化工管路设计基础管子管件与阀门管路设计步骤三

1、第二节化工管路设计基础（一）管子、管件与阀门（二）管路设计步骤（三）管路阻力计算（四）管路的胀缩补偿（五）管道的防腐、标志及保温( 六 )管架设计（一）管子、管件与阀门1、化工用管（见下表）管子类别铸铁管适用场合常用作埋于地下的给水总管及污水管，化工厂用来输送碱液及硫酸硅铁管高硅铁能输送强酸，含钼的抗氯硅铁可输送各种含量、温度的盐酸无缝钢管可输送有压力的物料、水蒸气、高压水、过热水以及可燃性和有爆炸危险的有毒性的物料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的管道管子类别适用场合有色金属管铜管多用作低温管道（泠冻系统）、仪表的测压管线或传送有压力的流体（如油

2、压和润滑）铝管输送浓硝酸、醋酸、甲酸等物料，铅管常用作硫酸或酸性物料管道。衬里钢管输送腐蚀性介质非金属管陶瓷管常用作排除腐蚀性介质的下水和通风管道，硬聚氯乙烯管可输送各种酸类、碱类和盐类2、化工管路常用阀门（见下表）阀门类别闸阀功能与用途可切断和调节流量；用于各种气体和液体管路上，但不宜用于含固体物的流体管路，也不宜用于输送腐蚀性流体的管路。其尺寸较大、价格高截止阀可调节流量；应用广泛，不适于带颗粒和粘度较大的介质。其公称直径 200 节流阀可节流，调节流量和压力； 主要用于仪表调节流量和节流用， 也可作取样用， 不适用粘度大和含固体颗粒的介质。其公称直径25 旋阀可制成三通或四通路阀门作分配

3、换向用，用于含悬浮物和固体杂质的管路（低温）。 DN200 球阀与旋阀相仿， 但小，不能作调节流量用。 适用于低温高压及粘度大的介质和要求开关迅速的部位隔膜阀可调节流量；适用于酸、碱性和带悬浮物的介质。但橡胶膜的材质不适用高于60及有机剂和强氧化剂的介质针形阀特用于高压操作和要求精确调节流量的管路止逆阀其作用是防止倒流。 故在锅炉进水、 往复泵的进出口管路上设止逆阀安全阀能使设备自动泄压而防止超压爆炸；一般用在锅炉上减压阀能自动将高压减为低压； 通常用于加压水蒸气和压缩空气管路上疏水器其作用是排除泠凝液而不让气体排出；一般用于蒸汽管路上或蒸汽加热器的泠凝水排除管路上。（1）碟阀（2）隔膜阀（3

4、）旋塞阀（4）减压阀（5）闸阀球阀（6）疏水阀（7）疏水阀（8）直通式闸阀（9）自封式旋塞阀（10）直通式止回阀（11）截止阀（12）安全阀3、化工管路常用管件（见下表）管件名称适用场合弯头改变流向；其规格有45°、 60°、 90°、 180°三四通管路分流异径管改变管径活接头直管连接处法兰盖、盲板封闭管路（1）弯头（2）三通管（3）活接头（4）异径管（5）螺纹接头，法兰及垫片，金属法兰4、管道连接方法（见下表）连接方法特点与使用场合焊接成本低、方便、可靠；特别适用于大口径的长管道连接，但拆装不便螺纹连接结构简单、装拆方便；主要用于小直径的水煤气钢管的

5、连接，在化工厂只用于上下水、压缩空气管道的连接。法兰连接强度高、装拆方便、密封可靠；适用于各种温度、压力的管道，但费用较高其他连接如承插式、填料函式连接等5、公称直径与公称压力公称直径用符号 DN或 DN表示，它与管子的实际内径相近，但不一定相等。凡是同一 DN的管子，外径必定相同， 但内径因壁厚不同而异。 例如 57×3.5mm 和 57×4.5mm的无缝钢管， DN均为 50mm，但内径却分别为 50mm48mm。目前水煤气钢管的 DN用英寸表示，如 2" 表示 DN2英寸。公称压力符号为 PN或 PN，是管道、管件、阀门在一定温度范围内的最大允许工作压力。（

