管道設(shè)計與布置課件

1、第五章 管道設(shè)計與布置 第一節(jié) 管道設(shè)計與布置的內(nèi)容 管道設(shè)計與布置的內(nèi)容主要包括管道的設(shè)計計算和管道的布置設(shè)計兩部分內(nèi)容。管道的設(shè)計計算包括管徑計算、管道壓降計算、管道保溫層計算、管道應(yīng)力分析計算、熱補償計算等內(nèi)容，管道布置設(shè)計主要內(nèi)容包括設(shè)計繪制表示管道在空間位置的連接，閥件及控制儀表安裝情況的圖樣。具體內(nèi)容如下。1. 確定管徑。 根據(jù)輸送介質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)、流動狀態(tài)、溫度、壓力等因素選擇管道的材料，并根據(jù)輸送介質(zhì)的流量和流速，確定合適的管徑。2. 確定管壁厚度。 根據(jù)輸送介質(zhì)的壓力及所選擇的管道材料，確定管壁厚度。3. 確定管道連接方式。 管道與管道間，管道與設(shè)備間，管道與閥門間，設(shè)備與閥門

2、間都存在著一個連接的方法問題?？筛鶕?jù)管材、管徑、介質(zhì)的壓力、性質(zhì)、用途、設(shè)備或管道的使用檢修狀態(tài)，確定連接方式。4. 選擇閥門和管件。 介質(zhì)在管內(nèi)輸送過程中，有分支、有匯合、轉(zhuǎn)彎、變速等情況，為了保證工藝的要求和安全，還需要各種類型的管件和閥門。根據(jù)設(shè)備布置情況及工藝、安全的要求，選擇合適的管件和閥門。5. 選擇管道的熱補償器。 管道在安裝和使用時往往存在溫差，為了消除熱應(yīng)力，需要選擇合適的熱補償器。6. 絕熱形式、絕熱層厚度及保溫材料的選擇。 根據(jù)管道輸送介質(zhì)的特性及工藝要求，選定絕熱的方式，然后根據(jù)介質(zhì)溫度及周圍環(huán)境狀況，確定管壁的絕熱層厚度。7. 管道布置。 首先根據(jù)生產(chǎn)流程，介質(zhì)的性質(zhì)

3、和流向，相關(guān)設(shè)備的位置、環(huán)境、操作、安裝、檢修等情況，確定管道的敷設(shè)方式、管件距離、管與墻的距離等內(nèi)容。8. 計算管道的阻力損失。 校核檢查選擇的泵、選擇的管道等前述步驟是否正確合理。9. 選擇管架及固定方式。 根據(jù)管道本身的長度、介質(zhì)溫度、工作壓力、線膨脹系數(shù)投入運行后的工作狀態(tài)以及管道的根數(shù)、車間的梁柱、墻壁、樓板等土木建筑結(jié)構(gòu)，選擇合適的管架及固定方式。10. 確定管架跨度。 根據(jù)管道材質(zhì)、輸送的介質(zhì)、管道的固定情況及所配管件等因素，計算管道的垂直荷重和所受的水平推力，然后根據(jù)強度條件或剛度條件確定管架的跨度。11. 選定管道固定用具。 根據(jù)管架類型，管道固定方式，選擇管架附件。12.

4、繪制管道布置圖。 包括平、剖面配管圖、管道軸測圖、管架圖和管件圖等。13. 繪制管材、管件、閥門、管架及絕熱材料的材料表及綜合匯總表。14. 選擇管道的防腐蝕措施，選擇合適的表面處理方法和涂料及涂層順序，編制材料及工程量表。15. 編寫施工說明書。 施工說明書包括施工中應(yīng)注意的問題，各種介質(zhì)的管子、附件的材料，各種管道的坡度、保溫、油漆等的要求，安裝時采用的不同種類的管件、管架的標(biāo)準(zhǔn)，以及施工中所必需遵循的規(guī)范。第二節(jié) 管路基礎(chǔ)知識一、管道材質(zhì)的分類和用途 管道的材質(zhì)有兩大類，一是金屬類，另一類是非金屬類。1.金屬類管道材質(zhì)的分類和用途（1）鑄鐵管 鑄鐵管是化工管路中常用的管道之一。由于脆性和

5、緊密性較差，只適用于輸送低壓介質(zhì)，不宜用于輸送高溫高壓、有毒性或有爆炸性的物料和蒸汽。在化工生產(chǎn)中一般用于地下給水管、煤氣總管和下水管道以及污水管道。（2）鋼管 鋼管可分為有縫鋼管和無縫鋼管兩種。有縫鋼管 有縫鋼管由碳鋼板卷焊制成，它們強度低，可靠性差，使用壓力小于1.0MPa（表壓），只能用于輸送壓力較低和危險性小的介質(zhì)。如上下水管、采暖系統(tǒng)、輸送水、蒸汽、煤氣、壓縮空氣和腐蝕性流體。無縫鋼管 無縫鋼管由普通碳鋼、優(yōu)質(zhì)碳素鋼、普通低合金結(jié)構(gòu)鋼和合金結(jié)構(gòu)鋼等的管坯熱軋和冷軋而成，其優(yōu)點是質(zhì)量均勻、強度高。常用于高壓、高溫或易燃、易爆和有毒物料的輸送。它們在化學(xué)工業(yè)中應(yīng)用最廣泛。 1.2 光纖通

6、信系統(tǒng)的構(gòu)成及分類 1.2.1 光纖通信系統(tǒng)的基本構(gòu)成 主要組成部分包括光纖、光發(fā)送器、光接收器、光中繼器和適當(dāng)?shù)慕涌谠O(shè)備等。實際中，光發(fā)送器和光接收器安放在同一機架中，合稱為光纖傳輸終端設(shè)備，簡稱光端機。圖1-2 光纖通信系統(tǒng)的基本構(gòu)成框圖1.2.2 光纖通信系統(tǒng)分類 1按傳輸信號劃分 （1）光纖模擬通信系統(tǒng) （2）光纖數(shù)字通信系統(tǒng)（目前廣泛采用 ） 2按光波長和光纖類型劃分 （1）短波長（0.85 m）多模光纖通信系統(tǒng) 通信速率低于34 Mb/s，中繼間距在10 km以內(nèi)。 （2）長波長光纖通信系統(tǒng) （見下頁） 1.31 m多模光纖通信系統(tǒng) 通信速率為34 Mb/s 和 140 Mb/s，

7、 中繼間距為20 km左右 1.31 m單模光纖通信系統(tǒng) 通信速率可達(dá)140 Mb/s 和 565 Mb/s， 中繼間距為3050 km（140 Mb/s） 1.55 m單模光纖通信系統(tǒng) 通信速率可達(dá)565 Mb/s以上， 中繼間距更長，可達(dá)70 km左右3按調(diào)制方式劃分（1）直接強度調(diào)制光纖通信系統(tǒng) 該系統(tǒng)將待傳輸?shù)臄?shù)字電信號直接在光源的發(fā)光過程中進(jìn)行調(diào)制，使光源發(fā)出的光本身就是已調(diào)制光，又稱為內(nèi)調(diào)制光纖通信系統(tǒng)。目前廣泛采用。 （2）外調(diào)制光纖通信系統(tǒng) 該系統(tǒng)是在光源發(fā)出光之后，在光的輸出通路上加調(diào)制器（如電光晶體等）進(jìn)行調(diào)制，又稱為間接調(diào)制光纖通信系統(tǒng)。 （3）外差光纖通信系統(tǒng) 該系統(tǒng)又

