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1、第二節(jié)化工管路設(shè)計基礎(chǔ)(一)管子、管件與閥門(二)管路設(shè)計步驟(三)管路阻力計算(四)管路的脹縮補(bǔ)償(五)管道的防腐、標(biāo)志及保溫(六)管架設(shè)計(一)管子、管件與閥門1、化工用管(見下表)管子類別適用場合鑄鐵管常用作埋于地下的給水總管及污水管,化工廠用來輸送堿液及硫酸硅鐵管高硅鐵能輸送強(qiáng)酸,含鋁的抗氯硅鐵可輸送各種含量、溫度的鹽酸無縫鋼管可輸送有壓力的物料、水蒸氣、高壓水、過熱水以及可燃性和有爆炸危險的有毒性的物料水煤氣管常用作給水、煤氣、暖氣、壓縮空氣、真空、低壓蒸汽和凝液以及無侵蝕性物料的管道管子類別適用場合有色金屬管銅管多用作低溫管道(泠凍系統(tǒng))、儀表的測壓管線或傳送有壓力的流體(如油壓和
2、潤滑)鋁管輸送濃硝酸、醋酸、甲酸等 物料,鉛管常用作硫酸或酸性物料管道。襯里鋼管輸送腐蝕性介質(zhì)非金屬管陶瓷管常用作排除腐蝕性介質(zhì)的下水和通風(fēng)管道,硬聚氯乙烯管可輸送各種酸類、堿類和鹽類2、化工管路常用閥門(見下表)閥門類別功能與用途閘 閥可切斷和調(diào)節(jié)流量;用于各種氣體和液體管路上,但不宜用于含固體物的流體管路,也不宜用于輸送腐蝕性流體的管路。其尺寸較大、價格高截止閥可調(diào)節(jié)流量;應(yīng)用廣泛,不適于帶顆粒和粘度較大的介質(zhì)。其公稱直徑V 200 mm節(jié)流閥可節(jié)流,調(diào)節(jié)流量和壓力;主要用于儀表調(diào)節(jié)流量和節(jié)流用,也可作取樣用,不適用粘度大和含固體 顆粒的介質(zhì)。其公稱直徑V 25 mm旋 閥可制成三通或四通
3、路閥門作分配換向用,用于含懸浮物和固體雜質(zhì)的管路(低溫)。DN 200 mm球 閥與旋閥相仿,但小,不能作調(diào)節(jié)流量用。 適用于低溫高壓及粘度大的介質(zhì)和要求開關(guān)迅速的部位隔膜閥可調(diào)節(jié)流量;適用于酸、堿性和帶懸浮物的介質(zhì)。但橡膠膜的材質(zhì)不適用高于60 C及有機(jī)劑和強(qiáng)氧化劑的介質(zhì)針形閥特用于高壓操作和要求精確調(diào)節(jié)流量的管路止逆閥其作用是防止倒流。 故在鍋爐進(jìn)水、往復(fù)泵的進(jìn)出口管路上設(shè)止逆閥安全閥能使設(shè)備自動泄壓而防止超壓爆炸;一般用在鍋爐上減壓閥能自動將高壓減為低壓; 通常用于加壓水蒸氣和壓縮空氣管路上疏水器其作用是排除泠凝液而不讓氣體排出;一般用于蒸汽管路上或蒸汽加熱器的泠凝水排除管路上。(1)碟
4、閥(2)隔膜閥i(4)減壓閥(6)疏水閥(7)疏水閥(8)直通式閘閥(9)自封式旋塞閥(10)直通式止回閥(11)截止閥(12)安全閥3、化工管路常用管件(見下表)管件名稱適用場合彎頭改變流向;其規(guī)格有 45、60、90、180三四通管路分流異徑管改變管徑活接頭直管連接處法蘭蓋、盲板封閉管路(1)彎頭(5)螺紋接頭,法蘭及墊片,金屬法蘭(3)活接頭(4)異徑管4、管道連接方法(見下表)連接方法特點與使用場合oi成本低、方便、可靠;特別適用于大口徑的長管道連接,但拆裝不便螺紋連接結(jié)構(gòu)簡單、裝拆方便;主要用于小直徑的水煤氣鋼管的連接,在化工廠只用于上下水、壓縮空氣管道的連接。法蘭連接強(qiáng)度高、裝拆方
5、便、密封可靠;適用于各種溫度、壓力的管道,但費用較高其他連接如承插式、填料函式連接等5、公稱直徑與公稱壓力公稱直徑用符號DN或DN表示,它與管子的實際內(nèi)徑相近,但不一定相等。凡是同一 DN的管子,外徑必定相同,但內(nèi)徑因壁厚不同而異。例如(|)57X 3.5mm 和小57X4.5mm的無縫鋼管,DN均為50mm但內(nèi)徑卻分別為50mm48mm目前水 煤氣鋼管的DN用英寸表示,如2”表示DN2英寸。公稱壓力符號為PN或PN是 管道、管件、閥門在一定溫度范圍內(nèi)的最大允許工作壓力。(二)管路設(shè)計步驟選擇管材選擇介質(zhì)流速確定管徑確定管子連接方式選擇閥門、管件選擇管材考慮輸送介質(zhì)(如腐蝕性、含固體顆粒與否等
