化工设计-管路设计课件.ppt
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- 化工 设计 管路 课件
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1、化工管路设计化工管路设计管道是化工生产过程中不可缺少的部分管道是化工生产过程中不可缺少的部分p各种工艺物料、蒸汽、水以及气体都要用管道来输送;p设备与设备间的连接,要用管道来沟通;p据统计,管道安装的费用约占全厂化工设备总投资的15一20,化工管道的设计设计(计算)(计算)和敷设和敷设(布置)(布置)是化工厂常遇到的一个十分重要的普遍性问题一、一、管道设计基础管道设计基础(1 1)施工图阶段深度的工艺及仪表流程图()施工图阶段深度的工艺及仪表流程图(PIDPID图);图);(2 2)公用工程系统流程图;)公用工程系统流程图;(3 3)设备平面布置图和立面布置图;)设备平面布置图和立面布置图;(
2、4 4)非标设备施工图,定型设备的样本或详细安装图;)非标设备施工图,定型设备的样本或详细安装图;(5 5)建构筑物平、立面布置图;)建构筑物平、立面布置图;(6 6)工程设计规范、管道等级表;)工程设计规范、管道等级表;(7 7)设备一览表;)设备一览表;(8 8)其他技术参数(如水源、锅炉房蒸汽压力和压缩)其他技术参数(如水源、锅炉房蒸汽压力和压缩空气站空气压力等)。空气站空气压力等)。1 1 概述概述-设计依据设计依据(1 1)依据管道设计规定,收集设计资料及有关的标准)依据管道设计规定,收集设计资料及有关的标准规范。规范。(2 2)根据工艺管道流程图()根据工艺管道流程图(PIDPID
3、)进行管道设计。)进行管道设计。(3 3)根据装置的特点,考虑操作、安装、生产及维修)根据装置的特点,考虑操作、安装、生产及维修的需要,合理布置管路,做到整齐美观。的需要,合理布置管路,做到整齐美观。(4 4)根据介质性质及工艺操作条件,经济合理地选择)根据介质性质及工艺操作条件,经济合理地选择管材。管材。(5 5)配置的管道要有一定的挠性,以降低管道的应力,)配置的管道要有一定的挠性,以降低管道的应力,对直径大于对直径大于DN150DN150,温度大于,温度大于177177的管道应进行柔的管道应进行柔性核算。性核算。(6 6)管道布置中考虑安全通道及检修通道。)管道布置中考虑安全通道及检修通
4、道。(7 7)输送易燃易爆介质的管道不能通过生活区。)输送易燃易爆介质的管道不能通过生活区。(8 8)废气放空管应设置在操作区的下风向,并符合国)废气放空管应设置在操作区的下风向,并符合国家排放标准。家排放标准。1 1 概述概述-设计原则设计原则(1 1)管径)管径(2 2)地沟断面的决定)地沟断面的决定(3 3)管道配置图)管道配置图 :a a)以代号或符号表示介质名称、管子材料和规格、)以代号或符号表示介质名称、管子材料和规格、介质流向以及管件、阀件、汽水分离器。补偿器介质流向以及管件、阀件、汽水分离器。补偿器等;等;b b)注明管道的标高和坡度,标高以地平面为基准面,)注明管道的标高和坡
5、度,标高以地平面为基准面,或以楼板为基准面;或以楼板为基准面;c c)同一水平面或同一垂直面上有数种管道安装时应)同一水平面或同一垂直面上有数种管道安装时应予以注明;予以注明;d d)绘出地沟的轮廓线;)绘出地沟的轮廓线;e e)管架敷设情况。)管架敷设情况。1 1 概述概述-设计内容设计内容(4 4)提出下列资料:)提出下列资料:a a)将各种断面的地沟长度提供给土建;)将各种断面的地沟长度提供给土建;b b)将车间上水、下水、冷冻盐水、压缩空气及蒸汽)将车间上水、下水、冷冻盐水、压缩空气及蒸汽等管道管径及要求(如温度、压力等条件)提供等管道管径及要求(如温度、压力等条件)提供给公用工程;给