8、稱為相干光通信系統(tǒng)。在研制中。 4按傳輸速率劃分 （1）低速光纖通信系統(tǒng) 傳輸速率為 2 Mb/s, 8 Mb/s （2）中速光纖通信系統(tǒng) 傳輸速率為 34 Mb/s, 140 Mb/s （3）高速光纖通信系統(tǒng) 傳輸速率 565 Mb/s 5按應(yīng)用范圍劃分 （1）公用光纖通信系統(tǒng) （2）專用光纖通信系統(tǒng)6按數(shù)字復(fù)接類型(即速率轉(zhuǎn)換制式)劃分（1）準(zhǔn)同步數(shù)字系列（PDH）光纖通信系統(tǒng) 目前 565 Mb/s以下速率的光纖通信系統(tǒng)多屬此類（2）同步數(shù)字系列（SDH）光纖通信系統(tǒng) 目前，已經(jīng)實用的SDH系統(tǒng)其單波長通信速率可達(dá) 2.5 Gb/s, 10 Gb/s 和 40 Gb/s 1.3 數(shù)字話路

9、基礎(chǔ)知識 1.3.1 語音信號的PCM數(shù)字化圖1-3 語音信號的PCM數(shù)字化框圖 1.3.2 話路的時分復(fù)用（TDM） 1. 時分復(fù)用的原理方法 2. 時分復(fù)用的目的 3. 我國采用的PCM基群的幀結(jié)構(gòu) 圖1-4 PCM基群的幀結(jié)構(gòu) PCM基群對一幀中的32個時隙做了如下規(guī)定 ： （1）每路語音在一幀中只占用1個時隙 TS1TS15, TS17TS31共30個時隙分別依次傳輸30路 PCM語音信號。 （2）TS0是同步時隙 （3）TS16是信令時隙 在PCM基群中，每16幀稱為一個復(fù)幀，正好完成30個 話路信令的傳輸（由第115幀的TS16實現(xiàn)）與同步分離 （由第0 幀的TS16實現(xiàn)）。（3）

10、有色金屬管 最常用的是銅、鋁或鋁合金管，它們都是無縫管。 銅管與黃銅管 銅管與黃銅管的傳熱效果好，因此，大部分用于換熱設(shè)備和深冷裝置的管路、儀表的測壓管或傳送有壓力的流體。但當(dāng)溫度大于250時，不宜在壓力下使用。 鋁管 鋁管常用于輸送濃硝酸、醋酸、硫化氫及二氧化碳等介質(zhì)，也常用于換熱器。但鋁管不耐堿，不能用于輸送堿液，特別是含氯離子的物料。由于鋁管的機械強度較低，而且隨著溫度升高而顯著降低，所以，鋁管的最高使用溫度不能超過200。對于受壓的管路，使用溫度不能超過160。鉛管 鉛管常作輸送酸性介質(zhì)的管路，能輸送0.515的硫酸、60的氫氟酸、濃度低于80的醋酸等介質(zhì)。但不宜輸送硝酸、次氯酸等介質(zhì)

11、。鉛管的最高使用溫度為200，但當(dāng)使用溫度大于140時，不宜在壓力下使用 2.非金屬類管道材質(zhì)的分類和用途 非金屬管包括陶瓷管、玻璃管、不透性石墨管、硬(軟)PVC、聚四氟乙烯、耐酸酚醛等塑料管和橡膠管。塑料管 塑料管在化工生產(chǎn)中也被廣泛使用。塑料管的品種較多，其優(yōu)點是抗腐蝕性能好、重量輕、成型方便、加工容易；缺點是強度低、耐熱性差。但隨著性能上的不斷改進(jìn)，在很多方面將取代金屬。目前最常用的塑料管有聚氯乙烯管、聚乙烯管，以及在金屬表面噴涂聚丙烯、聚三氟氯乙烯管等。玻璃管 玻璃管具有耐腐蝕、透明、易于清洗、阻力小、價格低等優(yōu)點；其缺點是性脆、耐壓低。因此，在化工生產(chǎn)中主要用作輸送常壓介質(zhì)的管道，

12、以及在一些檢測或?qū)嶒炐缘墓ぷ髦惺褂?。二、管道材料的選擇 常用管道材質(zhì)的選擇主要是根據(jù)工藝要求，如輸送介質(zhì)的溫度、壓力、性質(zhì)（酸性、堿性、毒性、腐蝕性和可燃性等）、貨源和價格等因素綜合考慮決定。常用管子材料如表5-1所示。（1）溫度 各種材料的耐溫范圍都是有限的，-196-40可用耐低溫的合金鋼、銅、鋁及鋁鎂合金，-40350可用碳鋼，溫度高于350則用合金鋼，如1Cr18Ni9Ti可用于650。（2）壓力 壓力低于9.8 MPa（表壓）可用碳鋼，壓力在9.831.4MPa（表壓）可用碳鋼或低合金鋼，壓力大于31.4MPa（表壓）用高強度合金鋼，如15MnV等。不同規(guī)格碳鋼管與允許工作壓力的關(guān)系

13、列于表5-2。（3）介質(zhì)性質(zhì) 對強腐蝕物料，常用耐酸不銹鋼，如1Cr18Ni9Ti等，但他們都很貴，應(yīng)盡量用其他鋼種。特別要注意的是不銹鋼并不是能耐任何介質(zhì)的腐蝕，1Cr18Ni9Ti對鹽酸就完全不耐腐蝕，而許多非金屬材料卻有很強的耐腐蝕性。三、公稱直徑與公稱壓力 1.公稱直徑 對管道直徑分級進(jìn)行了標(biāo)準(zhǔn)化，引入了公稱直徑的概念。凡是能夠?qū)崿F(xiàn)連接的管子與法蘭、管子與管件或管子與閥門就規(guī)定這兩個連接件具有相同的公稱直徑，并以DN表示。公稱直徑的單位為mm。 公稱直徑既不是管子的內(nèi)徑也不是管子的外徑，而是管子的名義直徑。它與管子的實際內(nèi)徑相接近，但不一定相等。凡是同一公稱直徑的管子，外徑必定相同，而

14、內(nèi)徑則因壁厚不同而異。對于同一標(biāo)淮、公稱壓力和公稱直徑相同的管子，法蘭具有相同的連接尺寸。 對于法蘭和閥門，其公稱直徑是指與它們相配的管子的公稱直徑。 2公稱壓力 管道及管件的公稱壓力是指與其機械強度有關(guān)的設(shè)計給定壓力，它一般表示管道及管件在規(guī)定溫度下的最大許用工作壓力。公稱壓力單位：MPa，用PN表示。一般分為低、中、高十二個等級，具體如表5-3所示。公稱壓力PN/MPa高 壓中 壓低 壓10.0 16.0 20.0 25.0 30.02.5 4.0 6.40.25 0.6 1.0 1.6四、管道連接 管道連接的方法很多，下面重點介紹幾種常見的管道連接方法。(1)焊接 焊接是化工廠中應(yīng)用最廣

15、的一種管路連接方式。 特點是成本低、方便可靠，特別適用于直徑大的長管路連接，但拆裝不便。凡是不需要拆裝的地方，都應(yīng)盡量采用焊接。 所有壓力管道，如煤氣、蒸汽、空氣、真空等管道盡量采用焊接。管徑大于32mm、厚度在4mm以上者采用焊接，管徑在32mm以下、厚度在3.5mm以下者采用氣焊。(2)法蘭連接 法蘭連接是化工廠中應(yīng)用極廣的連接方式。 特點是強度高、裝拆方便、密封可靠，適用于大管徑、密封性要求高的管子連接，如真空管等, 費用較高。(3)螺紋連接 螺紋連接是一種常用的管道連接方法。一般用于管徑50mm（室內(nèi)明敷上水管可采用150 mm）、工作壓力低于980kPa、介質(zhì)溫度100的焊接鋼管、鍍

