《第九章化工管路设计》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第九章化工管路设计（39页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、 第九章第九章 化工管路设计化工管路设计 一一. . 概述概述1.1.管路设计的内容：管路设计的内容：（1 1）管径的设计。）管径的设计。（2 2）管道的选材及其规格选用。）管道的选材及其规格选用。（3 3）接管方式的选择。）接管方式的选择。（4 4）管件的配用。）管件的配用。（5 5）阀件的选择。）阀件的选择。（6 6）管架的设计）管架的设计（7) 7) 管道的配置管道的配置 2. 2. 管路的模型设计：管路的模型设计： （1 1）给人以一种直观、真实的空间概念。）给人以一种直观、真实的空间概念。 （2 2）模型的制作过程可随时发现工艺问题。）模型的制作过程可随时发现工艺问题。 （3 3）为
2、设计人员提供一个预实习的机会。）为设计人员提供一个预实习的机会。 （4 4）为施工人员提供实物模型，加速理解设计意图）为施工人员提供实物模型，加速理解设计意图. . （5 5）为操作工人进行预培训。）为操作工人进行预培训。 3. 3. 管路布置图及其说明管路布置图及其说明（1）管路配置图（配管图）（2）管架图。（3）楼板墙基穿孔图。（4）管架预埋螺栓位置图。（5）管道施工说明。 4. 4. 管路设计应充分满足的条件管路设计应充分满足的条件：（原则）（原则）（1）满足工艺条件；（ 2）保证安全生产；（3）便利操作维修；（4）节约管材管件；（5）布置整齐美观。5 5管道设计的基础资料（依据）管道设
3、计的基础资料（依据） （1）施工流程图施工流程图 （2 2）平面布置图和立面布置图）平面布置图和立面布置图 （3 3）设备施工图）设备施工图 （4 4）物料衡算和热量衡算）物料衡算和热量衡算 （5 5）工厂地质情况（地下水位及冻结层的深度）工厂地质情况（地下水位及冻结层的深度） （6 6）地区气候条件）地区气候条件 （7 7）其他（锅炉房蒸汽压力和压缩空气压力）其他（锅炉房蒸汽压力和压缩空气压力）二二. . 管道的设计管道的设计1.1.管径的计算和选择管径的计算和选择 （1）工艺计算法 M=E+PA M:每年生产与原始投资费用之和 E:每年生产消耗于克服管道阻力的能量费用 A:管道材料安装和检
4、修维护费用的总和（设备费用） P:每年消耗部分，以占设备费用%表示 经验式 d=11.4 0.207 0.033qv0.38P100-0.207 d:管内径mm qv:操作条件下流体的体积流率m3/h :流体运动粘度mm2/s P100:每百米管长允许压力降，kPa （2）图表法 根据流量、经济流速、查表得管径 2. 2.管道的规格和选材管道的规格和选材（1 1）管道的规格）管道的规格 公称制： 公称压力PN（Pg） 例如Pg=1.6, 2.5MPa 公称直径DN（Dg） DN50管子 573.5， 574， 573 英寸制： 1/2 3/4 1 10 2. 2.管道的规格和选材管道的规格和选
5、材（2 2）管道的材料）管道的材料铸铸铁铁管管：埋埋于于下下地地的的管管道道，用用于于浓浓硫硫酸酸、液液碱碱（常常温）及地下污水管。温）及地下污水管。 焊焊接接管管：（白白铁铁管管、黑黑铁铁管管、镀镀锌锌管管）用用于于供供水水、煤气、低压蒸汽等，温度低于煤气、低压蒸汽等，温度低于135135。 无缝钢管：用于有压力的场合和易燃、易爆及有害介质。无缝钢管：用于有压力的场合和易燃、易爆及有害介质。不锈钢管：用于有压力的场合，易燃、易爆场合，有卫生要求不锈钢管：用于有压力的场合，易燃、易爆场合，有卫生要求 的场合及有害介质和腐蚀性介质的场合及有害介质和腐蚀性介质非金属管：用于腐蚀性介质，不适应高温场
6、合。非金属管：用于腐蚀性介质，不适应高温场合。 （聚氯乙烯管（聚氯乙烯管 P.V.C. P.V.C. 聚丙烯管聚丙烯管 . .P.P.P.P. 环氧树脂玻璃钢管，酚醛树脂玻璃钢管等）环氧树脂玻璃钢管，酚醛树脂玻璃钢管等）有色金属管：用于一些特殊场合，深冷、防腐蚀等。有色金属管：用于一些特殊场合，深冷、防腐蚀等。3.3.管道的表示方法管道的表示方法（1 1）图纸和图幅）图纸和图幅 ： 多多层层建建筑筑、须须按按层层次次或或按按不不同同标标高高，分分绘绘几几张张平平面面图图，立立面图则根据需要分若干剖视表示，比例面图则根据需要分若干剖视表示，比例1:25,1:50(1:25,1:50(常用）常用）
7、 1:100 1:100。图幅采用。图幅采用0 0号图，比较简单的也可用号图，比较简单的也可用1 1或或2 2号图。号图。（2 2）管线）管线 ： 单线法 双线法（3 3）管道尺寸表示）管道尺寸表示 管道布置图上应标注定位尺寸，平面定位尺寸以建筑物的轴线、设备中心线、设备管口中心线等作为基准，单位为mm(单位不注） 管道间距指两管中心线尺寸 管道标高以管底与基准面（室内地坪、装置地坪）之间的距离，单位为m(单位不注） 多层厂房中的管道标高，可用楼板面，以相对标高标注。如+3.5 若以管中心为基准，标高数字前加注符号CL。如CL+4.2 一般直接与设备管口联接的管道可以不注标高3.3.管道的表示