6、公用工程;c c)统计各种介质管道(包括管子、管件及阀件等)统计各种介质管道(包括管子、管件及阀件等)的材料、规格和数量;的材料、规格和数量;(5 5)编写施工说明书:)编写施工说明书:v 施工中应注意的问题施工中应注意的问题;v 各种介质的管子及附件的材料各种介质的管子及附件的材料;v 各种管道的坡度各种管道的坡度;v 保温油漆保温油漆;v 安装时采用的管件管架的标准安装时采用的管件管架的标准;v 施工中所必须遵循的规范。施工中所必须遵循的规范。二、管道的材料与规格二、管道的材料与规格1 1、管路、管件的公称压力和公称直径、管路、管件的公称压力和公称直径公称压力(公称压力(PgPg或或PNP
7、N):管路、管件在:管路、管件在一定温度范围内(碳钢在一定温度范围内(碳钢在200 200 以下;合以下;合金钢在金钢在250 250 以下)的最大允许工作压力。以下)的最大允许工作压力。公称直径(公称直径(DgDg或或DNDN):管子、管件和阀件:管子、管件和阀件的名义直径。的名义直径。般情况下,公称直径既非外径,般情况下,公称直径既非外径,亦非内径,而是与之相近的整数;某些情况下,亦非内径,而是与之相近的整数;某些情况下,如铸铁管的内径等于公称直径。如铸铁管的内径等于公称直径。优质碳素钢制品公称压力(优质碳素钢制品公称压力(PNPN)和最大工作压力的关系)和最大工作压力的关系水、煤气输送钢
8、管公称直径管道等级代号的确定管道等级代号的确定 第三单元,表示相同的公称压力和类 似的或相同的基本材料下的变化顺序号 第二单元,表示基本材质 第一单元,表示法兰的公称压力。例:1.6k1,2.5C3,10G1等同一管道等级下有管子、管件、阀门、法兰。2.5C3:PN2.5,材质12CrMo,阀门材质为铬钼钢。2 2、管道等级、管道等级材料代号材料代号A铸铁及硅铸铁;B 碳素钢;C 普通低合金钢;D 合金钢;E 不锈耐酸钢;F 有色金属;G 非金属;H 衬里管;3 3、材质与常用管道种类、材质与常用管道种类金属管金属管1、铸铁管 常用作埋于地下的给水总管、煤气管及污水管等,亦可用来输送矿液及浓硫
9、酸不可用铸铁管输送蒸汽及在压力下输送爆炸性与有毒害性的气体;铸铁管的公称直径有50、75、100、125、150、200、250、300、350、400,450、500、600、700、800、900和1000mm多种,长度有2、3、4、5和6m,视管径而异。2、硅铁管 适用于输送公称压力2.5kgcm2以下的腐蚀性介质。高硅铁能耐强酸,而含铂的抗氯硅铁更可耐各种浓度、温度的盐酸。3、水煤气管 用软钢焊成,分镀锌和不镀锌两种,镀锌的称为白铁管,不镀锌的称为黑铁管。水煤气管常用作给水、煤气、暖气、压缩空气、真空、低压蒸汽和凝液以及无侵蚀性物料管道。4、无缝钢管 特点是品质均匀和强度高,可用于输送
10、有压力的物料、蒸汽、高压水、过热水以及输送燃烧性、爆炸性和有毒害性的物料,极限工作温度为435。输送强腐蚀性或高温介质(可达900950)则用合金钢或耐热钢制成的无缝钢管。铜管与黄铜管 制造换热设备,亦有用作低温管道、仪表的测压管线或传送有压力的流体。铝管 用来输送浓硝酸、醋酸、蚁酸等物料,或用作换热管,不抗碱。铅管 用作硫酸管道或酸性物料管道,但由于强度低、重度大、抗热性差等缺点,巳逐步为耐酸合金管,尤其是为塑料管所代替。有色金属管有色金属管 1、陶瓷管 耐蚀性能很好,缺点是陶瓷性脆、机械强度低和不能耐温度剧变。2、玻璃管 耐蚀,清洁,透明,易于清洗,流体阻力小和价格较低;缺点是耐压低、性脆
11、易碎。玻璃管可用于温度为-30150的场合,温度骤变不得超过80。3、硬聚氯乙烯管 对任何浓度的各种酸类、碱类和盐类浓液都稳定,但对强氧化剂是不稳定。可用来输送60以下的介质。非金属管非金属管4.4.阀门的选择阀门的选择1、旋塞 装置简单、启闭迅速、流体阻力小,可用于输送含有晶体和悬浮物的液体管路中;不适于调节流量、磨光旋塞费人工、旋转旋塞较费力,在高温时会由于膨胀而旋转不动。2、闸阀 阻力小、易调节流量,但般用于大管道中作启闭阀;价贵、)制造和修理较困难、不易用非金属抗腐蚀材料制造、不得用于输送含用晶体和悬浮物的液体管道中。3、截止阀 结构简单、维修方便、价格便宜、流量调节方便;密封性能差,