16、鋅焊接鋼管、硬聚氯乙烯塑料管與管道、管件、閥門相連接。 特點是結(jié)構(gòu)簡單、拆裝方便；但連接的可靠性差，容易在螺紋連接處發(fā)生滲漏。 在化工廠中，通常用于上、下水，壓縮氣體管路的連接，不宜用于易燃、易爆、有毒介質(zhì)的管路連接。(4)承插連接 承插連接適用于埋地或沿墻敷設(shè)的給排水管，如鑄鐵管，陶瓷管，石棉水泥管。 工作壓力0.3MPa，介質(zhì)溫度60。五、管道的保溫 1.絕熱的功能 絕熱是保溫與保冷的統(tǒng)稱。為了防止生產(chǎn)過程中設(shè)備和管道向周圍環(huán)境散發(fā)或吸收熱量而進(jìn)行的絕熱工程，已成為生產(chǎn)和建設(shè)過程中不可缺少的一項工程。 用絕熱減少設(shè)備、管道及其附件的熱(冷)量損失。 保證操作人員安全，改善勞動條件，防止?fàn)C傷

17、和減少熱量散發(fā)到操作區(qū)。 在長距離輸送介質(zhì)時，用絕熱來控制熱量損失，以滿足生產(chǎn)上所需要的溫度。 冬季用保溫來延續(xù)或防止設(shè)備、管道內(nèi)液體的凍結(jié)。 當(dāng)設(shè)備、管道內(nèi)的介質(zhì)溫度低于周圍空氣露點溫度時，采用絕熱可防止設(shè)備、管道的表面結(jié)露。2.絕熱范圍 具有下列情況之一的設(shè)備、管道及組成件應(yīng)予以絕熱。 外表面溫度50，以及雖然外表面溫度50，但工藝需要保溫的設(shè)備和管道。 介質(zhì)凝固點或冰點高于環(huán)境溫度(系指年平均溫度)的設(shè)備和管道。 制冷系統(tǒng)中的冷設(shè)備、冷管道及其附件，需要減少冷介質(zhì)及載冷介質(zhì)的冷損失。需防止低溫管道外壁表面結(jié)露。 因外界溫度影響而產(chǎn)生冷凝液使管道腐蝕者。 因為溫度的變化，物料會產(chǎn)生結(jié)晶或者

18、是相變化的情況。3.絕熱結(jié)構(gòu) 絕熱結(jié)構(gòu)是保溫結(jié)構(gòu)和保冷結(jié)構(gòu)的統(tǒng)稱。為減少散熱損失，在設(shè)備或管道表面上覆蓋的絕熱材料，以絕熱層和保護(hù)層為主體及其支撐、固定的附件構(gòu)成的統(tǒng)一體，稱為絕熱結(jié)構(gòu)。（1）絕熱層 絕熱層是利用保溫材料優(yōu)良的絕熱性能，增加熱阻，從而達(dá)到減少散熱的目的。絕熱層是絕熱結(jié)構(gòu)的主要組成部分。(2)防潮層 防潮層的作用是抗蒸汽滲透，防潮、防水。(3) 保護(hù)層 保護(hù)層是利用保護(hù)層材料的強度、韌性和致密性等，以保護(hù)保溫層免受外力和雨水的侵襲，從而達(dá)到延長保溫層的使用年限，并使保溫結(jié)構(gòu)外形整潔、美觀。4.絕熱材料的性能和種類 對絕熱材料性能的基本要求，應(yīng)具有密度小、機械強度大、導(dǎo)熱系數(shù)小、化

19、學(xué)性能穩(wěn)定，對設(shè)備及管道沒有腐蝕以及能長期在工作溫度下運行等性能。常用絕熱材料性能見表5-4。六、管道的防腐及管道標(biāo)志1.管道防腐 化工管道輸送的各種流體，多數(shù)是具有一定腐蝕性的物料，即使是輸送水、蒸汽、空氣、油類的管道，有時也因與其他化工管道、設(shè)備相連，或因受周圍環(huán)境的影響，而產(chǎn)生一定的腐蝕性。金屬管道裸露在大氣中，塑料管道在紫外線作用下，都會銹蝕或破壞，必須加以保護(hù)。 常見的防腐措施有：管道內(nèi)的襯里防腐、電化學(xué)防腐、使用防腐劑防腐等。 管道外多以涂層防腐，以防環(huán)境介質(zhì)的影響。在這些防腐措施中，管道外涂層防腐使用最為廣泛，而在涂層防腐中使用最多的是涂料防腐，其主要優(yōu)點是：防腐效果好、施工方便

20、、費用較低。 涂層防腐的關(guān)鍵是選擇合適的涂料和認(rèn)真細(xì)致的涂刷施工。 一般涂料按其所起的作用，可分為底漆和面漆，先用底漆打底，再用面漆罩面。 涂料的品種很多，常用的涂料如下。（1）一般防銹漆 硼鋇酚醛防銹漆和鋁粉硼鋇酚醛防銹漆 它們是以偏硼酸鋇為主的防銹顏料和酚醛樹脂涂料等配置而成。成品為灰色，對鋼鐵表面有很強的附著力和優(yōu)良的防銹能力，是新型的防銹漆。 鋁粉鐵紅酚醛醇酸防銹漆 它是以鋁粉、氧化鐵紅為主要防銹顏料和酚醛或醇酸樹脂漆料等配置而成。成品為灰紅色，對鋼鐵表面有很強的附著力和優(yōu)良的防銹能力，是新型的防銹漆，在沿海地區(qū)已廣泛使用。 云母氧化鐵酚醛底漆 它是以云母氧化鐵為防銹顏料和油基酚醛漆料

21、配置而成。成品為紅褐色，對鋼鐵表面有很強的附著力和優(yōu)良的防銹能力，并適合沿海和潮濕地帶使用，是新型的防銹漆。 紅丹防銹漆 對鋼鐵表面有很強的附著力和優(yōu)良的防銹能力。雖然沿用已久，但在制漆過程及火工作業(yè)時易產(chǎn)生鉛中毒，使用較少。 Y53-2鐵紅油性防銹漆、F53-3鐵紅酚醛防銹漆 附著力很強，但防銹性和耐磨性較差。 F53-2灰酚醛防銹漆 防銹性較好，適用于涂刷鋼鐵表面。(2) 油脂漆和天然樹脂漆 油脂漆附著力好，耐氣候性較強，可用于室外，但抗水性及抗化學(xué)腐蝕性較差，耐磨性差，僅作一般防護(hù)用漆。天然樹脂漆施工簡便，成本低，但耐久性差，在室外很快會失光、粉化、裂紋。(3)生漆和漆酚樹脂漆 生漆是漆

22、樹分泌的汁液，為灰黃色粘稠液體，與空氣接觸后變黑。附著力強，有優(yōu)良的耐久性，耐酸性、耐油性、耐溶劑性、耐磨性、抗水性，但不耐強堿和強氧化劑，黏度大，粉刷不便，毒性較大，易中毒，干燥時間較長，使用溫度約150。 漆酚樹脂漆是生漆經(jīng)脫水、縮聚后，用有機溶劑稀釋而成，為深棕色，除保持生漆的化學(xué)穩(wěn)定性、耐水性、耐磨性、使用期較長等優(yōu)點外，還具有干燥快、毒性小、不變質(zhì)、黏度小、與鋼鐵附著力強和施工方便等優(yōu)點。特別是在潮濕環(huán)境中耐腐蝕性能強，適用于大面積快速施工，最高使用溫度約為200。(4)醇酸樹脂漆 它有優(yōu)良的戶外耐久性和保色性，附著力、光澤、硬度、柔韌性也較好，但耐水性和耐堿性差，可用于室內(nèi)外無腐蝕

23、性氣體侵蝕的管道的防護(hù)涂層。(5)酚醛樹脂漆 它有良好的電絕緣性和耐油性，能耐60%硫酸、鹽酸、一定濃度的醋酸和磷酸、大多數(shù)鹽類和有機溶劑腐蝕，但不耐強氧化劑（如硝酸）和堿，與金屬附著力較差，用于可烘烤的、有耐酸要求的管道外璧，其最高使用溫度約為120。(6)瀝青漆 它有良好的耐水、耐化學(xué)腐蝕性，在常溫下能耐氧化氮、二氧化硫、氨氣、酸霧、氯氣、氯乙醇、低濃度的無機鹽、40%以下的堿、海水、土壤、鹽類溶液、酸性氣體等的腐蝕，但漆膜對陽光的穩(wěn)定性較差，耐熱溫度為60。常用于管道、設(shè)備表面防止工業(yè)大氣、土壤、水的腐蝕。瀝青漆由于價格便宜，使用較多。(7)環(huán)氧樹脂漆 它有良好的耐腐蝕性和耐磨性，與金屬

