化工设计概论与化工制图课件--第八章管道设计.ppt

2020 2 12 设计概论与化工制图 1 设计概论与化工制图 2020 2 12 设计概论与化工制图 2 工厂基本建设过程 1 可行性研究2 初步设计3 施工图设计4 施工 试车 验收 1 厂址选择2 总平面设计3 工艺设计 1 工艺流程设计2 化工计算3 设备的选型与设计4 车间布置设计5 管道设计6 公用工程7 向有关专业提供条件8 工程概预算9 技术经济分析10 安全生产与环境保护 2020 2 12 设计概论与化工制图 3 化工管道的投资约占全厂化工设备装置的15 20 化工管道设计是工艺设计中一项相当复杂而工作量又相当大的工作 化工管道设计是施工图设计阶段的主要内容之一 第八章管道设计 2020 2 12 设计概论与化工制图 4 第一节设计原则及注意事项一 设计原则1 统筹规划合理布局 工艺 电气 仪表管线 2 保证正常生产 满足开 停 工及事故处理需要 3 运用先进技术 充分利用能源 热 冷 量充分利用 4 尽量集中布置便于安装检修 协调一致 便于操作 5 注意整齐美观 排列整齐 清洁美观 二 注意事项 2020 2 12 设计概论与化工制图 5 避免死角 坡度为3 1000 5 1000 含固体结晶为1 100 根据物料的性质来选择管材 管道阀门选择旋塞阀 球阀 截止阀 输送腐蚀性介质管道不得位于通道上方 法兰连接处要装护套 与其它管道保持一定距离 并略低一些 输送易凝固的物料管道应考虑吹扫和加热保温 防爆管道 易产生静电管道应注意安装接地 1 物料管道 凡输送原料 半成品 成品 废料等的管线统称为物料管道 2020 2 12 设计概论与化工制图 6 2 蒸汽管道 根据蒸汽用量和压力选择管材规格 坡度为5 1000 适当地点应设置疏水器放水孔 适当地点应设置膨胀器 蒸汽加热设备的冷凝水应尽量回收 选定保温材料及保温层厚度 选定支架形式及其跨度 2020 2 12 设计概论与化工制图 7 3 污水管道 充分考虑综合利用 尽量减少污水排放 合流式分流式 根据废水的不同成分和组成 选择管道材料 废水中含有可燃性溶剂 应导入窨井回收 污水管道启闭器常选用旋塞或球阀 污水管道坡度为1 1000 2020 2 12 设计概论与化工制图 8 4 真空管线 真空管道尽量短 避免过多曲折 真空管道坡度为3 1000 避免死角 真空管道启闭器常选用旋塞或球阀 应有足够的强度及抗腐蚀能力 5 压缩空气管线 压缩空气应先进入储气罐 析出夹带的油和水 仪表 分析用压缩空气 应经过除尘 脱水 压缩空气管道坡度为4 1000 压缩空气管道启闭阀常用球阀 2020 2 12 设计概论与化工制图 9 第二节管件选择与管径计算 一 管道和管件的公称压力及公称直径系列1 管道和管件的公称压力系列碳钢在200 合金钢在250 以下 最大的允许工作压力 表压 称为公称压力PN MPa 2 管道和管件的公称直径系列以外径表示钢管的直径 称为公称直径DN mm 同一公称直径的钢管 外径相同 但内径随壁厚而异 2020 2 12 设计概论与化工制图 10 二 材质与常用管道种类1 材质1 金属类耐温范围大 耐压力高 有一定的耐腐蚀性 2 非金属类 耐腐蚀性好 品种多 资源丰富 耐酸陶瓷 耐酸 但强度低 热稳定性差 玻璃钢 耐酸碱 耐高温 强度高 硬聚氯乙烯 耐腐蚀 耐酸碱 电绝缘 聚四氟乙烯 耐腐蚀 耐酸碱 摩擦系数小 2020 2 12 设计概论与化工制图 11 2 常用管道种类1 钢管 有缝钢管 钢板卷焊而成 强度低 可靠性差 无缝钢管 由管坯热轧而成 耐高温 高压 2 有色金属管常见的是铜管和黄铜管 铅管和铅合金管 铝管和铝合金管 都无缝管 用作换热管 真空管及输送酸性物料 3 非金属管品种繁多如硬聚氯乙烯 聚四氟乙烯 玻璃钢 2020 2 12 设计概论与化工制图 12 三 管道连接1 焊接 施工方便 可靠不漏 成本低 尽量用焊接 管径大于32mm电焊 管径小于32mm气焊 2 螺纹连接 连接简单 拆装方便 成本低 但连接可靠性低 不宜用于易燃易爆有毒管线 3 法兰连接 连接强度高 拆装方便 密封可靠但费用高 用于大管径 密封要求高的管道 4 承插连接 用于供排水管 陶瓷管 水泥管 5 卡箍连接 金属插入非金属管后卡箍箍紧 2020 