管道系统的设计

第十章管道系统的设计

第一节管道系统压力损失计算

管道内气体流动的压力损失

包括两种： a 摩擦压力损失或沿程压力损失：由于气体本身的粘滞性及其与管壁间的摩擦而产生的压

力损失

b 局部压力损失：气体流经管道系统中某些局部构件时，由于流速大小和方向改变形成涡

流而产生的压力损失

总压力损失=沿程压力损失+局部压力损失 1沿程压力损失△P

& Pv 2 P L =l

lR m

4 R s 2

式中 R m —单位长度管道的摩擦压力损失，简称比压损

(或比摩阻),Pa /m ;

I —直管段长度，m ; 入一一摩擦压损系数； v ――管道内气体的平均流速； m /s ;

P ——管道内气体的密度， kg/m 3;

Rs ――管道的水力半径，m .它是指流体流径直管段时，

流体的断面积A(m2)与润湿周边x(m)

之比，即

Rs=A/x (m)

(1) 圆形管道(流体为气体)

2

Rs=nd / 4/d=d / 4

2

R m =入/d*pv /2

(Pa / m)

(2) 矩形管道： ① 流速当量直径计算法：

假设：矩形管道和某圆形管道的压损系数相等，即入

圆

=入矩；

圆形管道的流速与矩形管道的流速亦相等，即 v 圆=v 矩；

当圆形管道比压损与矩形管道比压损相等时，则该圆形管道的直径就称为此矩形管道的流速当量 直径，以dv 表示

由dv 值，再由dv 和矩形管道内的实际流速去查圆形管道的比压损计算表，得到的 R m 值或入/ d

值即可作为矩形管道的 R m 或入/ d 值

② 用“计算表”直接计算：上述的“计算表”已经考虑到了矩形风管和圆形风管的差异，并已在相应表中 作了变换。使用时，可根据已知的流量和选取的流速在“计算表”中直接查出需要设计的管道尺寸和 RL 值。

2.局部压力损失△ R 1

气体流经管道系统中的异形管件

(如阀门、弯头、三通等)时，由于流动情况发生骤然变化，所产生的

能量损失称为局部压力损失。局部压力损失在管道系统的总压力损失中占有很大比重。 局部压力损失一般用动压头的倍数表示，即

:P m （Pa ）

2

式中E ――局部压损系数，有关设计手册中可以查到；

v 异形管件处管道断面平均流速，

m / s ;

局部压损系数通常是通过实验确定的。实验时，先测出管件前后的全压差

（即该管件的局部压力损

其中R m 二

'扎 Pv 2 4R s 2

失），再除以相应的动压pv2/2,即可求得E值。

二管道计算

步骤如下：

1首先确定各抽风点位置和风量，气体净化装置、风机和其它部件的型号规格，风管材料等.

2•根据现场实际情况布置管道，绘制管道系统轴测图，并进行管段编号，标注长度和风量。

3 •确定管道内的气体流速.

4 •根据系统各管段的风量和选择的流速确定各管段的断面尺寸。

输送细小颗粒粉尘（如筛分和研磨细粉），d>=80mm ;

输送较粗粉尘（如木屑），d>=IOOmm ; 输送粗粉尘（有小块物），d>=130mm。

5•风管断面尺寸确定后，应按管内实际流速计算压损•压损计算应从最不利环路（系统中压损最大的环路）开始。

6 •对并联管道进行压力平衡计算。

7•计算除尘系统的总压力损失（即系统中最不利环路的总压力损失）。

第二节管道系统布置及配件

一管道系统布置

1 •管道布置的一般原则：管道布置应从系统总体布局出发，对全车间管线通盘考虑，统一规划，力求简单，紧凑，缩短管线，减少占地和空间，节省投资，方便安装、调节和维修。

2 •划分系统的原则：

凡发生下列几种情况之一者不能合为一个净化系统：

①污染物混合后有引起燃烧或爆炸危险者；

②不同温度和湿度的气体，混合后可能引起管道内结露者；

③因粉尘或气体性质不同，共用一个系统会影响回收或净化效率者。

3•管道敷设的原则：管道敷设分明装和暗设，应尽量明装，以便检修；管道应尽量集中成列，平行敷设，尽量沿墙或柱敷设；管道与梁•柱、墙、设备及管道之间应留有足够距离，以满足施工、运行、检修和

热胀冷缩的要求。一般间距不应小于100 一150mm;管道通过人行

横道时，与地面净距不应小于2m，横过公路时不得小于4. 5m,横过铁路时与铁轨

面净距不得小于6m；水平管道敷设应有一定的坡度，以便于放气、放水、疏水和防止积尘，

一般坡度为不小于0・005%。。坡度应考虑斜向风机方向，并应布风管的最

低点和风机底部装设水封泄液管。

4 •管道支撑的原则：管道与阀件不宜直接支承在设备上，应单独设支架或吊架。保温管的支架上应设管

托；管道的焊接缝位置应布置在施工方便和受力较小的地方。焊缝小得位于支架处.焊

缝与支架的距离不应小于管径，至少不得小于200mm。

5 •管道联接的原则•为方便检修、安装，以焊接为主要联接方式的管道中，应设置足够数量的法兰；以

螺纹联接为主的管道，应设置足够数量的活接头（特别是阀门附近）；穿过墙壁或楼板

的那段管道不得有焊缝．

6．管网布置方式

①干管配管方式：布置紧凑，占地小，投资少，施工简便，应用较广泛。但由于各支管间压力平衡计算比

较繁琐，给设计增加一定的工作量。

②个别配管方式：吸气（尘）点多的系统管网，可采用大断面的集合管连接各分支管，集合管内流速不易

3-6m/s （水平集合管＜=3m/s，垂直集合管＜=6m/s），以利各支管间压力平衡，对于除尘系

统，集合管还能起出净化作用，但管底应设清除积灰的装置．