24、和非金屬（除聚乙烯和聚氯乙烯等外）均有極好的附著力，但耐紫外線性差，故不宜在室外使用，使用溫度極限為90100。(8)有機硅漆 它是極好的的耐高溫涂料，有良好的耐氧化性、耐水性、耐化學(xué)腐蝕性，是耐高溫、防腐蝕的重要涂料，使用溫度可達(dá)500。(9)無機富鋅漆 它是由鋅粉和水玻璃為主配制而成，有良好的耐水、耐鹽性、耐干濕交替的鹽霧、耐油、耐溶劑、耐熱性，涂層對多種石油產(chǎn)品、有機溶劑有良好的穩(wěn)定性，它還耐汽油、乙醇、丙酮等介質(zhì)，而且施工簡單、價格低廉，涂層本身不受大氣條件和紫外線照射的影響，經(jīng)大氣中曝曬后，不僅不老化、而且更加堅固。在400下長期使用，效果好。(10)乙烯樹脂漆 多采用氯乙稀、醋酸乙

25、烯共聚。它有耐化學(xué)腐蝕、耐酸、耐堿性，附著力比過氯乙烯好，但價格略貴，適用于大型化工機械、設(shè)備、貯槽、儀器的防腐。2.管道標(biāo)志 在化工廠中往往把管路外壁涂上各種不同顏色的油漆。這里的油漆不僅是用來保護(hù)管道外壁不受環(huán)境腐蝕外，同時，也用來區(qū)別化工管路的類別，使人們醒目地知道管路中輸送的是何種介質(zhì)，這就是管路的標(biāo)志。 目前，管路涂色標(biāo)志無統(tǒng)一規(guī)定，一般常用的管路涂色標(biāo)志如表5-6?；て髽I(yè)常用管道涂色 按照國家規(guī)定 （GB140 59），輸送液體和氣體的管道分為23 大類。 為了區(qū)別各種類型的管道，通常用不同顏色的顏料涂在管道的保護(hù)層表面。有的涂單色，也有的在底色上添加色圈，色圈寬度為50 100

26、m m ?；S常用的涂色如下 （物料管線的顏色可根據(jù)各工廠情況酌定）： （1） 輕油線:銀白色 （2） 瓦斯線:銀白色 （3） 蒸汽線:淺灰色 （4） 酸堿線:正黃色 （5） 氨線:橘黃色 （7） 重油線:深灰色（6）消防線緊急放空線:中紅色（8） 水線:深綠色(地下線涂瀝青色） (9) 氫氣線：深藍(lán)色（10） 壓縮空氣、氧氣線:天藍(lán)色 第三節(jié) 管路附件一、常用管件 在管路中改變走向、改變管徑以及由主管上引出支管等均需用管件。由于管路形狀各異、簡繁不等，因此管件的種類較多。常用管件如圖5-1所示。 1連接管件 管節(jié)（也叫軸節(jié)或內(nèi)牙管和外牙管） 即螺絲在里邊的稱內(nèi)牙管，螺絲在外邊的稱外牙管，一

27、般用于小口徑的管道連接。外牙管短，一般稱螺紋短節(jié)，連接閥門、彎頭、三通、可使管道內(nèi)徑縮小。內(nèi)牙管常稱管接頭，代替焊接和法蘭，可將管道接長。 活管節(jié) 多用于需要經(jīng)常拆卸的管道連接，稱“活接頭”。 管堵 用于需要經(jīng)常檢修和具有特殊用途的管道堵塞。 大小頭 也叫異徑管，用于改變管道直徑。 內(nèi)外絲 稱內(nèi)外螺紋管接頭，是連接異徑管的一個簡便的管件。2. 導(dǎo)流管件 主要用于改變流體方向，通常將其統(tǒng)稱為彎頭。如45o、90o彎頭，其他角度的彎頭，或回彎頭。大口徑管道還可以焊接“蝦米彎”，即按需要焊接彎頭的角度。根據(jù)管徑的變化與否，有不同尺寸的異徑彎頭。3. 分合流管件 主要作用是將流體分成幾條流向或合并流體

28、為同一流向，如三通、四通，異徑三通、四通等。4. 管道附件 附屬于管道上的各種物件如防雨帽、視鏡、阻火器、過濾器、漏斗、汽水混合器、取樣口、取樣冷卻器、閥門伸長桿等。二、常用閥門1. 閥門的分類 閥門是化工廠管道系統(tǒng)的重要組成部件。其主要功能是，接通和截斷介質(zhì)，防止介質(zhì)倒流，調(diào)節(jié)介質(zhì)壓力、流量，分離、混合或分配介質(zhì)，防止介質(zhì)壓力超過規(guī)定數(shù)值，以保證管道或設(shè)備安全運行等。閥門投資約占裝置配管費用的3050。 通常使用的閥門種類很多，即使同一結(jié)構(gòu)的閥門，由于使用場所不同，可有高溫閥、低溫閥、高壓閥和低壓閥之分；也可按材料的不同而分為鑄鋼閥、鑄鐵閥、不銹鋼閥等。 閥門的分類如表5-7所示。旋塞閥(X

29、) 球閥(Q)蝶閥(D) 隔膜閥(G) 安全閥(A) 止回閥(H)閘閥(Z) 閥 門截止閥(J) 球閥旋塞閥截止閥閘閥蝶閥常見閥門結(jié)構(gòu)及應(yīng)用2.閥門的結(jié)構(gòu)及其應(yīng)用（1）閘閥 可按閥桿上螺紋位置分為明桿式和暗桿式兩類 從閘閥的結(jié)構(gòu)特點又可分為楔式、平行式。 閘閥適用于蒸汽、高溫油品及油氣等介質(zhì)及開關(guān)頻繁的部位。 楔式單閘板閘閥適用于易結(jié)焦的高溫介質(zhì)。楔式中雙閘板閘閥密封性好，適用于蒸汽、油品和對密封面磨損較大的介質(zhì)，或開關(guān)頻繁部位。閘閥(代號:Z) 主要部件為一閘板，通過閘板的升降以啟閉管路。 這種閥門全開時流體阻力小，全閉時較嚴(yán)密，多用于大直徑管路上作啟閉閥，在小直徑管路中也有用作調(diào)節(jié)閥的。

30、不宜用于含有固體顆?；蛭锪弦子诔练e的流體，以免引起密封面的磨損和影響閘板的閉合。優(yōu)點：水利阻力小、開啟緩慢，無水錘現(xiàn)象；易于調(diào)節(jié)流量；閥體、球體采用腐蝕材料制造。 可用于輸送、貯藏氨水、農(nóng)藥和化工液體等腐蝕性介質(zhì)的管路和設(shè)備上。缺點：結(jié)構(gòu)復(fù)雜、尺寸大、價格較高；閉合面磨損較快，研磨較難。（2）截止閥 與閘閥相比，其調(diào)節(jié)性能好，密封性能差，結(jié)構(gòu)簡單，制造維修方便，流體阻力較大，價格便宜。 適用于蒸汽等介質(zhì)，不宜用于黏度大、含有顆粒、易結(jié)焦、易沉淀的介質(zhì)、也不宜作放空閥及低真空系統(tǒng)的閥門。 截止閥是指關(guān)閉件（閥瓣）沿閥座中心線移動的閥門。 截止閥主要由閥體、閥蓋、閥桿、閥桿螺母、閥瓣、閥座、填料函

