某金屬冶煉車間除塵系統(tǒng)中的管道設(shè)計(jì)

1、一、設(shè)計(jì)目的2二、緒論2三、管道設(shè)計(jì)原始資料4四、設(shè)計(jì)計(jì)算4五、系統(tǒng)保溫6六、管道材料選擇6七、熱補(bǔ)償設(shè)計(jì).7八、課程設(shè)計(jì)小結(jié).7九、參考文獻(xiàn)某金屬冶煉車間除塵系統(tǒng)中的管道設(shè)計(jì)1、設(shè)計(jì)目的課程設(shè)計(jì)的目的在于進(jìn)一步穩(wěn)固和加深課程理論知識(shí),并能結(jié)合實(shí)踐,學(xué)以致用.本設(shè)計(jì)為某金屬冶煉車間的凈化系統(tǒng)中的管道設(shè)計(jì),能使自己得到一次綜合練習(xí),特別是：1、工程設(shè)計(jì)的根本方法、步驟,技術(shù)資料的查找與應(yīng)用；2、根本計(jì)算方法和繪圖水平的練習(xí)；3、綜合運(yùn)用本課程及其有關(guān)課程的理論知識(shí)解決工程設(shè)計(jì)中的實(shí)際問題；4、熟悉、貫徹國(guó)家環(huán)境保護(hù)法規(guī)及其它有關(guān)政策.2、緒論金屬管道種類繁多、數(shù)量大,使用工況千差萬(wàn)別.我國(guó)不同行

2、業(yè)采用不同的應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)體系,標(biāo)準(zhǔn)之間差異很大.當(dāng)然,由于金屬管道的工況,如溫度、壓力、介質(zhì)、環(huán)境等不同,標(biāo)準(zhǔn)有差距是客觀存在的.例如,電力電站管道高壓、高溫、蒸汽介質(zhì)居多；石化、石油管道受壓、腐蝕介質(zhì)居多；化工行業(yè)管道還有劇毒介質(zhì)如氯氣；機(jī)械行業(yè)壓力容器,按使用情況及工況分成低壓、中壓、高壓、超高壓,按容器類別分成第一類壓力容器、第二類壓力容器、第三類壓力容器.船舶管道有高壓的蒸汽管道、主機(jī)冷卻的海水管道承壓及受腐蝕、污水管道承壓及受高溫、燃油輸送管道、壓縮空氣管道等,在不同的工況條件下運(yùn)行.以下?lián)褚榻B一些根本標(biāo)準(zhǔn).1、壓力管道分類1 .壓力管道的定義壓力管道是指在生產(chǎn)、生活中使用的可能引爆或

3、中毒等危險(xiǎn)性較大的特種設(shè)備及管道. 輸送GB504#?職業(yè)性接觸毒物性危害程度分級(jí)?中規(guī)定的毒性程度為極度危害介質(zhì)的管道. 輸送GB50伯?石油化工企業(yè)設(shè)計(jì)防火標(biāo)準(zhǔn)?及GBJ16?建筑設(shè)計(jì)防火標(biāo)準(zhǔn)?中規(guī)定的火災(zāi)危險(xiǎn)性為甲、乙類介質(zhì)的管道. 最高工作壓力不小于0.1MPa(表壓,下同),輸送介質(zhì)為氣(汽)體及液化氣體的管道.最高工作壓力不小于0.1MPa,輸送介質(zhì)為可燃、易焊、有毒以及有腐蝕性或高溫工作溫度不小于標(biāo)準(zhǔn)沸點(diǎn)的液體管道. 上述四項(xiàng)規(guī)定管道的附屬設(shè)施(彎頭、大小頭、三能、管帽、增強(qiáng)管接頭、異徑短管、管箍、儀表管、嘴、漏斗、快速接頭等管件；法蘭、墊片、螺栓、螺母、限流孔板、盲板、法蘭蓋等

4、連接件；各類閥門、過濾器、流水器、視鏡等管道設(shè)備,還包括管道支架以及安裝在壓力管道上的其他設(shè)施).2 .壓力管道分類、分級(jí)(見表1)表1壓力管道分類、分級(jí)名稱類別級(jí)別工況和參數(shù)長(zhǎng)輸管道GAGA1(1)介質(zhì)：有毒、可燃易爆氣體,P>1.6MPa的管道(2)介質(zhì)：有毒、可燃易爆氣體,DN>300mm輸送跑離?200km的管道(3)介質(zhì)：漿體中,DN>150mm輸送距離?50km的管道GA2(1)介質(zhì)：有毒、可燃易爆氣體,P<1.6MPa的管道GA1(2)范圍以外的長(zhǎng)輸管道(3)GA1(3)范圍以外的長(zhǎng)輸管道公用管道GBGB1燃?xì)夤艿繥B2熱力管道工業(yè)管道GCGC1GB504

