學習情境一、化工管路

學習情境一、化工管路化學工程系

13十二月2022李麗

學習目標認識化工管路的構成1

熟悉化工管路用材2

掌握密度、流量、流速、管徑概念及相關計算3化工管路：俗稱化工過程的“供血”管網(wǎng)？主要由管子、管件和閥件構成。化工管路按輸送介質(zhì)的壓力真空管、低壓管、中壓管、高壓管、超高壓管低溫管、常溫管、高溫管按輸送介質(zhì)的溫度簡單管路、復雜管路按連接方式按輸送介質(zhì)的種類水管、蒸汽管、氣體管、油管以及輸送酸、堿、鹽等腐蝕性介質(zhì)管路概述與分類一、壓力管道

（一）壓力管道概念壓力管道是指利用一定的壓力，用于輸送氣體或液體的管狀設備（二）壓力管道的分類與分級壓力管道通常根據(jù)其危害程度實施分級安全監(jiān)察。一般將壓力管道按安全等級分為GC1、GC2、GC3三級。（三）石油化工管道的分級根據(jù)介質(zhì)的性質(zhì)和工藝條件分為5級：SHA、SHB、SHC、SHD、SHE二、化工管路的構成（一）管子在實際化工生產(chǎn)中，由于輸送流體物料的性質(zhì)和工藝條件的不同，用于連接設備和輸送流體物料的管子不僅要滿足強度和通過物料能力的要求，還要適應耐溫（高溫或低溫）、耐壓（高壓或低壓）、耐腐蝕（酸、堿）、導熱等性能的要求。

1．管子的標準公稱直徑公稱壓力2．管子的材料金屬管非金屬管（二）常用管件1.彎頭彎頭的作用主要是用來改變管路的走向。彎頭可用直管彎曲而成，也可用管子組焊，還可用鑄造或鍛造的方法制造。彎頭的常用材料為碳鋼和合金鋼。彎頭的形狀常有45度、60度、90度、180度回彎頭等。據(jù)接入管的角度和旁路管徑的不同，可分為正三通、斜三通。接頭處的管徑除三通外，還有四通、Y形管等，有時也用來改變流向，多余的一個通道接頭用。，2．三通3.短路和異管徑短管兩端面直徑相同的叫等徑管，兩端面直徑不同的叫異徑管。異徑管可改變流體的流速。短管與管子的連通常采用法蘭或螺紋連接方式，也可采用焊接4.法蘭與盲板為了管路安裝和檢修的需要，管路中需裝設管道法蘭。管法蘭已標準化，使用時可根據(jù)公稱壓力和公稱直徑選取。通常管路的末端裝有法蘭蓋（實心法蘭），以便于檢修和清理管路