31、、密封填料、填料壓蓋及傳動裝置等組成。 流體方向自下而上通過閥座。截止閥(代號:J)優(yōu)點：但密閉性與調(diào)節(jié)性能較好。缺點：其構(gòu)造比較復(fù)雜，流體阻力較大，不宜用于粘度大且 含有易沉淀顆粒的介質(zhì)。（3）節(jié)流閥 節(jié)流閥的外形尺寸小，重量輕，調(diào)節(jié)性能較盤形截止閥和針形閥好，但調(diào)解精度不高。由于流速較大，易沖蝕密封面， 適用于溫度較低、壓力較高的介質(zhì)，以及需要調(diào)節(jié)流量和壓力的部位，不適用于黏度大和含有固體顆粒的介質(zhì)，不宜作隔斷閥。（4）止回閥 止回閥的作用是限制介質(zhì)的流向，介質(zhì)不能倒流，但不能防止?jié)B漏。止回閥按結(jié)構(gòu)可分為升降式和旋啟式兩種。 止回閥一般適用于清凈介質(zhì)，不宜用于含固體顆粒和黏度較大的介質(zhì) 啟

32、閉件（閥瓣）借介質(zhì)作用力，自動阻止介質(zhì)逆流的閥門。 止回閥是一種根據(jù)閥前、后的壓力差自動啟閉的閥門，其作用是使介質(zhì)只作一定方向的流動，它主要分為升降式和旋啟式兩種，還有一種為升降式底閥。止回閥(代號:H) 升降式止回閥密封性較好，但流動阻力大，旋啟式止回閥用搖板來啟閉。安裝時應(yīng)注意介質(zhì)的流向與安裝方向。 升降式底閥主要由閥體、閥瓣和過濾網(wǎng)等組成。 過濾網(wǎng)的作用是阻止水源中雜物進(jìn)入吸水管，以避免水泵及有關(guān)設(shè)備受到損害。 止回閥一般適用于清潔介質(zhì)。（5）球閥 是利用一個中心開孔的球體作閥芯，靠旋轉(zhuǎn)球體控制閥的開啟和關(guān)閉。球閥的結(jié)構(gòu)簡單，開關(guān)迅速、操作方便、體積小、重量輕、零部件少，流體阻力小，結(jié)構(gòu)

33、比截止閥、閘閥簡單，密封面比旋塞閥易加工且不易擦傷。 適用于低溫、高壓及黏度大的介質(zhì)，不能作調(diào)節(jié)流量用，不能用于溫度較高的介質(zhì)。球閥(代號:Q) 球閥是由旋塞閥演變而來，它的啟閉件閥芯呈球狀，中間為一與管內(nèi)徑相近的連通孔，利用球體繞閥桿的軸線旋轉(zhuǎn)90實現(xiàn)開啟和關(guān)閉的目的。球閥在管道上主要用于切斷、分配和改變介質(zhì)流動方向，設(shè)計成V形開口的球閥還具有良好的流量調(diào)節(jié)功能。優(yōu)點：結(jié)構(gòu)比閘閥和截止閥簡單，啟閉迅速，操作方便，體積小，重量輕，零部件少，流體阻力也小。 缺點：不宜用于調(diào)節(jié)流量。 （6）旋塞閥 結(jié)構(gòu)簡單，開關(guān)迅速，操作方便，流體阻力小，零部件少，重量輕。適用于溫度較低、黏度較大的介質(zhì)和要求開關(guān)

34、迅速的部位，一般不適用于蒸汽和溫度較高的介質(zhì)。旋塞閥(代號:X) 旋塞閥是關(guān)閉件成柱塞形的旋轉(zhuǎn)閥，需要較大的轉(zhuǎn)動力矩，其主要部分為一可轉(zhuǎn)動的圓錐形旋塞，中間有孔，通過旋轉(zhuǎn) 90使閥塞上的通道口與閥體上的通道口相通或分開，實現(xiàn)開啟或關(guān)閉的一種閥門。 旋塞閥最適于作為切斷和接通介質(zhì)以及分流使用，有時也可用于節(jié)流，通常也能夠用于帶懸浮顆粒的介質(zhì)。 優(yōu)點：易于適應(yīng)多通道結(jié)構(gòu)，減少閥門用量以及設(shè)備中需要的一些連接配件。能夠用于帶懸浮顆粒的介質(zhì)。 缺點：溫度變化大時容易卡死，不能用于高壓。 （7）蝶閥 蝶閥與相同公稱壓力等級的平行式閘閥比較，其尺寸小、重量輕、開閉迅速、具有一定的調(diào)節(jié)性能，適合制成較大口徑

35、閥門。 適用于溫度小于80、壓力小于1.0MPa的原油、油品、水等介質(zhì)。 蝶閥(代號:D) 蝶閥啟閉件是一個圓盤形的蝶板，在閥體內(nèi)繞其自身的軸線旋轉(zhuǎn)，從而達(dá)到啟閉或調(diào)節(jié)的閥門叫蝶閥。 蝶閥全開到全關(guān)通常是小于90。能較精確調(diào)節(jié)流量。在安裝時，閥瓣要停在關(guān)閉的位置上。 蝶閥主要由閥體、閥桿、蝶板、密封圈和傳動裝置所組成。 其特點是結(jié)構(gòu)簡單、重量輕、價格便宜、流阻極小，但泄漏量大。 （8）隔膜閥 隔膜閥的啟閉件是一塊橡膠隔膜，夾于閥體和閥蓋之間，隔膜中間突出部分固定在閥桿上，閥體內(nèi)襯有橡膠，由于介質(zhì)不進(jìn)入閥蓋內(nèi)腔，因此，無需填料箱。隔膜閥結(jié)構(gòu)簡單，密封性能好，便于維修，流體阻力小。 適用于溫度小于

36、200、壓力小于1.0MPa的油品、水、酸性介質(zhì)和含懸浮物的介質(zhì)，不適用于有機溶劑和強氧化劑的介質(zhì)。 啟閉件（隔膜）由閥桿帶動，沿閥桿軸線作升降運動，并將動作機構(gòu)與介質(zhì)隔開的閥門，叫做隔膜閥。 隔膜閥可分為：屋脊式、截止式、閘板式。 隔膜閥主要由閥體、閥蓋、閥桿、隔膜、閥瓣、襯里及傳動裝置等組成 隔膜閥(代號:G)隔膜閥 采用耐腐蝕襯里的閥體和隔膜。 結(jié)構(gòu)簡單、流阻小、流通能力比同口徑的其他種類的閥要大。 不易泄漏。 耐腐蝕性強，適用于強酸、強堿、強腐蝕性介質(zhì)的控制，也能用于高黏度及懸浮顆粒狀介質(zhì)的控制。（9）減壓閥 是使流體通過閥瓣時產(chǎn)生阻力，造成壓力損耗，來達(dá)到減低壓力的目的。 常用的減壓

37、閥有波紋管式、活塞式、先導(dǎo)薄膜式等，活塞式減壓閥不能用于液體的減壓，而且流體中不能含有固體顆粒，所以減壓閥前要裝管道過濾器。（10）安全閥 用在受壓設(shè)備、容器或管路上，作為超壓保護(hù)裝置。當(dāng)設(shè)備壓力升高超過允許值時即自動開啟使流體外泄，以防止設(shè)備壓力繼續(xù)升高，當(dāng)壓力降低到規(guī)定值時，閥門及時關(guān)閉，保護(hù)設(shè)備或管路的安全運行。 對管道或機器設(shè)備起保護(hù)作用的閥門叫做安全閥。是為了管道設(shè)備的安全保險而設(shè)置的截斷裝置，它能根據(jù)工作壓力而自動啟閉，從而將管道設(shè)備的壓力控制在某一數(shù)值以下，從而保證其安全。 主要用在蒸汽鍋爐及高壓設(shè)備上。安全閥(代號:A) 目前大量生產(chǎn)的安全閥有彈簧式和桿式兩大類。 安全閥的主要