5、4標(biāo)準(zhǔn)中,毒性程度為極度危害介質(zhì)的管道(2)GB5016OGBJ16fe準(zhǔn)中規(guī)定的火災(zāi)危險(xiǎn),住為甲、乙類可燃?xì)怏w或甲類可燃?xì)怏w介質(zhì),且P>4.0MPa的管道(3)輸送流體介質(zhì),且P>10.0MPa的管道GC2(1)輸送GB50160GBJ160標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的火災(zāi)危險(xiǎn)性為甲、乙類可燃?xì)怏w或甲類可燃?xì)怏w介質(zhì),且P<0.4MPa的管道(2)流體介質(zhì)：可燃、后毒,P<4.0MPa,t>400c的管道(3)流體介質(zhì)：不可燃、無(wú)毒,P<10MPat>400c的管道流體介質(zhì)：P<10.0MPa,t<400C的管道3 .管子系列標(biāo)準(zhǔn)壓力管道設(shè)計(jì)及施工,首先考

6、慮壓力管道及其元件標(biāo)準(zhǔn)系列的選用.世界各國(guó)應(yīng)用的標(biāo)準(zhǔn)體系雖然多,大體可分成兩大類.壓力管道標(biāo)準(zhǔn)見表2.法蘭標(biāo)準(zhǔn)見表3.表2壓力管道標(biāo)準(zhǔn)分類大外徑系列小外徑系列規(guī)格DN公稱直徑一外徑DN15-622mmDN20-J27mmDN25-634mmDN32-J42mmDN40-cb48mmDN50-cb60mmDN15-618mmDN20-625mmDN25-632mmDN32-J38mmDN40-cb45mmDN50-cb57mmDN65-676(73)mm,DN80-689mmDN100-6114mmDN1254140mmDN150-6168mmDN200219mmDN250-6273mmDN30

7、0324mmDN350-6360mmDN400406mmDN450-6457mmDN500508mmDN600-6610mmDN65-673mmDN80-(J)89mmDN100-6108mmDN125-6133mmDN150-6159mmDN200-(J)219mmDN250-6273mmDN300-6325mmDN350-6377mmDN400-(J)426mmDN450-6480mmDN500-6530mmDN600-6630mm表3法蘭標(biāo)準(zhǔn)分類歐式法蘭以200c為計(jì)算基準(zhǔn)溫度美式法蘭以430c為計(jì)算基準(zhǔn)溫度規(guī)格PN-壓力等級(jí)壓力等級(jí)：PN0.1,PN0.25,PN0.6,PN1.0,P

8、N1.6,PN2.5,PN4.0,PN6.3,PN10.0,N16.0,PN25.0,PN40.0壓力等級(jí)：PN2.0(CL150),PN5.0(CL300),PN6.8(CL400),PN10(CL600),PN15.0(CL600),PN25(CL1500),PN42.0(CL2500)注：對(duì)于CL150150lb級(jí)是以300c作計(jì)算基準(zhǔn)溫度.從表2、表3可知,無(wú)論是管子還是法蘭,兩個(gè)系列均不能混合使用3、管道設(shè)計(jì)原始資料氣體中顆粒物占8.0%,顆粒粒彳范圍：0-1.5;1.5-2.5;2.5-3.0;3.0-5.0;5.0-6.0;6.0-8.0.分別為80;140;160;250;20

9、0;50個(gè).氣體中顆粒物占8.0%,允許的排風(fēng)速度最大1.0m/s；車間有3個(gè),相距10m煙氣粘度：2.4X105pa.s煙氣溫度：25C允許罩內(nèi)最大負(fù)壓：25Pa；允許壓力損失：1000pa煙氣密度：1.18kg/m3煙氣真密度：2.2g/cm3排放標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)狀況下：200mg/L環(huán)境溫度：-5C當(dāng)?shù)貧鈮海?00KPa凈化系統(tǒng)布置場(chǎng)地在車間北側(cè)20-25米以內(nèi)4、設(shè)計(jì)計(jì)算管段據(jù)qv,1=5040m3/h,v=16m/s得d=334mm,入/d=0.0598實(shí)際流速v=Q/兀(d2=16.0m/s動(dòng)壓p丫2/2=151.0pa那么摩擦壓力損失為pi1=i1入pv2/2d=90.3pa集氣罩1:E

10、1=0.12;90o彎頭,W=0.25;90o直流三通,七=0.4T5=0.12+0.25+0.4=0.77那么局部壓力損失為Pmi=!2己pv2/2=116.3pa管段據(jù)qv,2=i0080m3/h,v=16m/s,彳4d=472mm,入/d=0.0424實(shí)際流速v=Q/兀d/22=16.0m/s動(dòng)壓p丫2/2=151.0pa那么摩擦壓力損失為pI2=I2.入pv2/2d=64.0pa集氣罩2:己2=0.12;90.直流三通,己12=0.4;90.直流三通,己23=0.4EE=0.12+0.4+0.4=0.92那么局部壓力損失為Pm2=Epv2/2=138.9pa管段據(jù)qv,3=15120m

