非金属波纹管补偿器的补偿原理与铰链型波形膨胀节相似，要用两个或者两个以上的补偿器组合，利用其角位移的变化才能补偿位移。两者最大的不同就是：铰链型波形膨胀节是靠波纹管的变形产生角位移的，而旋转补偿器是靠旋转管的旋转产生角位移的，它需要一个力（由管道热膨胀产生）和一个力臂形成一个力矩才能推动其旋转。
波纹管膨胀节是由波纹管为主体，配合-零件组合而成，例如导流筒、均衡环、限位螺栓等。波纹管作为一种柔性元件决定了膨胀节的补偿性能，因而波纹管的设计是膨胀节设计的关键，下面主要介绍波纹管的设计。
波纹管作为一种补偿元件具有一系列的特点:
(1)波纹管作为一种在内压作用下能够吸收管道的机械位移或热膨胀的挠性元件，它必须具有充分变形的能力;
(2)波纹管的应力分布很复杂，其中膨胀节的主要应力是经向弯曲应力;
(3)波壳材料的金相组织在成型过程中会发生显著的变化;
(4)波纹管在内压的作用下其侧壁会发生鼓胀和屈服。
在设计时应该要充分考虑到波纹管的上述特点。总的来说，波纹管设计时必须满足三个方面的要求:作为柔性元件，波纹管能够吸收热胀冷缩以及机械位移;同时作为承压元件，波纹管应具有足够强度承受系统的内压或者外压;为了保证工作的安全稳定波纹管还要具备有一定的疲劳寿命和稳定性。
目前，波纹管的理论设计方法主要有解析法、工程近似法以及数值模拟法三种。
解析法是以薄壳理论为基础建立波纹管的微分方程，然后求解应力和位移的解析解，其计算过程非常的繁杂，在实际的设计中难以采用。为了设计计算的方便，工程近似法将波纹管简化成两段固支的梁模型，然后采用材料力学的公式进行计算。考虑到与实际情况之间的误差，现在国内外标准中一般采用对梁模型计算结果进行实验数据的修正，这种工程近似法具有一定的准确性，但是作为经验公式，很多应力的计算结果都过于保守，并且由于实验数据的有限性，经验公式的适用性也受到了-。近年来计算机技术得到了很大的提高和完善，为数值模拟方法在工程中的应用创造了条件，有限元软件为数值模拟计算机提供了强有力的工具。
现阶段中国的波纹管设计一般是以工程近似法为主，计算机软件数值模拟为辅，然后进行实验校核。专家经过几十年的研究，结合国内外的设计标准，得出了适合我国的设计标准:GB/T 12777-2008《金属波纹管膨胀节通用技术条件》。标准里面对于波纹管膨胀节的设计计算有很详细的叙述。
因此，它不能与管道中心线同心，而应与其垂直，这样才能通过设置一个力臂连接两个旋转补偿器。当一端管道热膨胀推动力臂沿一个旋转补偿器旋转时产生一个力矩，连接力臂另一个的旋转非金属补偿器产生一个反力矩，一对力矩大小相等，方向相反，形成力偶，达到力的平衡。
非金属补偿器刚度允差；对一批弹性元件测试时刚度允许的分散范围。对同批弹性元件，每一个元件的刚度均不尽相同，有一个分散范围。为了保证元件的使用性能，就必须对刚度分散范围有一个限定。对弹性敏感元件，其刚度允差要求限定在公称值的+/-5%以内；一般工程用的波纹管类弹性元件，刚度允差可限定在+/-50%之内。
非金属补偿器是热力管道热膨胀补偿方面的一种新型非金属补偿器。旋转补偿器的构造主要有整体密封座、密封压盖、大小头、减摩定心轴承、密封材料、旋转筒体等构件组成，安装在热力管道上需两个以上组对成组，形成相对旋转吸收管道热位移，从而减少管道之应力。
使用补偿器换热器时，一定要注意以下两点：
1、补偿器运行10个月左右应停车一次，便于补偿器收缩复原。补偿器的收缩也有利于污垢的剥落。补偿器的管束的抗震性较差，运输及吊装时，不得出现过度碰撞。
2、每个厂冷媒清洁程度不同， 新上的补偿器最好能在进口加装一台过滤设备，同时应定期打开封头检查；针对具体情况选取。不锈钢波纹补偿器对工况要求较严（特别是对cl- 的浓度）， 冷媒介质的压力也不能太高。
非金属波纹补偿器的绝热范围：
1、外表面溉度大于50℃，以及外表面沮度小于或等于50℃，但工艺箱要保谧的设备和含通。例如日光照射下的泵人口的液化石油气爷道，精馏塔顶姗出线《塔至冷凝器的竹道》。塔顶回流管道以及经分液后的游料气管进等宜保沮。
2、介质凝周点或冰点裔于环境温度（系指年平均祖度）的设备和管道。例如凝固点约30℃的原油，在年平均祖度低干30℃的地区的设备和廿道。在寒冷或严寒地区，介质凝周点员然不高。但介质内含水的设备和管道；在寒冷地区，可能不经常流动的水管道等。
3、制冷系统的冷设备。冷管道及其附件。需耍减少冷介质及载冷介质的冷狈失。以及需防止低温竹道外壁表而结露者。
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