法蘭盲板（三）常常用閥門門1.閘閥閘閥的結結構如圖圖所示，，主要部部分為一一閘板，，通過閘閘板的升升降以啟啟閉管路路（相當當于在管管道中插插入一塊塊和管徑徑相等的的閘門，，閘門通通過手輪輪來進行行升降，，從而達達到啟閉閉管路的的目的））。楔式閘閥閥平行式閘閘閥2．截止閥閥截止閥又稱球心閥或球形閥，截止閥的密封零件是閥盤和閥座。通過轉(zhuǎn)動手輪，帶動閥桿和閥盤做軸線方向的升降，改變閥盤與閥座之間的距離，從而改變流體通道面積大小，使得流體的流量改變或截斷通道。3．止回閥閥止回閥是是根據(jù)閥閥盤前后后介質(zhì)的的壓力差差而自動動啟閉的的閥門門。如將將它裝在在管路中中，流體體只能向向一個方方向流動動，從而而阻止介介質(zhì)的逆逆流。它它的結構構是在閥閥體內(nèi)裝裝有一個個閥盤或或搖板，，當介質(zhì)質(zhì)順流時時，閥盤盤或搖板板被頂開開；當介介質(zhì)倒流流時，閥閥盤或搖搖板受介介質(zhì)壓力力作用而而自動關關閉。根據(jù)結構構不同，，止回閥閥分為升降式和旋啟式兩種。升降式止止回閥4．旋塞旋塞閥是利用帶帶孔的錐錐形栓塞塞來控制制啟閉的的閥門。。錐形旋旋塞與閥閥體內(nèi)表表面形成成圓錐形形壓合面面相配合合，閥體體上部用用填料將將旋塞與與閥體之之間的間間隙密封封。旋塞塞上部有有方榫，，使用專專門的方方孔扳手手轉(zhuǎn)動栓栓塞，通通過旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)一定角角度來開開閉閥門門。旋塞閥與與管路的的連接方方式有螺螺紋連接接和法蘭蘭連接兩兩種。法蘭連接接旋塞閥閥內(nèi)螺紋連連接旋塞塞閥5．球閥球閥主要要由閥體體、閥蓋蓋、密封封閥座、、球體和和閥桿等等組成。。其結構構與旋塞塞閥相似似。球閥閥是通過過旋轉(zhuǎn)帶帶孔球體體來控制制閥門啟啟閉的。。根據(jù)球球體在閥閥體內(nèi)可可否浮動動，分為為浮動球球球閥和和固定球球球閥。。帶固定密密封閥座座的浮頭頭球球閥閥固定球球球閥6．隔膜閥閥隔膜閥是是在閥桿桿下面固固定一個個特別橡橡膠膜片片構成隔隔膜，并并通過隔隔膜來進進行啟閉閉工作。。橡膠隔隔膜的四四周夾在在閥體與與閥蓋隔隔離開來來。在隔隔膜中間間凸起的的部位，，用螺釘釘或銷釘釘與閥盤盤相連接接，閥盤盤與閥桿桿通過圓圓柱銷連連接起來來。7．蝶閥蝶閥主要要有手柄柄、齒輪輪、閥桿桿、閥板板、閥體體等組成成如圖1-12所示。當當旋轉(zhuǎn)手手柄時，，通過齒齒輪、閥閥桿、杠杠桿和松松緊彈簧簧傳動，，使閥板板門開啟啟。檔手手柄反向向轉(zhuǎn)動時時，使蝶蝶閥關閉閉。蝶閥閥除手動動外，還還有電動動、氣動動等方式式。8．節(jié)流閥閥中低壓外外螺紋節(jié)節(jié)流閥節(jié)流閥結結構與截截止閥相相似，僅僅啟閉件件形狀不不同。截截止閥的的啟閉件件為盤狀狀，而節(jié)節(jié)流閥啟啟閉件為為錐狀或或拋物線線狀。節(jié)流閥屬屬于調(diào)節(jié)節(jié)類閥門門。通過過轉(zhuǎn)動手手輪，改改變流體體通道的的截面積積，從而而調(diào)節(jié)介介質(zhì)流量量與壓力力的大小小。9.閥門的選選用原則則輸送流體體的性質(zhì)質(zhì)。如液液體、氣氣體、蒸蒸汽、漿漿液、懸懸浮液、、粘稠液液等。閥門的功功能。選選用時應應考慮各各種閥門門的特征征及適用用場合。。閥門的尺尺寸。應應根據(jù)流流量大小小和允許許的壓降降范圍選選定，一一般應與與工藝管管道尺寸寸相配。。阻力損失失。