化工设计-管路设计

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空气站空气压力等)。
1 概述-设计原则
(1)依据管道设计规定,收集设计资料及有关的标准 规范。
(2)根据工艺管道流程图(PID)进行管道设计。
(3)根据装置的特点,考虑操作、安装、生产及维修 的需要,合理布置管路,做到整齐美观。
(4)根据介质性质及工艺操作条件,经济合理地选择 管材。
(5)配置的管道要有一定的挠性,以降低管道的应力, 对直径大于DN150,温度大于177℃的管道应进行柔 性核算。
最大工作压力
0.92 倍 PN 0.86 倍 PN 0.81 倍 PN 0.75 倍 PN 0.71 倍 PN
温度等级 7 8 9 10 11
温度范围 ℃
351—375 376—400 401—425 426—435 436—450
最大工作压力
0.67 倍 PN 0.64 倍 PN 0.55 倍 PN 0.50 倍 PN 0.45 倍 PN
内径 mm
53.00 68.00 80.50 106.00 131.00 156.00
2、管道等级 管道等级代号的确定 ×××
第三单元,表示相同的公称压力和类 似的或相同的基本材料下的变化顺序号 第二单元,表示基本材质 第一单元,表示法兰的公称压力。
例:1.6k1,2.5C3,10G1等
同一管道等级下有管子、管件、阀门、法兰。
4)承插连接:适用于埋地或沿墙敷设的 供排水管,如铸铁管、陶瓷管和水泥管 等。
5)卡箍连接: 适用于金属管插入非金属 管的连接。
6. 管径计算
(1)管子直径 的计算和选择
管内流体的常见速度范围
(2)最经济管径的选择
M:每年生产费用与原始投资 费用之和; :每年消耗于克服管路阻力 的能量费用; A:管路设备材料、安装、检 修和维护费用的总和; P:设备每年消耗部分。
2、硅铁管 适用于输送公称压力2.5kg/ cm2以下的腐蚀性介质。高硅铁能耐强酸, 而含铂的抗氯硅铁更可耐各种浓度、温 度的盐酸。
3、水煤气管 用软钢焊成,分镀锌和不镀 锌两种,镀锌的称为白铁管,不镀锌的称 为黑铁管。水煤气管常用作给水、煤气、 暖气、压缩空气、真空、低压蒸汽和凝液 以及无侵蚀性物料管道。
4、无缝钢管 特点是品质均匀和强度高, 可用于输送有压力的物料、蒸汽、高压水、 过热水以及输送燃烧性、爆炸性和有毒害 性的物料,极限工作温度为435℃。 输送 强腐蚀性或高温介质(可达900~950℃)则 用合金钢或耐热钢制成的无缝钢管。
有色金属管 1. 铜管与黄铜管 制造换热设备,亦有用
作低温管道、仪表的测压管线或传送有 压力的流体。 2. 铝管 用来输送浓硝酸、醋酸、蚁酸等 物料,或用作换热管,不抗碱。 3. 铅管 用作硫酸管道或酸性物料管道, 但由于强度低、重度大、抗热性差等缺 点,巳逐步为耐酸合金管,尤其是为塑 料管所代替。
可用 可用
可用
旋塞型:
非润滑式
可用 尚可用 可用 可用 可用
可用
旋 转
润滑式 偏心旋塞
可用
可用 可用
可用 尚可用
可用
可用 可用
可用
可用

