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1、煤气管道设计性 -弟一章煤气管道的设计1、管径的选择：管径的确定首先根据煤气流量及允许的阻力损失，选定合适的流速然后决定管径。2、压力损失的计算：a. 摩擦阻损按下式计算：v2y 273 t H=A斯x-27T曲水式中入一摩擦系数：钢材管采用0.030.04水泥或衬砖管取0.050.06. D一管道直径MV一煤气流速M/SeC0-煤气重度kg/NM3（高炉煤气为1.3焦炉煤气为0.45发生炉煤气为1.16 混合煤气需按其组成另行计算）g一重力加速度9.81 / SeC2t 一煤气温度3035Cv2，对高炉煤气H=0.0022万 MM水柱/Mv 2对焦炉煤气H=0.00076万，MM水柱/M对混
2、合煤气（各种发热量）的H值列表如下：（高炉煤气按900kcae/NM3及1.3kg/NM3,焦炉煤气按4300kcae/NM3及0.45kg/NM3计算的）各种发热量的混合煤气H值表表发热量kcae/M 3温度C重度kg/NM3HMM水柱/M备注1150301.236v 20.00208 D1200. .1.226v 20.00206 D1400 1.175v 20.00197 D1800 1.074v 20.00180 D2000 1.026v 20.00172一D2200 0.9770.00164 D对压力较高的煤气还应计算压力校正系数V 2y273 +110000MM水柱H=入X X2
3、gD27310000 + P式中P一煤气工作压力MM水柱。煤气的重度可由组成的体积百分比按下式计算：Y= 0.01(1.977Co2+1.539H2 S + 1.261CmHn+1.429O2 + 1.25Co + 0.09H2 + 0.717CH4 + 1.251N2)kg/NM3273当煤气温度为tC时其重度 Y t=Yo 273 + kg/M3混合煤气的重度可按下式计算：丫=高炉煤气的重度X体积百分比数+焦炉煤气的重度X体积百分数b. 局部阻损通常按总摩擦阻损的1015%计算，主要是弯头，异径管闸阀和流量孔，其 详细计算如下：一般闸阀以煤气管道的当量长度来计算：H= v 2y 2gD27
4、3 +1X273表2闸阀直径D50060070080090010001200130014001500当量长度50D61D78D85D97D100D135D148D162D176D流量孔阻损按3050MM水柱计算， 其它弯头三通等采用下列公式：式中，一局部阻损系数(见44、45、46页)C.影响阻损的几个原因：煤气温度越高体积增大，阻损也相对增加.含灰越多摩擦阻损越大，因之含尘量越小越好 焦炉煤气中的萘焦油等易沉积于管壁上减小管道的有效断面，因之含萘量要在0.05g/NM3左右亚应在生产时定期用蒸汽吹刷。3、跨距计算：用于薄壁煤气管道上的跨距按简支糅公式计算，一般的跨距可按47、48、49页I.
5、II.III类负荷选用特殊情况下需另作计算。跨距按下列原则计算：正常操作时冷凝水负荷的选用，祖900直径以下水高按100MM考虑，祖100以下管子按充满水计算祖1500直径以下水高按150MM考虑祖1600直径以上水高按200MM考虑当排水器之排水管堵塞事故负荷时的冷凝水高为:当管径小于或等于500时按充满水计算。当管径大于500时按500计算。附加荷重的考虑：按实有的附加管道的重量加上今后予加的管道重量等于总的附加负 荷。予加的管道重量是按（煤气管金属+操作冷凝水重）的20% .因此当坡度0.005时 煤气管道的跨距可按挠度 f=M计算，荷重按操作负荷计算其管壁应力一般在6001300kg/
6、cm2以下，当发生事故时，冷凝水高度增高道500MM,这时的管壁暂时应力部大 十 kl于1800kg/cm2此时的挠度可降至。a .没有附加负荷时的跨距计算.（当f 0.004800l f时， 0.0056005、推力计算：管道由于温度变化而引起的伸缩为： i=A（t-t2）0.012 mm/M式中：入一膨胀系数，钢取0.000012J 一管壁最高温度（考虑通蒸汽时及夏天受太阳照射时的最高温度）一般 1采用60 rt2一按各地冬季最低平均温度采用（如一20C）例如最高温度为60C最低温度为一20C时 1=0.000012乂80 = 0.96曲川这些伸缩由膨胀器承受，由于膨胀器的刚度而产生的弹性
7、回击力，就对固定支架发生推力S0 一般所用膨胀器是鼓型的，因之内部煤气压力也对固定支架发生推力，内部煤气压力所 产生的力有两个，即盲板力H和鼓形段上的力P，有关S.H.P之 数值见53 54至55页。采用时，煤气计算压力是以在加压机后为0.2kg/cm2.加压机之前为0.1kg/cm2计算的。S值的计算：S=膨胀器的级数xs。S0一是膨胀器一级伸缩1cm之力。a. 中间固定支架（见图）当管径相等i产i2时p1=p2 ,h1=h2F -S +P +HF -S +H +P1 十匚十少上i2十匚+_17A.A.A.A.FF1-F2若两边管径相同，则理论上F应等于0,但考虑到不均衡的情况，推力可取1/
8、4S1或1/4S2 （取大数）b. 90C弯头固定支架（见图）F1=S1+P1+H1+5推力取上述F,f2.c. 一般角度弯头固定支架（见图）F S +P +HF S +P +H+XXXA.轴向推力为F1-F2 COS a横向推力为 F2.Sinad. 三通处固定支架（见图）轴向推力为1/4S或i/4S2 （假定管径相等）横向推力为F3S3+P3+H36. 自由膨胀的计算：煤气管道在设计中尽可能利用自由膨胀，自由膨胀的计算方法较正确的是利用弹性中 心的公式计算。但由于弹性中心法计算时比较复杂，为简化计算现利用悬梁计算公式加以修 正经过了多次的核算基本上符合弹性中心计算的结果，因此今后在计算自然
9、补偿的推力时， 拟采用修改后的公式，并在实践中进行考验。a 当 i i 2a=90C 时，_ 2ENlF l23kg2 ENl1= T13“C”点弯头处的应力kg1.5Vl EdAc (0.5l：)2(1+k)b.当 i i2a 9Oo 时2 cm_ 2EJVl(l cos d )3F1照上式类推.“C”点处的管壁应力1.5Vl EdA b=(0.5l 2)2以上式中：,k +1k + 3(-)+)cotasinak +111kg/cm2lK=广之比一定要等于2或小于2的情况下V2才能适用于计算方法。d一管直径cm.7.扭力计算：a. 当煤气管道上敷设其它管道如焦炉煤气管，氧气管，蒸汽管及复水
10、管等，如果上述 管道敷设的位置，在煤气管道一侧，则其对管道本身产生扭转力矩，因此必须考虑管道上因 敷设其它管道而引起管道强度问题的验算。b. 如果煤气管道上所敷设的其它管道是对称的，则应以外加负荷较大的一边作为计算 外加负荷，对管道本身的扭力。c. 管道上敷设的其它管道对管道的本身，所产生的扭力为纯剪应力，必须小于制成管 道的钢材所规定的许可剪力。d. 由下列公式可求管道因受附加扭转力矩时，管道产生的最大剪应力ST=ScZ0式中：T一外加负荷对煤气管道中心的扭转力矩.Kg-cm2Sc 一最大剪应力kg/cm2Zo 一 极截面模数(按下式求)cm3_ n(D 4 D 4) Zo=16 D -1cm3D1煤气管道外径cmd2煤气管道内径cm