38、參數(shù)是排量，這個排量決定于閥座的口徑和閥瓣的開啟高度。（11）疏水閥 疏水閥的作用是自動排除蒸汽管道和設(shè)備中不斷產(chǎn)生的凝結(jié)水、空氣及其他不可凝性氣體，又同時阻止蒸汽的逸出。 凡是需要蒸汽加熱的設(shè)備、蒸汽管道等都應(yīng)裝疏水閥，以保證工藝所需的溫度和熱量，使加熱均勻，防止水擊，達(dá)到節(jié)能的作用。疏水閥的分類機械型也稱浮子型，是利用凝結(jié)水與蒸汽的密度差，通過凝結(jié)水液位變化，使浮子升降帶動閥瓣開啟或關(guān)閉，達(dá)到阻汽排水目的。機械型疏水閥主要有自由浮球式、倒吊桶式等 。熱靜力型疏水閥是利用蒸汽和凝結(jié)水的溫差引起感溫元件的變型或膨脹帶動閥心啟閉閥門。主要結(jié)構(gòu)有波紋管式和雙金屬片式 。熱動力型疏水閥根據(jù)相變原理，

39、靠蒸汽和凝結(jié)水通過時的流速和體積變化的不同，使閥片上下產(chǎn)生不同壓差，驅(qū)動閥片開關(guān)。圓盤式疏水閥就為此原理的閥門。自由浮球式疏水閥的結(jié)構(gòu) 自由浮球式疏水閥的工作原理最初閥內(nèi)為空氣 凝結(jié)水進(jìn)入后排氣、排水 蒸汽進(jìn)入后排氣閥因受熱而關(guān)閉，排水閥仍開 正常工作時，隨液位高度不同，浮球上下浮動，帶動排水閥啟閉，冷凝水排出而蒸汽不泄漏 3.閥門的表示方法 以Z41T-10 P閘閥為例，說明閥門型號的表示方法。（1）閥門類型用字母代號的表示方法，見表5-8。閥門類型代號閥門類型代號閥門類型代號閘閥截止閥節(jié)流閥球閥ZJLQ蝶閥隔膜閥旋塞閥止回閥和底閥DGXH安全閥減壓閥疏水閥管夾閥AYSGJ（2）閥座密封面或

40、襯里材料用字母代號的表示方法，見表。閥座密封面或襯里材料代號閥座密封面或襯里材料代號銅合金軟橡膠尼龍橡膠氟塑料巴氏合金合金鋼TXNFBH滲氮鋼硬質(zhì)合金襯膠襯鉛搪瓷滲硼鋼DYJQCP（3）閥體材料代號用漢語拼音字母表示，見表5-10。閥體材料代號閥體材料代號閥體材料代號HT25-47KT30-6QT40-15ZKQH62ZG25Cr5MoTCICr18Ni9TiCr18Ni12Mo2Ti12Cr1MoVPRV（4）閥門與管道連接形式代號用阿拉伯?dāng)?shù)字表示，見表5-11。連接形式代號連接形式代號內(nèi)螺紋外螺紋法蘭焊接1246對夾卡箍卡套兩端不同7893(5) 閥門結(jié)構(gòu)形式代號用阿拉伯?dāng)?shù)字表示見表。閥門

41、名稱結(jié)構(gòu)類型代號閘 閥明桿楔式彈性用板0雙閘板單閘板1雙閘板2明桿平行式單閘板34暗桿楔式單閘板56截止閥和節(jié)流閥直通式鑄 造1角式2直流式鍛 造3角式4直流式5平衡直流式6平衡角式7三、法蘭、法蘭蓋、緊固件及墊片（1）法蘭 法蘭是管道與管道，管道與設(shè)備之間的連接元件。管道法蘭按與管道的連接方式分為平焊、對焊、螺紋、承插焊和松套法蘭等五種基本類型。法蘭密封面有突面、光面、凹凸面和梯形槽面等。 管道法蘭均按公稱壓力選用，法蘭的壓力-溫度等級表示公稱壓力與在某溫度下最大工作壓力的關(guān)系。如果將工作壓力等于公稱壓力時的溫度定義為基準(zhǔn)溫度，不同的材料所選定的基準(zhǔn)溫度也往往不同。管道法蘭是管道系統(tǒng)中最廣泛

42、使用的一種可拆連接件，常用的管法蘭除螺紋法蘭外，其余均為焊接法蘭。（2）法蘭蓋 法蘭蓋又稱盲法蘭，設(shè)備、機泵上不需接出管道的管嘴，一般用法蘭蓋封住，在管道上則用在管道端部與管道上的法蘭相配合作封蓋用。法蘭蓋的公稱壓力和密封面形式應(yīng)與該管道所選用的法蘭完全一致。（3）法蘭緊固件螺栓、螺母 法蘭用螺栓、螺母的直徑、長度和數(shù)量應(yīng)符合法蘭的要求，螺栓、螺母的種類和材質(zhì)由管道等級表確定。（4）墊片 常用的法蘭墊片有非金屬墊片、半金屬墊片和金屬墊片。四、管路支架 管路支架有支承、固定與約束管路的作用，它承受管路的重量、沿管路的軸向水平推力(熱推力)、側(cè)向水平力(支管拉力等)、設(shè)備傳給管路的振動力等。 1支

43、架類型 按管路支架的作用一般可分為四大類型。（1） 固定支架 用在不允許管路有任何位移的地方，應(yīng)設(shè)固定支架。除承受管路重量外，還要承受管路的水平作用力，保證管路不能移動。固定支架應(yīng)設(shè)在堅固的廠房結(jié)構(gòu)或管架上，并對垂直和水平受力進(jìn)行驗算。 在熱管路的各個補償器(包括自然補償器)間設(shè)置固定支架，就能按設(shè)計意圖分配補償器分擔(dān)的補償量；在設(shè)備管口附近的管路上設(shè)置固定支架，可以減少設(shè)備管口的受力。（2）滑動支架 滑動支架只起支撐作用，允許管路在水平面上有一定的位移。（3）導(dǎo)向支架 用于允許軸向位移而不允許橫向位移的地方，如形補償器的兩端(距離4倍管徑處)和鑄鐵閥件兩側(cè)。常用的導(dǎo)向支架有導(dǎo)向管卡、導(dǎo)向角鋼

44、、導(dǎo)向板和導(dǎo)向管托等。（4）彈簧吊架 當(dāng)管路有垂直位移時，例如熱膨脹引起的上下位移、熱力管線的水平管段或垂直管到頂部彎管處，以及沿樓板下面鋪設(shè)的管道，均可采用彈簧吊架。彈簧有彈性，當(dāng)管道有垂直位移時仍能提供必要的支吊力。2.支架安裝 管架一般分為室外管架與室內(nèi)管架。 室外管架有獨立的支柱； 室內(nèi)管架可省去管架支柱，盡量采用與土建的墻、柱或鋼梁直接連接的方式。 一般采用插墻支承或與土建預(yù)埋件相焊接的方式，如無預(yù)埋件時，可采用梁箍包梁或槽、角鋼夾柱的方式。 對于懸臂式連接結(jié)構(gòu)的支吊架，其懸臂長度一般不宜大于800mm。對于懸臂較長的支吊架，盡量在其受力較大的方向加斜撐。 第四節(jié) 管路的設(shè)計計算一、

45、管徑及壁厚的計算1.最經(jīng)濟管徑的計算 管道投資費用與克服管道阻力所消耗的動力費有關(guān)。管徑越大，管道的投資越大，但動力消耗可以降低；管徑小，管道的投資降低，但動力消耗增加。因此，選擇管徑時，應(yīng)將管道投資費用與動力消耗同時考慮，并使二者費用之和最低，即為最經(jīng)濟的管徑。對于長距離管道或大直徑管道應(yīng)根據(jù)最經(jīng)濟管道選擇，對于較短及較小直徑的管道，往往根據(jù)經(jīng)驗決定，也可以用計算式近似估算經(jīng)濟管徑。 對于碳鋼管，最經(jīng)濟管徑計算式為； 對于不銹鋼管，最經(jīng)濟管徑計算式為： 式中： D最佳最經(jīng)濟管徑，mm； G流體質(zhì)量流量，kg/s； 流體密度，kg/m3；2.根據(jù)流體的流速確定直徑（1）公式法 根據(jù)選定的流速，