12、开关力较大。4、节流阀 用于需调节流量和压力的部位、但调节精度不高;适用于温度较低、压力较高的介质,不适合黏度大和含有固体颗粒的介质。5、球阀 价格比旋塞贵,比闸阀便宜,操作极为可靠,易密封,易调节流量;流体阻力大,不得用于输送含结晶和悬浮物的管道中,因固体悬浮物会积聚在阀盘、阀座间,阻止阀盘和阀座的闭合。6、止逆阀(单向阀)用来使介质只作单方间的流动。(1)升降式:阻漏性能好,但阻力大,只能用于水平管道;(2)摇板式(旋启式):阻力小,只要保证摇板旋转轴线的水平,可任意地安装在水平、垂直或倾斜的管道上。7、安全阀 根据介质工作压力自动启阀的阀件(1)杠杆式:使用可靠,体积庞大,安装时必须严格
13、保持阀盘轴线的垂直;(2)弹簧式,结构精巧,可装于任何位置。8、隔膜阀 用于输送悬浮液或腐蚀性流体。9、疏水阀 用于排除设备、管道中的凝结水、空气及其它不凝性气体,同时阻止蒸汽排出。阀门的标准、型号和标志阀门的标准、型号和标志(p225)(p225)碟阀碟阀截止阀截止阀闸阀闸阀止回阀止回阀柱塞阀柱塞阀过滤器过滤器阀门类型选择表阀门类型选择表5 5、管件、管件管件的分类管件的分类 按用途分类表各种管件举例各种管件举例弯头弯头三通三通异径管异径管法兰的密封面法兰的密封面宽面、光面、凹凸面、榫槽面和宽面、光面、凹凸面、榫槽面和梯形槽面等。梯形槽面等。管道法兰均按公管道法兰均按公称压力选用称压力选用5
14、 5、管道连接、管道连接 焊接:施工方便、可靠不漏,用于不需拆卸的管道连接。螺纹连接:简单,拆卸方便,成本低,可靠性差。法兰连接:结合强度高,密封可靠,拆卸方便,费用高,适用于大管径、密封性要求高的管道连接。4)承插连接:适用于埋地或沿墙敷设的供排水管,如铸铁管、陶瓷管和水泥管等。5)卡箍连接:适用于金属管插入非金属管的连接。6.6.管径计算管径计算(1)(1)管子直径管子直径的计算和选择的计算和选择 管内流体的常见速度范围管内流体的常见速度范围4Vdu秒(2)(2)最经济管径的选择最经济管径的选择 MAP M:每年生产费用与原始投资费用之和;:每年消耗于克服管路阻力的能量费用;A:管路设备材
15、料、安装、检修和维护费用的总和;P:设备每年消耗部分。7.7.管道保温管道保温 为了保持一定的温度,对不在常温下操作的设备及管道需要保温。对保温材料的基本要求为重度小,导热系数低(在0.18kcal/m.h.以下),能耐热或冷,易于施工并具有足够的机械强度。除以上技术特性外,还需考虑材料的来源,尽可能就地取材。保温管道的热损失算图保温管道的热损失算图(1)(1)保温管道的热损失计算保温管道的热损失计算 q qatat0 0例1管子外径为150mm,保温层厚度为60mm,保温材料的导热系数为0.1 kcal/m.h.,管内流体温度为220,周围空气温度为20,求每m保温管子的热损失。解:由管子外
16、径、保温层厚度及导热系数查图得a1.12。再由管子外径、保温层厚度、导热系数及流体温度与周围空气温度差(220-2020)查得综合温度差t0167,每米保温管子的热损失为 qat01.12167187.04 kcal/mh 管道保温层材料厚度的计算较为复杂,随着厚度的增加,管道的热损失可以减小,但保温的投资费用和折旧费用增加,因而必须从经济核算来决定最适宜的厚度。(2)(2)管道保温层厚度的选择管道保温层厚度的选择保温材料的导热系数(kcal/mh)流体温度()管道直径(mm)50以下601001252002253003254000.0750.080.090.10100200300400405
17、060705060708060708090708090100708090100 保温材料的性质影响保温厚度的大小,在选用时,应使保温厚度不超过最大允许值。8.8.管道的热膨胀及其补偿管道的热膨胀及其补偿 ll t 化工管道都是在室温下安装的,当操作温度与安装时的温度不同时,管子的长度就有伸缩。管道因温度变化t而引起的伸长为:式中:线膨胀系数,钢为1210-6/。(1)(1)管道热膨胀管道热膨胀 若管道两端固定,管道受到拉伸或压缩时,由温度变化而引起的热应力为:lEEl(kg/cm2)式中:E弹性模数,钢为2.1106kg/cm2。对钢管而言,钢的许用拉应力800 kg/cm2,则最大许可温度变
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