根據(jù)據(jù)閥門的的功能和和可能產(chǎn)產(chǎn)生的阻阻力來選選定閥門門的結構構形式。。根據(jù)操作作條件，，來確定定法閥門門的壓力力等級和和材質(zhì)。。三、管路路的連接接1．焊接連連接適用于有有壓管道道及真空空管道，，視管徑徑和壁厚厚的不同同選用電電焊或氣氣焊。這這種連接接方式簡簡單、牢牢固且嚴嚴密，多多用于無無縫鋼管管，有色色金屬管管的連接接。焊接連接接屬于不不可拆連連接方式式。采用用焊接連連接密封封性能好好、結構構簡單、、連接強強度高，，可適用用于承受受各種壓壓力和溫溫度的管管道上，，故在化化工生產(chǎn)產(chǎn)中得到到廣泛應應用。對接搭接角接T形接2．法蘭連連接法蘭連接是是管路中應應用最多的的可拆連接接方式。法法蘭連接強強度高、拆拆卸方便、、適應范圍圍廣，廣泛泛應用于大大管徑、耐耐溫耐壓與與密封性要要求高的管管路連接以以及管路與與設備的連連接。在法蘭連接接中，法蘭蘭盤與管子子的連接方方法多種多多樣，常用用的有整體體式法蘭、、活套式法法蘭和介于于兩者之間間的平焊法法蘭等。3．螺紋連接接（1）內(nèi)牙管連連接（3）活管接連連接（2）外牙管連連接4．承插式連連接在化工管路路中，承插插連接適用用于壓力不不大，密封封性能不高高的場合。。常用作鑄鑄鐵水管的的連接方式式，也可用用作陶瓷管管、塑料管管、玻璃管管等金屬管管路的連接接。承插式連接接結構如圖圖1-18所示。承插插連接時，，在插口和和承口接頭頭處留有一一定的軸間間間隙，一一邊與補償償管路受熱熱后的伸長長。（二）管路路的熱補償償若管路兩端端固定，當當溫度變化化較大時，，就會因熱熱脹冷縮而而產(chǎn)生拉伸伸或壓縮變變形，嚴重重時可使管管子彎曲、、斷裂或接接頭松動。。因此，承承受溫度變變化較大的的管路，要要采用熱膨膨脹補償裝裝置。一般般溫度變化化在32℃以上，要考考慮熱補償償。1.回折管補償償器2.波形補償器器四、管徑選選擇與壁厚厚確定工廠的流體體輸送管道道大多為圓圓形管道，，其管子的的粗細主要要是管子直直徑的不同同即管子規(guī)規(guī)格的不同同。管子直直徑的確定定是我們選選擇管子規(guī)規(guī)格的基礎礎。輸送管路的的直徑d與流量Vs和流速u有關。管子子直徑的求求取公式為為：(一)流量與流速速1．流量(1)體積流量:單位時間內(nèi)內(nèi)流經(jīng)管道道任意截面面的流體體體積(2)質(zhì)量流量:單位時間內(nèi)內(nèi)流經(jīng)管道道任意截面面的流體質(zhì)質(zhì)量(3)體積流量與與質(zhì)量流量量的關系為為2．流速(1)平均流速:單位時間內(nèi)內(nèi)流體質(zhì)點點在流動方方向上所流流經(jīng)的距離離（2）質(zhì)量流速速：單位時間間內(nèi)流經(jīng)管管道單位截截面積的流流體質(zhì)量（3）質(zhì)量流速速與流速的的關系為3.流量與流速速的關系為為（二）管子子直徑的影影響因素分分析及確定定2.管道直徑的確定步驟（1）根據(jù)流體的種類、性質(zhì)、壓力等在適宜流速范圍內(nèi)，選取一個流速；（2）將索選取的流速代入公式計算管道的直徑d；（3）由計算出的d，根據(jù)管子規(guī)格，將管子圓整成標準管徑。例1-2有一通風管管道輸送120kPa(絕壓)、30℃、質(zhì)量流流量為600㎏/h的空氣。若若選用流速速為15m/s,試計算其管管內(nèi)徑和選選擇適宜的的管子規(guī)格格，并計算算管內(nèi)的實實際流速和和質(zhì)量流量量。