提升旋塞
可用
可用 可用 可用
可用
球形
可用 尚可用 可用 可用 可用
蝶形
可用 可用 特用 可用 可用
可用
桡 曲 式
夹紧型 隔膜型:
堰式
直通式
可用 可用 特用 可用
可用 可用 可用 尚可用
化工陶瓷管,玻璃管 聚酯玻璃钢管,环氧玻璃钢管,呋喃玻璃钢管 橡胶衬里管,钢塑复合管
金属管
1、铸铁管 常用作埋于地下的给水总管、 煤气管及污水管等,亦可用来输送矿液及 浓硫酸.不可用铸铁管输送蒸汽及在压力 下输送爆炸性与有毒害性的气体;铸铁管 的公称直径有50、75、100、125、150、 200、250、300、350、400,450、500、 600、700、800、900和1000mm多种,长度 有2、3、4、5和6m,视管径而异 。
1 概述-设计依据 (1)施工图阶段深度的工艺及仪表流程图(PID图); (2)公用工程系统流程图; (3)设备平面布置图和立面布置图; (4)非标设备施工图,定型设备的样本或详细安装图; (5)建构筑物平、立面布置图; (6)工程设计规范、管道等级表; (7)设备一览表; (8)其他技术参数(如水源、锅炉房蒸汽压力和压缩
水、煤气输送钢管公称直径
公称 直径 mm
8 10 15 20 25 32 40
相当的 管螺纹
in
1/4
外径 mm
13.50
3/8 17.00
1/2 21.25
3/4 26.75
1 33.50
1 1/4 42.25
1 1/2 48.00
壁厚 mm
2.25 2.25 2.75 2.75 3.25 3.25 3.50
(5)编写施工说明书:
❖ 施工中应注意的问题; ❖ 各种介质的管子及附件的材料; ❖ 各种管道的坡度; ❖ 保温油漆; ❖ 安装时采用的管件管架的标准; ❖ 施工中所必须遵循的规范。
二、管道的材料与规格
1、管路、管件的公称压力和公称直径
➢公称压力(Pg或PN) :管路、管件在一 定温度范围内(碳钢在200℃ 以下;合金 钢在250℃ 以下)的最大允许工作压力。
内径 mm
9 12.5 16.25 21.25 27.00 35.75 41.00
公称 直径 mm
50
65
80
100
125
150
相当的 管螺纹
in
2
外径 mm
60.00
2 1/2 75.50
3
88.50
4 114.00
5 140.00
6 165.00
壁厚 mm
3.50 3.75 4.00 4.00 4.50 4.50
铅管 铝管 钛管 橡胶管 塑料管
石棉水泥管 玻璃陶瓷管 玻璃钢管 衬里管
管子名称示例 承压铸铁管 10#,20#钢无缝钢管,优质碳素钢无缝钢管 16Mn 无缝钢管,低温钢无缝钢管 奥氏体不锈钢管,耐热钢无缝钢管 黄铜管(拉制及挤制),紫铜管,铜镍合金管(蒙乃 尔) 铅管,铅锑合金管 冷拉铝合金园管,热挤压铝合金园管 钛管,钛合金管 输气胶管,输水胶管,输油胶管,蒸汽胶管 酚醛塑料管,硬聚氯乙烯管,高、低密度聚乙烯管,聚 丙烯管,聚四氟乙烯管,ABS 管等
q=at0
例1.管子外径为150mm,保温层厚度为60mm, 保温材料的导热系数为0.1 kcal/m.h.℃,管内流体 温度为220℃,周围空气温度为20℃,求每m保温 管子的热损失。
解:由管子外径、保温层厚度及导热系数查图得 a=1.12。再由管子外径、保温层厚度、导热系数 及流体温度与周围空气温度差(220-20=20℃) 查得综合温度差t0=167℃,每米保温管子的热损 失为 q=at0=1.12×167=187.04 kcal/m·h·℃
(6)管道布置中考虑安全通道及检修通道。
(7)输送易燃易爆介质的管道不能通过生活区。
(8)废气放空管应设置在操作区的下风向,并符合国 家排放标准。
1 概述-设计内容
(1)管径
(2)地沟断面的决定
(3)管道配置图 :
a)以代号或符号表示介质名称、管子材料和规格、 介质流向以及管件、阀件、汽水分离器。补偿器 等;
2.5C3:PN2.5,材质12CrMo,阀门材质为铬钼钢。
材料代号
A—铸铁及硅铸铁;B — 碳素钢;C — 普 通低合金钢;D —合金钢; E — 不锈耐 酸钢;F —有色金属; G —非金属; H —衬里管;
3、材质与常用管道种类
大类 中分类 铁管
金钢
管 属
有色 金属 管管
非 金 属 管
小分类 铸铁管 碳素钢管 低合金钢管 合金钢管 铜及铜合金管
3、截止阀 结构简单、维修方便、价格便宜、流 量调节方便;密封性能差,开关力较大。
4、节流阀 用于需调节流量和压力的部位、但调 节精度不高;适用于温度较低、压力较高的介 质,不适合黏度大和含有固体颗粒的介质。
5、球阀 价格比旋塞贵,比闸阀便宜,操作极为 可靠,易密封,易调节流量;流体阻力大,不 得用于输送含结晶和悬浮物的管道中,因固体 悬浮物会积聚在阀盘、阀座间,阻止阀盘和阀 座的闭合。
6、止逆阀(单向阀) 用来使介质只作单—方间 的流动。(1) 升降式:阻漏性能好,但阻力大, 只能用于水平管道;(2) 摇板式(旋启式): 阻力小,只要保证摇板旋转轴线的水平,可任 意地安装在水平、垂直或倾斜的管道上。
7、安全阀 根据介质工作压力自动启阀的阀 件.(1)杠杆式:使用可靠,体积庞大,安装时 必须严格保持阀盘轴线的垂直;(2)弹簧式,结 构精巧,可装于任何位置。
b)注明管道的标高和坡度,标高以地平面为基准面, 或以楼板为基准面;
c)同一水平面或同一垂直面上有数种管道安装时应 予以注明;
d)绘出地沟的轮廓线; e)管架敷设情况。
(4)提出下列资料: a)将各种断面的地沟长度提供给土建; b)将车间上水、下水、冷冻盐水、压缩空气及蒸汽 等管道管径及要求(如温度、压力等条件)提供 给公用工程; c)统计各种介质管道(包括管子、管件及阀件等) 的材料、规格和数量;
化工管路设计
管道是化工生产过程中不可缺少的部分 各种工艺物料、蒸汽、水以及气体都要用管 道来输送;
设备与设备间的连接,要用管道来沟通;
据统计,管道安装的费用约占全厂化工设备 总投资的15%一20%,化工管道的设计(计算) 和敷设(布置)是化工厂常遇到的一个十分重 要的普遍性问题.
一、 管道设计基础
4.阀门的选择
1、旋塞 装置简单、启闭迅速、流体阻力小, 可用于输送含有晶体和悬浮物的液体管路中; 不适于调节流量、磨光旋塞费人工、旋转旋塞 较费力,在高温时会由于膨胀而旋转不动。
2、闸阀 阻力小、易调节流量,但—般用于大 管道中作启闭阀;价贵、)制造和修理较困难、 不易用非金属抗腐蚀材料制造、不得用于输送 含用晶体和悬浮物的液体管道中。
可用 可用
可用
可用 可用
可用
可用 可用
可用 可用 可用 可用
5、管件
管件的分类
按用途分类表
用途
直管与直管连接 改变走向 分支 变径 封闭管端 其它
管件名称
法兰、活接头、管箍 弯头、弯管 三通、四通、平头螺纹管接头、加强管嘴、高压管嘴 异径管(大小头)、异径管箍、内外丝 管帽、堵头(丝堵)、封头 螺纹短节、翻边管接头
粘滞 清洁 流流
截止型:
直通式
可用 可用
可用