6、二）管路设计步骤选择管材选择介质流速确定管径确定管子连接方式选择阀门、管件选择管材考虑输送介质（如腐蚀性、含固体颗粒与否等） 、流动状态、温度等因素，参照材料价格和供应情况，同时满足经济、安全性，决定采用何种材质。如清水类介质选碳钢即可。腐蚀性强的物料选耐腐材料或衬耐腐衬里的钢管。工作温度、压力不大的场合可用塑料管选择介质流速根据介质、输送状态及设备流量， 从有关管内流体常用流速表中选取经济合理的流速确定管径利用管径公式计算， 也可通过流速 - 流量 - 管径算图估算， 有时应直接根据设备接管资料确定。确定管子连接方式根据管材、管径、介质性质、压力、用途及使用状态确定如 38mm时采用丝扣连接

7、45mm以上用对焊连接小直径水、煤气管和上下水管、压缩空气管等，且温度、压力都不高可用螺纹连接法兰连接检修方便、广泛适用，但费用较高选择阀门、管件要考虑流体特性、工作压力、要求功能 （如流量调节、切换、控制等） 、阻力损失 和安全因素只需切断时用球阀、旋阀、闸阀需调节流量或压力时用节流阀、截止阀气体或大管且要求不严时用选蝶阀管件材质一般与连接的管子相一致，但牌号不一样（三）管路阻力计算计算的目的：一是根据介质流量及允许的压力降来确定管径( 初步设计阶段 , 带有一定的盲目性)。二是根据管径和流量来验算压力降, 核算所选泵、风机 等输送设备及标高是否合理（一般在布置设计后核算）（四）管路的胀缩补

8、偿1、补偿原理管路的热伸长量计算式LaL (t 2t1 )t1 管路安装时的最高温度，t2 管路工作时的最高温度，L 管路长度， m, a 管材的线膨胀系数，/ L 热伸长量， m2、补偿方法为解决管路的热胀泠缩问题， 通常在固定支架间将管段弯成“ L”型或“ Z” 型（见下图），这样直管段的热伸长，由与其垂直的管段的弹性变形来补偿（ 1）管路位移补偿（ 2）补偿器补偿常用“ ”型、“ ”型、“波型”、“填料式”等“ ”型、“ ”型常用在蒸汽管路上“波型”用在管径较大的管路中“填料式”多用于铸铁管路和其他脆性材料管路中（五）管道的防腐、标志及保温1、管道的防腐合理选材，从根本上防止腐蚀的发生（

9、所选的材料必须耐腐蚀，并优先考虑各种塑料管材）涂层防腐，工厂里大量使用衬里防腐，如衬橡胶、衬铅、衬不锈钢、衬塑料等电化学防腐腐蚀剂防腐，即加缓蚀剂对于埋地管道，采用沥青防腐层防腐2、管道的标志常见的管道涂色标志如见下表所示：介水蒸汽压缩空真空酸质气涂绿白深蓝灰红白色圈3、管道的保温措施碱油类粉红棕色污排（废） 主水气物料黑黄红在管外包覆绝热材料（按需要查手册选取）伴热管或夹套管保温适于保温材料不能满足保温要求的场合， 管路长度尽可能在 1Km以下。当输送凝固点小于 50的腐蚀性、热敏性介质时，用伴热管保温。当输送凝固点高于 50时，用夹套管保温。电热带保温适用于周围无蒸汽管道 , 而且介质无防火防爆要求的加热保温系统。随着耐热绝缘材料的发展 , 电热带保温逐渐增加了经济性 , 国外已得到了广泛的应用。4、绝热材料要求所选材料导热系数低，即 0.21W/(m) ，吸水性差，坚固耐用，密度小价廉易得，加工安装方便。考虑输送介质温度和绝热材料粘结剂的耐热温度。 保温材料不腐蚀管子。 如含高的水泥珍珠岩不能用于不锈钢管的保温。 保温材料不易被物料腐蚀。 高温管道上先覆以耐热性较高的保温材料，然后再覆耐热性差而导热系数小的保温材料。保温层外应包铁皮、铝皮、铝塑复合膜、铁丝网、水泥、织物或油毛毡等作保护层。确定保温