11、3/h,v=16m/s,彳4d=578mm,入/d=0.0346實(shí)際流速v=Q/兀d/22=16.0m/so動(dòng)壓p丫2/2=151.0pa那么摩擦壓力損失為pi3=c3入pv2/2d=52.4pa集氣罩3:局部壓力損失為合流三通對(duì)應(yīng)總管動(dòng)壓的壓力損失.其局部壓力損失系數(shù)=0.11;除塵器壓力損失為545pa那么局部壓力損失為Pm3=Epv2/2+545=579.7pa管段：qv,4=qv,3=15120m3/h,選擇管徑d=578mm,入/d=0.0346實(shí)際流速v=Q/兀d/22=16.0m/s動(dòng)壓p丫2/2=151.0pa那么摩擦壓力損失為apI4=I4.入pv2/2d=26.2pa該管段

12、有90.彎頭兩個(gè),己=0.25那么局部壓力損失為Pmd=三pv2/2=75.5pa管段：qv,5=qv,4=15120m3/h,d=578mm,入/d=0.0346實(shí)際流速v=Q/兀d/22=16.0m/s動(dòng)壓p丫2/2=151.0pa那么摩擦壓力損失為pi5=c5入pv2/2d=146.3pa該管段局部壓力損失主要包括通風(fēng)機(jī)進(jìn)出口及排風(fēng)口傘形風(fēng)帽的壓力損失,假設(shè)通風(fēng)機(jī)入口處變徑管壓力損失忽略不計(jì),通風(fēng)機(jī)出口己=0.1(估計(jì)),傘形風(fēng)帽己=1.3口=1.4那么局部壓力損失為Pm5=!2己pv2/2=211.4pa并聯(lián)管路壓力平衡： P1=Apl1+APm1=90.3+116.3=206.6pa

13、 P2pi2+APm2=64.0+138.9=202.9pa P3=ApL3+APm3=52.4+579.7=632.1pa(Ap1-Ap2)/Ap1=1.8%<10%節(jié)點(diǎn)壓力平衡；9p3pD/p3=67.3%>10%節(jié)點(diǎn)壓力不平衡,采用調(diào)整管徑方法,進(jìn)行壓力平衡調(diào)節(jié)調(diào)整后管徑為d1=d(AP1/AP3)o'223=259.7mrn圓整管取徑d1=260mmgp34pz)/p2=67.9%>10%節(jié)點(diǎn)壓力不平衡,采用調(diào)整管徑方法,進(jìn)行壓力平衡調(diào)節(jié)調(diào)整后管徑為d2=d(AP2/AP3)o'223=365.5mm圓整管取徑d2=366mm除塵系統(tǒng)總壓力損失：PMP

14、3+aP4+P5=632.1+(26.2+75.5)+(146.3+211.4)=1091.5pa5、系統(tǒng)保溫1 .管道系統(tǒng)保溫材料選擇礦渣棉及玻璃棉制品,用于管道保溫時(shí)采用管殼形式；閥門等管件也可用氈類材料保溫0.2 .保溫結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)管道和設(shè)備保溫結(jié)構(gòu)由保溫層和保護(hù)層兩局部結(jié)構(gòu)組成,保溫結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)直接影響到保溫效果、投資費(fèi)用和使用年限.保溫結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)滿足保溫需要,有足夠的機(jī)械強(qiáng)度,處理好保溫層和管道、設(shè)備的熱補(bǔ)償,要有良好的保護(hù)層,適應(yīng)安裝的環(huán)境條件和防雨防潮要求,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,投資低,施工簡(jiǎn)單,維護(hù)檢修方便.3 .管道和設(shè)備保溫的采用預(yù)制結(jié)構(gòu)在預(yù)制加工廠預(yù)制成半圓形管殼、弧形瓦或梯形瓦等,在現(xiàn)場(chǎng)用

