化工设计概论第六章管道设计与布置

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1、第六章管道设计与布置第一节管道设计与布置的内容和步骤一、管道设计与布置的内容1）管道的设计计算管径，压降，保温，应力，热补偿2）管道的布置设计第一节管道设计与布置的内容和步骤二、管道设计与布置的步骤(1)选择管道材料。(2)选择介质的流速。(3)确定管径。(4)确定管壁厚度。(5)确定管道连接方式。(6)选阀门和管件。(7)选管道的热补偿器。(8)绝热形式、绝热层厚度及保温材料的选择。(9)管道布置。(10)计算管道的阻力损失。第一节管道设计与布置的内容和步骤二、管道设计与布置的步骤(11)选择管架及固定方式。(12)确定管架跨度。(13

2、)选定管道固定用具。(14)绘制管道布置图。(15)编制管材、管件、阀门、管架及绝热材料的材料表及综合汇总表。(16)选择管道的防腐蚀措施，选择合适的表面处理方法和涂料及涂层顺序，编制材料及工程量表。(17)编制施工说明书。第二节管道、管件及阀门的选用一、基本概念（1）公称直径管道在使用时往往需要和法兰、管件或各类阀门相连接，为了用一尺寸来说明两个零件能够实现连接的条件，统一管道中管子、法兰、管件和阀门的规格，有利于设计、制造和维修，引入公称直径的概念。人们约定：凡是能够实现连接的管子与法兰、管子与管件或管子与阀门就规定这两个连接件具有相

3、同的公称直径。公称直径以DN表示。第二节管道、管件及阀门的选用（2）管道公称压力公称压力以PN表示。指管子与管件在一定温度范围内的最大允许压力。公称压力分为：0.25,0.6,1.0,1.6,2.5,4.0,6.4,10.0,16.0,20.0,25.0,30.0MPa共12个等级，一般PN0.25~PN1.6称为低压，PN1.6~PN6.4称为中压，PN6.4~PN30.0称为高压。第二节管道、管件及阀门的选用二、管道1.管道材料的选择管道的材质有两大类，一是金属类，另一类是非金属类。金属类的特点耐温范围大、耐压力高，有一定耐腐蚀性，易

4、加工，安装。非金属类的特点耐腐蚀性能好，品种多资源丰富，缺点，耐热、耐压不高。管道的材料主要根据输送介质的温度、压力、性质、货源和价格等因素综合考虑决定。二、管道2.常用管道（1）钢管(2)有色金属管(3)非金属管二、管道3.管径及壁厚的计算与选取1）管径的计算：（1）最经济管径的计算碳钢管：D最佳=282G0.52ρ-0.37不锈钢管：D最佳=226G0.50ρ-0.35G:流量kg/sρ：密度kg/m3。（2）还可根据流体常用流速计算管径。二、管道管径的计算：例1试求水在20℃、流量为10kg／s时的碳钢管的最佳管径。水的密度为100

5、0kg／m3。解：根据式(2-1)D最佳=282×(10)0.52×1000-0.37=72.5mm(圆整为80mm)二、管道管径的计算：例2试求HCl气在5大气压、15℃、流量为7000kg／h时的不锈钢管的最佳管径。l大气压、O℃时HCl气体的摩尔体积为22.4m3／kmol。二、管道管径的计算：解：HCl的分子量=36.5操作状态下的密度：ρ=(36.5/22.4)×(5/1)×(273/288)=7.72kg/m3根据式(2-2)D最佳=226(7000/3600)0.50×7.72-0.35=154mm(圆整为150mm)二、管

6、道(2)管壁厚度的选取根据管子的工作压力、公称直径，查《化工工艺设计手册》的常用公称压力下管道壁厚，可确定管壁厚度。二、管道4、管道连接方式：焊接（施工方便，焊接可靠，成本低；不需要拆装的地方，采用焊接。）螺纹连接（连接简单，拆装方便，成本低；连接可靠性低，容易在螺纹处发生渗漏）法兰连接（结合强度高，密封可靠，拆装方便；但费用较高）承插连接（适用于埋地或沿墙敷设的供排水管）卡箍连接（拆装灵活）卡套连接（施工方便，拆卸容易，一般用于仪表控制系统）二、管道焊接二、管道螺纹连接二、管道法兰连接二、管道承锸连接二、管道卡箍连接二、管道卡套连接管道

7、连接形式示意图三、常用阀门1、阀门定义阀门是用来控制各种管道及设备内流体的流量、流体的压力及保证生产安全运行的一种化工机械产品。阀门的品种较多，结构相差悬殊，材质各异，使用特性不同，因此需根据阀门在管道中作用及输送介质等条件，选用不同型式的阀门。三、常用阀门2、阀门选用依据(1)阀门功能：即根据工艺要求来确定阀门的功能。(2)阀门尺寸：即根据流体的流量和允许的压力降决定阀门的大小。(3)阻力损失：备种阀门的阻力损失有时相差较大，可按工艺允许压力损失选择。(4)阀门材质：主要由介质的温度、压力和特性决定。闸阀常用阀门闸阀闸阀的密封性能较截止

8、阀好，流体阻力小。具有一定的调节性能，明杆式尚可根据阀杆升降高低调节启闭程度，缺点是结构较截止阀复杂，密封面易磨损，不易修理。闸阀适于制成大口径的阀门，除适用于蒸汽、油品等介质外，还适用于粘度