压缩空气管道的设计计算

管道的设计计算——管径和管壁厚度

空压机是通过管路、阀门等和其它设备构成一个完整的系统。管道的设计计算和安装不当，将会影响整个系统的经济性及工作的可靠性，甚至会带来严重的破坏性事故。

A.管内径：管道内径可按预先选取的气体流速由下式求得：

=i d 8.1821

⎟⎠

⎞⎜⎝⎛u q v 式中，为管道内径（）；为气体容积流量（i d mm v q h m 3）；为管内气体平均流速（u s m ），下表中给出压缩空气的平均流速取值范围。 管内平均流速推荐值气体介质 压力范围(Mpa)

p 平均流速（m/s）

u 0.3～0.6 10～20

0.6～1.0 10～15 1.0～2.0 8～12

空 气 2.0～3.0 3～6

注：上表内推荐值，为输气主管路（或主干管）内压缩空气流速推荐值；对于长度在1m 内的管路或管路附件——冷却器、净化设备、压力容器等的进出口处，有安装尺寸的限制，可适当提高瞬间气体流速。 例1：2台WJF-1.5/30及2台H-6S 型空压机共同使用一根排气管路，计算此排气管路内径。 已知WJF-1.5/30型空压机排气量为1.5 m 3/min 排气压力为3.0 MPa

已知H-6S型空压机排气量为0.6 m 3/min 排气压力为3.0 MPa

4台空压机合计排气量＝1.5×2+0.6×2＝4.2 m v q 3/min＝252 m 3/h

如上表所示u=6 m/s 带入上述公式=i d 8.1821⎟⎠

⎞⎜⎝⎛u q v =i d 8.1821

6252⎟⎠⎞⎜⎝⎛=121.8 mm 得出管路内径为121。

mm

B.管壁厚度：管壁厚度δ取决于管道内气体压力。

a.低压管道，可采用碳钢、合金钢焊接钢管；中压管道，通常采用碳钢、合金钢无缝钢管。其壁厚可近似按薄壁圆筒公式计算：

min δ=

[]c np

npd i +−ϕσ2 式中，p 为管内气体压力（MPa）；n 为强度安全系数5.25.1～=n ，取[σ]为管材的许用应力（MPa），常用管材许用应力值列于下表；ϕ为焊缝系数，无缝钢管ϕ=1，直缝焊接钢管ϕ=0.8；为附加壁厚（包括：壁厚偏差、腐蚀裕度、加工减薄量），为简便起见，通常当c δ＞6mm 时，c ≈0.18δ；当δ≤6mm 时， =1mm。

c 当管子被弯曲时，管壁应适当增加厚度，可取

='δR

d 20δδ+ 式中，为管道外径；0d R 为管道弯曲半径。 b.高压管道的壁厚，应查阅相关专业资料进行计算，在此不做叙述。

常用管材许用应力

不同温度下需用应力值[]σ （MPa）

钢 号 壁 厚 δ（mm） ≤20o C 100o C 150o C

10 113 113 109

20 133 133 131 Ocr18Ni9Ti 140 140 140

1cr18Ni9Ti ≤10 140 140 140

注：管路输气压力在1.5MPa 以上时，管路材料推荐采用20#钢。

例2： 算出例1中排气管路的厚度。管路材料为20#钢

公式 min δ=[]c np

npd i +−ϕσ2中 n=2 , p=3.0 MPa , =121 i d 如上表20＃钢150o C时的许用应力为131，即σ＝131

ϕ＝1 , C =1 带入公式

min δ=[]c np

npd i +−ϕσ2＝1321131212132+×−××××=3.8 mm 管路厚度取4 mm