15、鐵絲固定在管道和設(shè)備上,外加保護(hù)層.這類結(jié)構(gòu)應(yīng)用廣泛,施工方便,外形平整,使用年限較長(zhǎng).6、管道材料的選擇根據(jù)煙氣溫度：25C,我們選擇普通碳素鋼.普通碳素結(jié)構(gòu)鋼又稱普通碳素鋼.含碳量小于0.38%,以小于0.25%最為常用.屬于低碳鋼,每個(gè)金屬牌號(hào)表示該鋼種在厚度小于16mm時(shí)的最低屈服點(diǎn).與優(yōu)質(zhì)碳素鋼相比,對(duì)含碳量、性能范圍以及磷、硫和其他殘余元素含量的限制較寬.我國(guó)和某些國(guó)家根據(jù)交貨的保證條件,把普通碳素鋼分為三類：甲類鋼A類鋼,只保證力學(xué)性能,不保證化學(xué)成分,乙類鋼B類鋼,只保證化學(xué)成分,不保證力學(xué)性能；特類鋼C類鋼,既保證化學(xué)成分,又保證力學(xué)性能.特類鋼常用于制造較重要的結(jié)構(gòu)件.主要

16、用于制作工程結(jié)構(gòu)件的碳素結(jié)構(gòu)鋼.它一般在供給狀態(tài)下使用,鋼中硫、磷含量較高,分別允許達(dá)0.050%?口0.045%.鋼的總產(chǎn)量中此類鋼占很大的比例.此類鋼可由氧氣轉(zhuǎn)爐、平爐或電爐冶煉,一股熱軋成鋼板、鋼帶、型材和棒材.鋼板一般以熱軋包括限制軋制或正火處理狀態(tài)交貨.鋼材的化學(xué)成分、拉伸性能、沖擊功和冷彎性能應(yīng)符合有關(guān)規(guī)定.在中國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB700-88中此類鋼按屈服點(diǎn)數(shù)值分為5個(gè)牌號(hào),并按質(zhì)量分為4個(gè)等級(jí).其牌號(hào)由代表屈服點(diǎn)的字母Q屈服點(diǎn)數(shù)值、質(zhì)量等級(jí)符號(hào)、脫氧方法符號(hào)等4個(gè)局部按順序組成.此類鋼的應(yīng)用范圍非常廣泛,其中大局部用作焊接、怫接或栓接的鋼結(jié)構(gòu)件,少數(shù)用于制作各種機(jī)器部件.強(qiáng)度較低的Q

17、195Q215鋼用于制作低碳鋼絲、鋼絲網(wǎng)、屋面板、焊接鋼管、地腳螺栓和怫釘?shù)?Q235鋼具有中等強(qiáng)度,并具有良好的塑性和韌性,而且易于成形和焊接.這種鋼多用作鋼筋和鋼結(jié)構(gòu)件,另外還用作怫釘、鐵路道釘和各種機(jī)械零件,如螺栓、拉桿、連桿等.強(qiáng)度較高的Q255Q275鋼用于制作各種農(nóng)業(yè)機(jī)械,也可用作鋼筋和鐵路魚尾板.根據(jù)一些工業(yè)用鋼的特殊性能要求,對(duì)普通碳素結(jié)構(gòu)鋼的成分稍加調(diào)整而形成一系列專業(yè)用鋼,如怫螺鋼、橋梁鋼、壓力容器鋼、船體鋼、鍋爐鋼.專業(yè)用鋼除嚴(yán)格限制化學(xué)成分、保證常規(guī)性能外,還規(guī)定某些特殊檢驗(yàn)工程,如低溫沖擊韌性、時(shí)效敏感性、鋼中氣體、夾雜和斷口等.7、熱補(bǔ)償設(shè)計(jì)1、管道的熱變形計(jì)算計(jì)算

18、公式：X=aL-AT式中：X一管道膨脹量,mma一為線膨脹系數(shù),鋼鐵取0.012mm/m.C；L補(bǔ)償管線所需補(bǔ)償管道固定支座間的距離長(zhǎng)度,m；T一為溫差介質(zhì)溫度-安裝時(shí)環(huán)境溫度,C.a取0.012mm/m.C,L取5m故AT=300C-(-40C)=340C;所以X=0.012X5X340=20.4mm由于20.4mm<1000mmT采用自然補(bǔ)償法.自然補(bǔ)償法就是利用自然轉(zhuǎn)彎管道(L形或Z形)來(lái)吸收管道熱伸長(zhǎng)變形.補(bǔ)償器補(bǔ)償是高溫?zé)煔鈨艋到y(tǒng)常用的補(bǔ)償方式,亦可采用柔性材料套管式補(bǔ)償器.8、課程設(shè)計(jì)小結(jié)歷經(jīng)兩周的課程設(shè)計(jì)終于是要落下帷幕,經(jīng)歷了此次的課程設(shè)計(jì),收獲了很多,感受到了很多,學(xué)到了很多課本上并沒有的東西也可以說(shuō)是對(duì)課本上的東西進(jìn)行了一次升華,進(jìn)行了一次全面的消化.此次課程設(shè)計(jì)讓我明白了做一個(gè)工程的根本流程及根本原那么.明白了如何利用網(wǎng)絡(luò),利用圖書館等搜索自己需要的資料,在本次設(shè)計(jì)過程中最大的難題是很多參