2 12 设计概论与化工制图 13 四 常用阀门和阀件的选择及阀门的标注1 常用阀门和阀件的选择1 旋塞 结构简单 操作方便 阻力小 但密封面易磨损 2 闸阀 流体阻力小开关力小 但结构复杂密封面易损 3 截止阀 结构简单 价格便宜 开关力大 密封性能差 4 节流发 外形小 重量轻 调节性能好 用于低温高压 5 球阀 结构简单 开关力小 外形小 重量轻 阻力小 6 止回阀 介质不能倒流 7 减压阀 通过阀瓣时产生阻力 造成压力损失 8 安全阀 压力超过规定值时 自动开启泄压 9 隔膜阀 隔膜夹于阀体与阀盖之间 增加了密封强度 10 疏水阀 自动排出管道中的冷凝水 11 管道过滤器 Y型过滤器 用于疏水器前 或仪表前 2 阀门的标准 型号和标志 JB308 75规定 2020 2 12 设计概论与化工制图 14 五 流速选择与管径计算1 管径选择 当输送流体的能力一定时 管径的大小直接影响到经济效益 管径大 管壁 重量 阀门 管件加大 保温 基建费增加 管径小 流速增加 阻力增大 动力消耗大输送费增加 2 流速选取 液体流速一般不超过3m s气体流速一般不超过100m s具体选择时可从附录五中选取 2020 2 12 设计概论与化工制图 15 3 管径计算 根据附录五中选取的流速用下式计算长管道要校核压力降 不符合要求调整流速和管径 4 管道压力降计算 计算压力降的目的是为了选择合适的泵 压缩机 鼓风机等输送设备和校核选择流速或管径 用公式计算比较麻烦 工程上常用算图计算压力降 例 2020 2 12 设计概论与化工制图 16 第三节管道的保温与热补偿 一 管道的绝热保温1 保温材料选择密度小 机械强度大 导热系数低 化学稳定性好 耐腐蚀 耐火 膨胀小 易于施工 价格便宜 350 以下时导热系数小于0 14W m K 密度小于500Kg 抗压强度大于294kPa 2 常用保温材料的特性与应用范围 表8 4列出各种保温材料的特性及应用范围 保温材料的导热系数随温度的增加而增加 在高温管道可先包覆耐热性较高的保温材料 然后再敷以导热系数较小的保温材料 2020 2 12 设计概论与化工制图 17 3 保温层厚度的选择根据输送介质的温度 保温材料的导热系数及管道直径 参考表8 5选择保温层厚度 4 保温形式及热载体的选择1 保温形式 除一般绝热保温外 有时还采用夹套保温或伴热管保温 物料凝固点 或熔点 50 时采用伴热管保温 150 采用夹套保温 2 热载体的选择 常用的热载体有热水 蒸汽 烟道气 热空气 高温时用联苯混合物 熔盐 2020 2 12 设计概论与化工制图 18 二 管道的热补偿1 管道的热变形与热应力 管道的热膨胀 冷缩 L L t 若管道不能自由伸缩 将产生热应力 应力大小可由下式计算 E E t2 管道的热补偿1 自然热补偿 利用管道部置时的自然弯曲来吸收热伸长量 此弯段称自然热补偿器有L形有Z形 自然热补偿可不用补偿器 简单经济 2020 2 12 设计概论与化工制图 19 2 补偿器补偿 自然补偿达不到要求时 要采用补偿器补偿 常见的补偿器有 形和U形两种 形补偿器应用最多 优点耐压可靠 补偿能力大 制造方便 缺点尺寸大 流体阻力大 安装时要预拉伸或预压缩 2020 2 12 设计概论与化工制图 20 第四节管架的设计 一 管架的主要形式及选择1 固定支架 不允许管道有任何位移 2 导向支架 允许管道在轴向或垂直方向位移 3 滑动支架 允许管道在平面上有一定位移 4 弹簧支吊架 允许管道在垂直方向位移 5 吊架 允许管道有较小的水平 垂直方向位移 6 型钢吊架 吊在梁或楼板下 7 墙架柱架 用于沿墙 沿柱布置的管道 8 地面支架 标高在2 5米以下时采用 9 管托 用于铅管 聚氯乙烯管的支承 2020 2 12 设计概论与化工制图 21 二 管架宽度计算W f n s A三 管架间距与管道间距1 管架间距 附录7提供了固定支架 活动支架间距 2 管道间距 附录8附录9列出了管道间距 四 管道支吊架负荷计算1 活动支吊架负荷计算 Q q L2 弹簧支吊架负荷计算 Q q L3 固定支架 Q q L 2020 2 12 设计概论与化工制图 22 第五节生产系统管道布置要求 一 几种常见设备的工艺配管1 泵的管道布置 泵的吸入管要短 直 阻力小 避免突然缩小直径 