46、可按下式計算管子直徑 式中 d管子內(nèi)徑，m； qv一通過管道的流體體積流量，m3s u通過管道的流體的流速，ms。 管內(nèi)常用流體流速范圍參考表5-13。 （2）圖表法 根據(jù)選定的流速查圖，也可以確定管子直徑，由此計算所得的管徑值還需進(jìn)行圓整，以選用符合國家標(biāo)準(zhǔn)的管子。 當(dāng)直徑大于500mm，流量大于60000m3h時，可以查其他圖表進(jìn)行確定，詳見有關(guān)手冊和資料。3、管壁厚度的選取 一般低壓管道的壁厚，可憑經(jīng)驗選用；較高壓力管路，可按壁厚計算公式，也可按表5-14選擇常用的壁厚，另外還要考慮材質(zhì)的因素。二、管路壓力降的計算 在工程設(shè)計中，根據(jù)化工工藝要求，為將系統(tǒng)的總壓降控制在合理及 經(jīng)濟的范圍

47、內(nèi)，必須計算或校核管路系統(tǒng)的流體阻力。 在一般的壓力下，壓力對液體密度的影響很小，即使在高達(dá)35MPa的壓力下，密度的減小值仍然很小。因此，液體可視為不可壓縮流體。氣體密度隨壓力的變化而變化，流體在管路中的壓降與下列因素有關(guān)。(1)管路形式，即簡單管路還是復(fù)雜管路。(2)管壁的粗糙度，管壁粗糙度有絕對粗糙度和相對粗糙度。(3)流體流動形態(tài),流體在管內(nèi)流動可分為滯流或湍流，可由Re數(shù)決定，然后選擇不同的壓降公式進(jìn)行計算。 壓降的計算方法有公式法或查圖法。下面主要介紹查圖法。 如對于常溫的水，流經(jīng)鋼管時的壓力降可由圖5-15直接查得；對于非常溫的水或其他液體只需將按水查得的壓力降，乘以表5-15的

48、校正系數(shù)，即可得該液體的壓力降。三、管道熱補償設(shè)計 為了防止管道熱膨脹而產(chǎn)生的破壞作用，在管道設(shè)計中需考慮自然補償或設(shè)置各種形式的補償器以吸收管道的熱膨脹或端點位移。除了少數(shù)管道采用波形補償器等專業(yè)補償器外，大多數(shù)管道的熱補償是靠自然補償來實現(xiàn)的。1. 自然補償 管道的走向是根據(jù)具體情況呈各種彎曲形狀的，利用這種自然的彎曲形狀所具有的柔性以補償其自身的熱膨脹或端點位移稱為自然補償。自然補償構(gòu)造簡單、運行可靠、投資少，被廣泛應(yīng)用。 L形補償 當(dāng)管道有90轉(zhuǎn)彎時（2） Z形補償 2.補償器補償 當(dāng)自然補償不能滿足要求時，可采用其他熱補償器補償。 如：常用的補償器有門形和波紋形兩種形式。 門行補償器

49、如圖5-17所示。該補償器耐壓可靠，補償能力大，是目前應(yīng)用較廣的補償器，特別是在蒸汽管道中，采用更為普遍。 波紋補償器如圖5-18所示，是用鋼板壓制出14個波形而成，其特點是體積小，安裝方便，但耐壓低，補償能力小，遠(yuǎn)不如門型補償器。一般用于管徑大于100mm、管長度不大于20m的氣體或蒸汽管道。 四、管道的熱變形與熱應(yīng)力計算 管路一般是在常溫下安裝的，當(dāng)輸送高溫或低溫流體時，管子會產(chǎn)生熱脹冷縮，即管路的熱變形。一根自由放置的長度為L的管子，因溫度變化時的伸長量為： 式中 管材的熱膨脹系數(shù)，鋼為1210-6。 若限制管路的自由伸長，管壁就要產(chǎn)生軸向的壓應(yīng)力，使管子產(chǎn)生壓縮變形，其變形量等于受到限

50、制的那部分熱伸長量。這個因熱變形而產(chǎn)生的應(yīng)力稱熱應(yīng)力。熱應(yīng)力產(chǎn)生的軸向推力P為： 式中 E管材的彈性模量，鋼為2.11011 Pa； A管子的截面積，。第五節(jié) 管道布置設(shè)計一、化工車間管道布置設(shè)計的任務(wù) 1、確定車間中各個設(shè)備的管口方位和與之相連的管段的接口位置； 2、確定管道的安裝連接和鋪設(shè)、支撐方式； 3、確定各管段（包括管道、管件、閥門及控制儀表）在空間的位置； 4、畫出管道布置圖，表示出車間中所有管道在平面和立面的空間位置，作為管道安裝的依據(jù)； 5、編制管道綜合材料表，包括管道、管件、閥門、型鋼等的材質(zhì)、規(guī)格和數(shù)量。二、化工車間管道布置設(shè)計的依據(jù) 管道布置設(shè)計是化工工程施工圖設(shè)計的主要

51、內(nèi)容之一，必須在初步設(shè)計的基礎(chǔ)上，具備一定條件后才能進(jìn)行，一般應(yīng)具備以下條件。 1、廠區(qū)總平面圖； 2、管道及儀表流程圖(或稱施工流程圖PID圖)； 3、設(shè)備布置圖； 4、設(shè)備裝配圖，管口方位圖，設(shè)備安裝詳圖； 5、有關(guān)配管規(guī)范、要求； 6、廠房建筑平、立面圖； 7、工藝物料衡算和熱量衡算資料； 8、廠區(qū)地質(zhì)情況（地下水位和冰凍層）及排水方向。三、化工車間管路布置設(shè)計的基本要求 化工裝置的管道布置設(shè)計應(yīng)符合化工裝置管道布置設(shè)計規(guī)定HG/T20549.51998和石油化工管道布置設(shè)計通則SH 30122000的規(guī)定。 下面僅扼要介紹一些原則性的要求。（1）符合生產(chǎn)工藝流程的要求，并能滿足生產(chǎn)的要

52、求； （2）便于操作管理，并能保證安全生產(chǎn)； （3）便于管道的安裝和維護(hù)； （4）整齊美觀，并盡量節(jié)約材料和投資； （5）管道布置設(shè)計應(yīng)符合管道及儀表流程圖的要求。 化工管道布置除了符合上述要求外，還應(yīng)考慮以下問題。1. 物料因素 （1）輸送有毒或有腐蝕性介質(zhì)的管路，不得在人行道上空設(shè)置閥體、伸縮器、法蘭等，若與其他管路并列時應(yīng)在外側(cè)或下方安裝。 輸送易燃、易爆介質(zhì)的管路不應(yīng)敷設(shè)在生活間、樓梯和走廊等處，一般應(yīng)配置安全閥、防爆膜、阻火器、水封等防火防爆安全裝置，并應(yīng)采取可靠的接地措施；易燃易爆及有毒介質(zhì)的放空管應(yīng)引至室外指定地點或高出樓層面2m以上。 （2）冷、熱流體應(yīng)相互避開，不能避開時，冷