1.管道直徑討討論當Vs一定，流速速u增加，管道道直徑d減小，管道道安裝的設設備投資減減少，但u增加會導致致管路中流流動阻力增增加，操作作費用增加加。五、化工管管路的布置置與安裝（一）從從安裝、檢檢修、操作作等方面考考慮1.在安裝時除除了下水道道、上水總總管和煤氣氣管以外，，管路鋪設設應盡可能能采用明線線。2.在安裝時并并列管路上上的管件和和閥門應互互相錯開，，避免在檢檢修及操作作時的不方方便。并列列管路上安安裝手輪操操作的閥門門時，手輪輪間距約100mm。3.在安裝時車車間內(nèi)的管管路應盡可可能沿廠房房墻壁安裝裝，管架可可以固定在在墻上，或或沿天花板板及平臺安安裝。在露露天的生產(chǎn)產(chǎn)裝置，管管路可沿掛掛架或吊架架安裝。管管與管之間間和管與墻墻之間的距距離以能容容納活動接接頭或法蘭蘭以及便于于檢修為宜宜，管與墻墻、柱邊或或管架支柱柱之間的凈凈空距離不不小于100mm為宜。中壓壓管與管之之間的距離離保持在40～60mm，高壓管與與管之間的的距離保持持在70～90之間。4.在安裝時管管路的傾斜斜度通常為為3/1000～5/1000,對含有固體體結晶或顆顆粒較大的的物料管應應大于等于于1%。5.在安裝時時為了便便于區(qū)別別各種類類型的管管路，應應在管路路的保護護層或保保溫層表表面涂以以顏色加加以區(qū)別別。6.一般上下下水管及及廢水管管適宜埋埋地鋪設設，埋地地管路的的安裝深深度，在在冬季結結冰地區(qū)區(qū)，應在在當?shù)乇鶅鼍€以以下。（二）從從保障障操作與與人身安安全考慮慮1.輸送流體體的管路路，特別別是輸送送腐蝕性性介質(zhì)的的管路，，為防止止因滴漏漏而造成成對人體體的傷害害，在穿穿越通道道時，不不得裝設設各種管管件、閥閥門以及及可拆卸卸連接。。2.鋪設各種種管路離離地面的的高度應應便于檢檢修，通通過路、、橋的高高度應按按標準執(zhí)執(zhí)行，如如通過人人行橫道道時，不不得小于于2m；通過公公路不得得小于4.5m；通過鐵鐵路與輕輕軌距離離不得小小于6m；通過工工廠主要要交通干干線，一一般高度度為5m。3.管路的跨跨距（兩兩支座之之間的距距離）4.輸送腐蝕蝕性介質(zhì)質(zhì)的管路路與其他他管路并并列時，，兩者應應保持一一定距離離，而且且其位置置應略低低一些，，以免發(fā)發(fā)生滴漏漏時影響響其他管管路，5.物料流動動時常有有靜電產(chǎn)產(chǎn)生而是是管路成成為帶電電體，為為了防止止靜電積積累，必必須將管管路可靠靠接地。。6.在溫差變變化較大大的管路路中，應應考慮到到熱脹冷冷縮，以以免產(chǎn)生生熱應力力，造成成管路彎彎曲或破破裂。（三）從從降低低成本考考慮1.各種管路路鋪設時時要盡量量走直線線，少拐拐彎，少少交叉，，以減少少阻力。。2.各種管路路應集中中鋪設，，這樣可可以共同同利用管管架，降降低基建建費用。。當穿過過墻壁時時，墻壁壁上應開開預留孔孔，過墻墻時，管管外最好好加套管管，套管管與管子子之間的的環(huán)隙內(nèi)內(nèi)應充滿滿填料；；管路穿穿過樓板板時最好好也這樣樣。3.平行管路路的排列列應考慮慮管路互互相的影影響。在在垂直排排列時，，輸氣的的在上，，輸液的的在下；；熱介質(zhì)質(zhì)管路在在上，冷冷介質(zhì)管管路在下下，這樣樣，減少少熱管路路對冷管管路的影影響；高高壓管路路上，低低壓管路路在下；；無腐蝕蝕性介質(zhì)質(zhì)管路在在上，有有腐蝕性性介質(zhì)在在下，以以免腐蝕蝕性介質(zhì)質(zhì)滴漏時時影響其其他管路