吸入管的直径不应小于泵的入口 当泵的吸入口为水平方向时 吸入管道上应配置偏心异径管 管顶取平 以免形成气袋 泵的排出管一般均设止回阀 旁路管 往复泵 齿轮泵 旋涡泵在排出管设安全阀 蒸汽泵 计量泵 非金属泵入口处设过滤器 2020 2 12 设计概论与化工制图 23 2 塔的管道布置1 管口方位人孔 设在安全方便的操作侧 面对过道 回流孔 设置在配管区180 的地方 塔顶出汽孔 靠近人孔的操作平台 再沸器接口 出口在2a 范围 入口避开封液板 仪表口 温度计压力计液位计在操作平台上方 2 塔的配管塔平面配管 在人孔 90 270 扇区不排管 塔立面配管 主要反映管道 平台的标高走向 2020 2 12 设计概论与化工制图 24 3 容器的管道布置1 管口方位立式容器 分操作侧面和配管侧面 操作侧面有加料孔 视镜 压力表 温度计 人孔 气孔在顶部 出料孔在底部 卧式容器 液体 气体进口在一端的顶部 液体出口在另一端的底部 蒸汽出口则在液体出口的顶上 人孔可在顶上 侧面或封头中心 2020 2 12 设计概论与化工制图 25 2 管道布置立式容器 两设备一般不用直管连接 进料管设在设备前部 出料管在底部中心引出 卧式容器 管口大多在一条直线上 阀门大多装在管口上 2020 2 12 设计概论与化工制图 26 4 换热器的管道布置1 管口布置和流体流动方向管壳式换热器已标准化 有系列产品可供使用但管口大小 方位和安装结构由设计人员决定见图8 17a b c d e f 2 换热器的配管管箱面对操作通道 封头对管廊 仪表 阀门应靠进换热器 能在通道上操作 换热器两端和法兰周围应留出足够空间 2020 2 12 设计概论与化工制图 27 二 放空1 管道上放空管道最高点应设置放空阀 管道最低点应设置排空阀 放空管直径一般取DN20 40mm 2 设备上放空放空管装在顶部能将气体放尽的位置 排空管装在底部能将液体放尽的位置 放空管直径一般取DN20 50mm 2020 2 12 设计概论与化工制图 28 三 取样 取样口应设在操作方便 有代表性的地方 应装两个阀 易采用针形阀 高温取样应设冷却器 四 吹洗 吹洗管半固定和固定两种 半固定为一短管 在吹洗时临时接上软管通入吹洗介质 五 双阀的设置 起动频繁时应设置双阀 特殊要求应设置双阀 2020 2 12 设计概论与化工制图 29 第六节管道布置图 管道布置图又称配管图或管道安装图 它表示车间内外设备间管道的连接 阀门 管件及控制仪表等安装情况的详图 连同工艺管道一览表管架表一起供施工安装使用 2020 2 12 设计概论与化工制图 30 一 有关资料准备1 带控制点工艺流程图 满足工艺要求 2 总平面图 了解公用工程车间位置 3 车间建筑图 了解门 窗 柱 梁 楼梯位置 4 车间设备布置图 以设备布置平剖面图为据 5 设备图 根据设备管口安装不同管道与管件 6 梁板布置图和节点详图 管道穿过楼板位置 二 管道及配件安装设计的图例代号见附录10表1 2 3 4及GB140 141 9 2020 2 12 设计概论与化工制图 31 三 管道布置图的内容及表示方法1 平 剖面配管图1 251 501 100 1 平 剖面配管图的表示方法 建筑物 构筑物 墙 柱 门 窗 孔 洞 沟 坑 用细实线画出 标注总体 定位 高度尺寸 细实线画出设备的轮廓 标注位号 管口代号 用粗实线画出管线 标注管径管材 物料代号 用细实线画出所有阀门 标注代号规格 以设备中心线 设备管口法兰 建筑物轴线 墙 2020 2 12 设计概论与化工制图 32 壁为准 标注管道的定位尺寸 进出车间管线应注明从何而来 到何而去 列出工艺管道一览表 2 管道在各个视图的表示方法立管弯头三通3 伴随管 夹套管的表示方法伴随管夹套管4 其它情况的表示坡度管架在图纸右上方阀门 介质 管材 仪表的代号表 2020 2 12 设计概论与化工制图 33 2 透视图该图是按轴侧投影原理绘制的一种局部立体图样 立体感强 容易识读 利于施工 表示方法1 设备可画外形 或只绘进出口和设备中心线 2 用粗实线画出管线 标注管段号 物料号 管材 管径 标高 绘出管件阀门 2020 2 12 设计概论与化工制图 34 3 管段图表达一个设备到另一个设备间一段管及所属管件 阀门 仪表 控制