角式
可用 可用
可用 特用
特用

斜叉式
可用 可用
ຫໍສະໝຸດ Baidu
可用 特用

多通式
可用 可用
柱塞式
可用 可用
可用 可用
特用
平行闸板型:
普通式
可用
可用
滑 动
带沟道闸门式 可用 楔形闸板式 可用 特用
式 楔式闸板型:
底部有凹槽 可用
可用 可用
可用
可用 可用
可用 可用
底部无凹槽 可用 尚可用
非金属管
1、陶瓷管 耐蚀性能很好,缺点是陶瓷性脆、 机械强度低和不能耐温度剧变。 2、玻璃管 耐蚀,清洁,透明,易于清洗, 流体阻力小和价格较低;缺点是耐压低、性 脆易碎。玻璃管可用于温度为-30~150℃的 场合,温度骤变不得超过80℃。 3、硬聚氯乙烯管 对任何浓度的各种酸类、 碱类和盐类浓液都稳定,但对强氧化剂是不 稳定。可用来输送60℃以下的介质。
7. 管道保温
为了保持一定的温度,对不在常温下操作 的设备及管道需要保温。对保温材料的基本要 求为重度小,导热系数低(λ在0.18kcal/m.h.℃以 下),能耐热或冷,易于施工并具有足够的机 械强度。除以上技术特性外,还需考虑材料的 来源,尽可能就地取材。
(1)保温管道的热损失计算
保 温 管 道 的 热 损 失 算 图
各种管件举例 弯头
三通
异径管
法兰的密封面 宽面、光面、凹凸面、榫槽面和 梯形槽面等。
管道法兰均按公 称压力选用
5、管道连接
1) 焊接:施工方便、可靠不漏,用于不需拆卸 的管道连接。
2) 螺纹连接: 简单,拆卸方便,成本低,可靠 性差。
3) 法兰连接 :结合强度高,密封可靠,拆卸方 便,,费用高,适用于大管径、密封性要求 高的管道连接。
8、隔膜阀 用于输送悬浮液或腐蚀性 流体。 9、疏水阀 用于排除设备、管道中的 凝结水、空气及其它不凝性气体, 同时阻止蒸汽排出。
阀门的标准、型号和标志(p225)
碟阀
截止阀
闸阀
止回阀
过滤器
柱 塞 阀
阀门类型选择表
阀门 类别
流束调节形式
介质
型号
截止
节流
换向 分流
无颗
带悬浮颗粒
粒 带磨蚀 无磨蚀
➢公称直径(Dg或DN) :管子、管件和阀件 的名义直径。—般情况下,公称直径既非外径, 亦非内径,而是与之相近的整数;某些情况下, 如铸铁管的内径等于公称直径。
优质碳素钢制品公称压力(PN)和最大工作压力的关系
温度等级 1 2 3 4 5 6
温度范围 ℃
0—200 201—205 251—275 276—300 301—325 326—350
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