeen ulkopintaan noin 3 °C:n muutoksen. Voimakkain l{\"a}mp{\"o}tilatransientti muodostuu eristeen sis{\"a}kerrokseen, jossa muutos voi olla yli 50 °C yhden cm:n matkalla. L{\"a}mp{\"o}tilatransientti on jonkin verran suurempi veden l{\"a}mp{\"o}tilan noustessa kuin laskiessa. Eristekerroksen l{\"a}mm{\"o}njohtavuusarvojen muutokset eiv{\"a}t vaikuta merkitt{\"a}v{\"a}sti l{\"a}mp{\"o}tilatransienttien suuruuteen.",
keywords = "district heating, temperature variations, tensions, pipe lines, failures",
author = "Aulis Ranne and Miki Sirola",
year = "1991",
language = "Finnish",
isbn = "951-38-4101-4",
series = "Valtion teknillinen tutkimuskeskus. Tutkimuksia - Research Reports",
publisher = "VTT Technical Research Centre of Finland",
number = "753",
address = "Finland",

}

Ranne, A & Sirola, M 1991, Kaukolämpöjohtojen lämpöjännitykset. Osa 1. Lämpötilavaihtelut johtorakenteissa. Valtion teknillinen tutkimuskeskus. Tutkimuksia - Research Reports, no. 753, VTT Technical Research Centre of Finland, Espoo.

Kaukolämpöjohtojen lämpöjännitykset. Osa 1. Lämpötilavaihtelut johtorakenteissa. / Ranne, Aulis; Sirola, Miki.

Espoo : VTT Technical Research Centre of Finland, 1991. 56 p. (Valtion teknillinen tutkimuskeskus. Tutkimuksia - Research Reports; No. 753).

Research output: Book/ReportReport

TY - BOOK

T1 - Kaukolämpöjohtojen lämpöjännitykset. Osa 1. Lämpötilavaihtelut johtorakenteissa

AU - Ranne, Aulis

AU - Sirola, Miki

PY - 1991

Y1 - 1991

N2 - Kaukolämpöjohdoissa veden lämpötila vaihtelee sekä ohjaustoimenpiteiden vuoksi että häiriötilanteissa. Lämpötilamuutokset aiheuttavat johtoihin jännityksiä ja niistä puolestaan aiheutuu johtojen kestävyyden alenemista. Tässä tutkimuksessa selvitetään, kuinka suuria lämpötilatransientteja voi johtoihin aiheutua ja minkälaiset kestävyysseuraamukset niistä aiheutuu. Tutkimuksen tulokset raportoidaan siten että tässä raportissa on johtojen lämpötilasimulointien tulokset ja erikseen raportoidaan jännitys- ja kestävyystulokset. Johtojen terässeinämän ja eristeen lämpötilakäyttäytymistä tutkitaan simulointimallilla muuttamalla lämmönsiirtoveden lämpötilaa askelmaisesti tai viiveellisesti. Veden lämpötilamuutos aiheuttaa terässeinämän sisä- ja ulkopinnan välille lämpötilaeron, joka on suuruudeltaan noin kymmenesosa veden lämpötilamuutoksesta tarkasteltavassa putken poikkileikkauksessa, jos putkikoko on NS300 ja virtausnopeus 1 m/s. Sekä putkikoon kasvaessa että virtausnopeuden kasvaessa lämpötilaero myös kasvaa. Putkikoon ollessa NS600 on lämpötilaero 15 % veden lämpötilamuutoksesta, jos virtausnopeus on 1 m/s, ja noin 25 %, jos virtausnopeus on 2 m/s. Terässeinämä tasaantuu veden lämpötilaan noin puolessa minuutissa veden lämpötilamuutoksen ollessa askelmainen. Eristeessä lämpötilamuutos etenee hitaasti ja vaimenee voimakkaasti. Lämpötila-aikavakio eli aika jona uusi lämpötilatasapaino saavutetaan on n. 20 vuorokautta. Veden lämpötilan 50 °C:n muutos aiheuttaa eristeen ulkopintaan noin 3 °C:n muutoksen. Voimakkain lämpötilatransientti muodostuu eristeen sisäkerrokseen, jossa muutos voi olla yli 50 °C yhden cm:n matkalla. Lämpötilatransientti on jonkin verran suurempi veden lämpötilan noustessa kuin laskiessa. Eristekerroksen lämmönjohtavuusarvojen muutokset eivät vaikuta merkittävästi lämpötilatransienttien suuruuteen.

AB - Kaukolämpöjohdoissa veden lämpötila vaihtelee sekä ohjaustoimenpiteiden vuoksi että häiriötilanteissa. Lämpötilamuutokset aiheuttavat johtoihin jännityksiä ja niistä puolestaan aiheutuu johtojen kestävyyden alenemista. Tässä tutkimuksessa selvitetään, kuinka suuria lämpötilatransientteja voi johtoihin aiheutua ja minkälaiset kestävyysseuraamukset niistä aiheutuu. Tutkimuksen tulokset raportoidaan siten että tässä raportissa on johtojen lämpötilasimulointien tulokset ja erikseen raportoidaan jännitys- ja kestävyystulokset. Johtojen terässeinämän ja eristeen lämpötilakäyttäytymistä tutkitaan simulointimallilla muuttamalla lämmönsiirtoveden lämpötilaa askelmaisesti tai viiveellisesti. Veden lämpötilamuutos aiheuttaa terässeinämän sisä- ja ulkopinnan välille lämpötilaeron, joka on suuruudeltaan noin kymmenesosa veden lämpötilamuutoksesta tarkasteltavassa putken poikkileikkauksessa, jos putkikoko on NS300 ja virtausnopeus 1 m/s. Sekä putkikoon kasvaessa että virtausnopeuden kasvaessa lämpötilaero myös kasvaa. Putkikoon ollessa NS600 on lämpötilaero 15 % veden lämpötilamuutoksesta, jos virtausnopeus on 1 m/s, ja noin 25 %, jos virtausnopeus on 2 m/s. Terässeinämä tasaantuu veden lämpötilaan noin puolessa minuutissa veden lämpötilamuutoksen ollessa askelmainen. Eristeessä lämpötilamuutos etenee hitaasti ja vaimenee voimakkaasti. Lämpötila-aikavakio eli aika jona uusi lämpötilatasapaino saavutetaan on n. 20 vuorokautta. Veden lämpötilan 50 °C:n muutos aiheuttaa eristeen ulkopintaan noin 3 °C:n muutoksen. Voimakkain lämpötilatransientti muodostuu eristeen sisäkerrokseen, jossa muutos voi olla yli 50 °C yhden cm:n matkalla. Lämpötilatransientti on jonkin verran suurempi veden lämpötilan noustessa kuin laskiessa. Eristekerroksen lämmönjohtavuusarvojen muutokset eivät vaikuta merkittävästi lämpötilatransienttien suuruuteen.

KW - district heating

KW - temperature variations

KW - tensions

KW - pipe lines

KW - failures

M3 - Report

SN - 951-38-4101-4

T3 - Valtion teknillinen tutkimuskeskus. Tutkimuksia - Research Reports

BT - Kaukolämpöjohtojen lämpöjännitykset. Osa 1. Lämpötilavaihtelut johtorakenteissa

PB - VTT Technical Research Centre of Finland

CY - Espoo

ER -

Ranne A, Sirola M. Kaukolämpöjohtojen lämpöjännitykset. Osa 1. Lämpötilavaihtelut johtorakenteissa. Espoo: VTT Technical Research Centre of Finland, 1991. 56 p. (Valtion teknillinen tutkimuskeskus. Tutkimuksia - Research Reports; No. 753).