6、)、流動狀態(tài)、溫度等因素,參照材料價格和供應(yīng)情況,同時滿足經(jīng)濟(jì)、安全性,決定采用何種材質(zhì)。如清水類介質(zhì)選碳鋼即可。腐蝕性強(qiáng)的物料選耐腐材料或襯耐腐襯里的鋼管。工作溫度、壓力不大的場合可用塑料管選擇介質(zhì)流速根據(jù)介質(zhì)、輸送狀態(tài)及設(shè)備流量,從有關(guān)管內(nèi)流體常用流速表中選取經(jīng)濟(jì)合理的流速確定管徑利用管徑公式計算,也可通過流速- 流量-管徑算圖估算,有時應(yīng)直接根據(jù)設(shè)備接管資料確定。確定管子連接方式根據(jù)管材、管徑、介質(zhì)性質(zhì)、壓力、用途及使用狀態(tài)確定如38mm寸采用絲扣連接45mmz上用對焊連接小直徑水、煤氣管和上下水管、壓縮空氣管等,且溫度、壓力都不高可用螺紋連接法蘭連接檢修方便、廣泛適用,但費用較高選擇閥
7、門、管件要考慮流體特性、工作壓力、要求功能(如流量調(diào)節(jié)、切換、控制等)、阻力損失 和安全因素只需切斷時用球閥、旋閥、閘閥需調(diào)節(jié)流量或壓力時用節(jié)流閥、截止閥氣體或大管且要求不嚴(yán)時用選蝶閥管件材質(zhì)一般與連接的管子相一致,但牌號不一樣(三)管路阻力計算計算的目的:一是根據(jù)介質(zhì)流量及允許的壓力降來確定管徑( 初步設(shè)計階段, 帶有一定的盲目性) 。二是根據(jù)管徑和流量來驗算壓力降, 核算所選泵、風(fēng)機(jī) 等輸送設(shè)備及標(biāo)高是否合理(一般在布置設(shè)計后核算)(四)管路的脹縮補(bǔ)償1、補(bǔ)償原理管路的熱伸長量計算式L aL(t2 t1)ti管路安裝時的最高溫度,c,t2管路工作時的最高溫度,CL 管路長度,m, a 管材
8、的線膨脹系數(shù),/L 熱伸長量,m2、補(bǔ)償方法為解決管路的熱脹泠縮問題,通常在固定支架間將管段彎成“ L”型或“Z”型(見下圖),這樣直管段的熱伸長,由與其垂直的管段的彈性變形來補(bǔ)償( 1)管路位移補(bǔ)償( 2)補(bǔ)償器補(bǔ)償常用“口”型、型、“波型”、“填料式”等“口”型、“q”型常用在蒸汽管路上“波型”用在管徑較大的管路中“填料式”多用于鑄鐵管路和其他脆性材料管路中(五)管道的防腐、標(biāo)志及保溫1、管道的防腐合理選材,從根本上防止腐蝕的發(fā)生(所選的材料必須耐腐蝕,并優(yōu)先考慮各種塑料管材)涂層防腐,工廠里大量使用襯里防腐,如襯橡膠、襯鉛、襯不銹鋼、襯塑料等電化學(xué)防腐腐蝕劑防腐,即加緩蝕劑對于埋地管道,
9、采用瀝青防腐層防腐2、管道的標(biāo)志常見的管道涂色標(biāo)志如見下表所示:介質(zhì)水蒸汽壓縮空氣真空酸堿污水排(廢)氣主 物 料涂綠白深藍(lán)灰紅白粉紅棕色里 八、黃紅色圈3、管道的保溫措施在管外包覆絕熱材料(按需要查手冊選?。┌闊峁芑驃A套管保溫適于保溫材料不能滿足保溫要求的場合, 管路長度盡可能在1Km以下。當(dāng)輸 送凝固點小于50c的腐蝕性、熱敏性介質(zhì)時,用伴熱管保溫。當(dāng)輸送凝固點高 于50c時,用夾套管保溫。電熱帶保溫適用于周圍無蒸汽管道,而且介質(zhì)無防火防爆要求的加熱保溫系統(tǒng)。隨著耐 熱絕緣材料的發(fā)展,電熱帶保溫逐漸增加了經(jīng)濟(jì)性,國外已得到了廣泛的應(yīng)用。 4、絕熱材料要求所選材料導(dǎo)熱系數(shù)低,即 入0.21W/(mC),吸水性差,堅固耐用,密 度小價廉易得,加工安裝方便。考慮輸送介質(zhì)溫度和絕熱材料粘結(jié)劑的耐熱溫度。保溫材料不腐蝕管子。如含高的水泥珍珠巖不能用于不銹鋼管的保溫。 保溫材料不易被物料腐蝕。高溫管 道上先覆以耐熱性較高的保溫材料,然后再覆耐熱性差而導(dǎo)熱系數(shù)小的保溫材 料。保溫層外應(yīng)包鐵皮、鋁皮、鋁塑復(fù)合膜、鐵絲網(wǎng)、水泥、織物或油毛氈等作 保護(hù)層。確定保溫層
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