53、管在下，熱管在上，其保溫層外表面的間距，上下并行時一般不應(yīng)小于0.5m。交叉排列時，不應(yīng)小于0.25m，保溫材料及保溫層的厚度根據(jù)規(guī)范確定。 （3）管路敷設(shè)應(yīng)有坡度，以免管內(nèi)或設(shè)備內(nèi)積液，常見物料管道的坡度如表。 （4）真空管線應(yīng)盡量短，盡量減少彎頭和閥門，以降低阻力，達(dá)到更高的真空度。物 料坡 度物 料坡 度 物 料坡 度蒸汽5/1000真空3/1000 壓縮空氣4/1000清水3/1000蒸汽冷凝水3/1000一般氣體及易流動液體5/1000生產(chǎn)廢水1/1000冷凍水及冷凍回水3/10002考慮施工、操作與維修 (1)管道應(yīng)盡量集中布置在公用管架上，平行走直線，少拐彎，少交叉，不妨礙門窗開

54、啟，不妨礙設(shè)備、閥門及管件的安裝維修，并列管道的閥門應(yīng)盡量錯開排列； (2) 支管多的管道應(yīng)布置在并行管線的外側(cè)，引出支管時，氣體管道應(yīng)從上方引出，液體管道應(yīng)從下方引出，管道應(yīng)盡量避免出現(xiàn)“氣袋”、“口袋”和“盲腸” ； (3) 管路應(yīng)盡可能沿墻壁安裝，為便于安裝、檢修和防止變形后擠壓，管路之間、管路與墻壁之間應(yīng)保持一定的距離； (4) 平行管路間最突出物間的距離不能小于5080mm，管路最突出部分距墻壁、管架邊和柱邊不能小于100mm； (5) 管道穿過墻壁和樓板時，應(yīng)在墻面和樓板上預(yù)埋一個直徑大的套管，讓管線穿過套管，防止管道移動或震動時對墻面或樓板造成損壞。套管應(yīng)高出樓板、平臺表面50m

55、m； (6) 為了安裝和操作方便，管道上的閥門、儀表的布置高度可參考以下數(shù)據(jù)； 閥門（包括球閥，截止閥，閘閥） 1.21.6m 安全閥 2.2m 溫度計、壓力計 1.41.6 m (7)流量元件(孔板、噴嘴及文氏管)所在的管路前后要有足夠長的直管段，以保證準(zhǔn)確測量； (8)液面計要裝在液面波動小的地方；沉筒式液面計周圍要留有開關(guān)儀表盤的空間；玻璃液面計要裝在操作控制時能看得見的地方； (9)溫度元件在設(shè)備與管路上的安裝位置，要與流程一致并保證一定的插入深度和外部安裝檢修空間； (10)各種彎管的最小彎曲半徑應(yīng)符合表5-18的規(guī)定；管道設(shè)計壓力/MPa彎管制作方式最小彎曲半徑10.0熱彎3.5D

56、N冷彎4.0DN10.0熱彎、冷彎5.0DN3安全生產(chǎn) （1）直接埋地或管溝中鋪設(shè)的管道通過道路時應(yīng)加套管加以保護(hù)； （2）長距離輸送蒸汽或其他熱物料的管道，應(yīng)考慮熱補償問題，如在兩個固定支架之間設(shè)置補償器和滑動支架。有隔熱層的管道，在管墩、管架處應(yīng)設(shè)管托。無隔熱層的管道，如無要求，可不設(shè)管托。當(dāng)隔熱層厚度小于或等于80mm時，選用高100mm的管托；隔熱層厚度大于80mm時，選用高150mm的管托；隔熱層厚度大于130mm時，選用高200mm的管托。保冷管道應(yīng)選用保冷管托； （3）為了避免化學(xué)腐蝕，不銹鋼管不宜與普通碳鋼制的管架直接接觸，以免產(chǎn)生因電位差造成腐蝕核心，要采用膠墊隔離等措施；

57、（4）在人員通行處，管路底部的凈高不宜小于2.2m；通過大型檢修機械或車輛時，管路底部凈高不應(yīng)小于4.5m，跨越鐵路上方的管路，其距軌頂?shù)膬舾卟粦?yīng)小于5.5m； （5）距離較近的兩設(shè)備間，管路一般不應(yīng)直連接(設(shè)備之一未與建筑物固定或有波紋伸縮器的情況除外)，一般采用450或900彎接。如圖5-20所示。 （6）設(shè)備間的管路連接應(yīng)盡可能地短而直，尤其是使用合金鋼的管線和工藝要求壓降小的管線，如壓縮機入口管線，再沸器管線以及真空管線等。 （7）為防止管路在工作中產(chǎn)生振動、變形及損壞，必須根據(jù)管路的具體特點，合理確定其支承與固定結(jié)構(gòu)。四、管道敷設(shè)方式 管道敷設(shè)方式可以分為架空敷設(shè)和地下敷設(shè)兩大類。1

58、. 架空敷設(shè) 架空敷設(shè)是化工裝置管道敷設(shè)的主要方式。它具有便于施工、操作、檢查、維修以及較為經(jīng)濟的特點。管道的架空敷設(shè)主要有以下幾種類型。(1) 管道成排地集中敷設(shè)在管廊、管架或管墩上。這些管道主要是連接兩個或多個距離較遠(yuǎn)的設(shè)備之間的管道、進(jìn)出裝置的工藝管道以及公用工程管道，管廊規(guī)模大，聯(lián)系的設(shè)備數(shù)量多，因此管廊寬度可以達(dá)到10m甚至10m以上，可以在管廊下方布置泵和其他設(shè)備，上方布置空氣冷卻器。管墩敷設(shè)實際上是一種低的管架敷設(shè)，其特點是在管道的下方不考慮通行。這種低管架可以是混凝土構(gòu)架或混凝土和鋼的混合構(gòu)架。（2）管道敷設(shè)在支吊架上，這些支吊架通常生根于建筑物、構(gòu)筑物以及設(shè)備外壁和設(shè)備平臺上

59、，所以這些管道總是沿著建筑物和構(gòu)筑物的墻、柱、梁、基礎(chǔ)、樓板、平臺以及設(shè)備外壁敷設(shè)。沿地面敷設(shè)的管道，其支架則生根于小混凝土墩上，或放置在鋪砌面上。（3）某些特殊管道，如有色金屬，玻璃、塑料等管道，由于其低的強度和高的脆性，因此在支撐上要給予特別的考慮。2. 地下敷設(shè)地下敷設(shè)可以分為埋地敷設(shè)和管溝敷設(shè)兩種。（1）埋地敷設(shè) 為了防止冰凍和節(jié)約投資，水總管、下水管和煤氣總管等多采用埋地敷設(shè) 優(yōu)點是：經(jīng)濟、節(jié)約地上的空間。 缺點是：檢查和維修困難，在車行道處有時需特別處理以承受大的載荷，低點排液不便以及冷凝結(jié)晶物料黏附在管內(nèi)時處理困難等。 埋地敷設(shè)布置設(shè)計的原則是：水管必須埋在當(dāng)?shù)氐谋鶅鼍€以下，以免

60、凍裂管道；當(dāng)埋設(shè)陶瓷管時，因其性脆應(yīng)埋在地面0.5m以下。埋地管道不得在廠房下面通過，以便日后檢修，確實無法避免時應(yīng)設(shè)法鋪設(shè)在暗溝里。在埋地管道上需要安裝閥門、管件、儀表時，應(yīng)設(shè)窖井或放置于適宜的屋內(nèi)，便于日后的操作、維護(hù)和檢修。埋地管道靠近或跨越埋地動力電纜時，要敷設(shè)在電纜的下面，輸送熱流體的管道，離電纜越遠(yuǎn)越好。供消火栓用的埋地水管，總管應(yīng)環(huán)狀敷設(shè)，以使總管各處的壓力均勻。埋地管道應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)赝寥赖母g情況，采用相應(yīng)的防腐措施。 (2)管溝敷設(shè) 在沒有聚集易燃?xì)怏w或流體被凍結(jié)的危險時，可采用敞開式或加蓋式的管溝敷設(shè)。 管溝可分為地下式和半地下式兩種，前者整個溝體包括溝蓋都在地面以下，后者的溝