8、方法管道的表示方法（4 4） 管道代号：管道代号： 1084-Zc-1011aP-T1301-80-B2A-H +3.50 (EL3.5)3.3.管道的表示方法管道的表示方法 （5） 管道交叉： （6） 管道的连接形式：此管在前此管在前此管在前螺纹法兰承插焊接（7） 管道的重叠： （8） 管道的弯折和分流： 1，212平面立面4.4.阀件的规格及选择阀件的规格及选择（1 1） 阀件的规格阀件的规格 PNPN（PgPg） DNDN（DgDg）（2 2） 常用的阀件：常用的阀件：（球阀、闸阀、截止阀、止回阀、球阀、闸阀、截止阀、止回阀、 隔膜阀、安全阀等）隔膜阀、安全阀等）（3 3） 选阀的依据：
9、（选阀的依据：（a a）流体特性流体特性 （b b）操作功能操作功能 （c c）管道尺寸管道尺寸 （d d）管道阻力管道阻力 （e e）流体的温度压力流体的温度压力 （f f）阀件的材质阀件的材质J41W-40P DN50NN1002-15-4.0K1CCL.EL4.600CL.EL5.200PG1003-50-4.0K CL.EL.6.000EL.4.900Z41W-40P DN15CL.EL6.450EL 6.200CL.EL4.400R-101工艺管线平（竖）面布置图工艺管线平（竖）面布置图图号图号比列比列设计阶设计阶段段1：331BA2700600400PG1004-20-4.0K1
10、BOP.EL4.300尾气去装置总管，有建设单位现场接PF.EL4.1001:505.5.管配件管配件（1） 弯头：用于改变管路的方向（2） 三通：用于管路的分流和设置旁路。（3） 短接：用于同径管道的连接。（4） 异径管：用于不同管径管道的连接。（5） 法兰：用于管道的连接。（6） 盲板：用于切断管道的流通。6.6.管法兰管法兰 按结构分类：按结构分类： （1 1）搭焊式法兰）搭焊式法兰 （2 2）对焊式法兰）对焊式法兰 （3 3）松套式法兰）松套式法兰 （4 4）螺纹式法兰）螺纹式法兰 按密封面分类按密封面分类 （1 1）平面法兰）平面法兰 （2 2）凹凸面法兰）凹凸面法兰 （3 3）榫槽
11、面法兰）榫槽面法兰 （4 4）梯形面法兰）梯形面法兰 （5 5）锥面法兰）锥面法兰三管道设计及安装的基本要求三管道设计及安装的基本要求1.尽可能明线铺设2.成列平行、走直线、少交叉3.转弯成直角、最好以一头为闷头的堵塞三通代替肘管或煨弯管，以便清理或添设支管。4. 并列管道上管件、阀件应错开安装5.在螺纹或焊接连接的管道上，应设置一些活管接。6.管道过人行道h2m，过公路4.5m，过铁路6m。7.管子应集中铺设，尤其是穿墙或楼板。8.管道过墙应开预留孔，过墙时加套管，环隙间应充满填料。9.阀件及仪表的安装高度考虑方便和安全10. 阀门 1.2m11. 安全阀 2.2m12. 温度计、压力计 1
12、.5-1.6m10.当管道改变标高或走向，应避免形成“气袋”或“液袋” 如不可避免，应设高点放空阀、低点放净阀。11.输送腐蚀性介质的管道法兰不得位于通道的上空。12.冷流体管（冷冻盐水）与热流体管应相互避开，聚氯乙烯与衬橡胶钢管应避开热管道。13.管道应避免经过电动机或配电板上空。14.醇、醚、醛或烃类液化气在管内流动会产生静电，应注意接地。15.铸铁管较脆，地下埋设应在0.7m以下。16.温度计在管道上的安装17. a 测温点应在流体流动稳定处，不应在死角。18. b 热电偶套管应超过管中心线5-10mm，使温度计顶端在中心处。19. c 测温点最好在拐弯处，有较大的插入深度。 d 热电偶
13、应逆流安装、并斜交安装，避免与管道垂直。16.管道铺设应保持一定间距和坡度，具体值见相关手册17.管道强度及严密性（气密性）试验18. 强度试验采用液压试验，试验压力为1.25-1.5P（P为设计压力），真空管强度为0.2MPa。19. 气密性试验压力为1.0-1.15P（P为设计压力），真空管为0.1MPa，要求稳定30min。20.18. 管道试压后、开工前须进行吹扫。21.19. 管道涂色（参见有关手册）四单元设备的管道布置四单元设备的管道布置A 管廊上的管道布置管廊上的管道布置（1）大直径输送液体管道应靠近管架柱子或在管架柱子的上）大直径输送液体管道应靠近管架柱子或在管架柱子的上方方（
14、2）对于双层管廊，热的管道布置在上层，液体、冷的、有）对于双层管廊，热的管道布置在上层，液体、冷的、有腐蚀性介质的管道布置在下层。腐蚀性介质的管道布置在下层。（3）低温冷冻管道、液化石油气管道不宜布置在热管道上方）低温冷冻管道、液化石油气管道不宜布置在热管道上方或紧靠不保温的热管道。或紧靠不保温的热管道。（4）在布置管廊的管道时，要同仪表专业协商，为仪表槽架）在布置管廊的管道时，要同仪表专业协商，为仪表槽架留好位置。留好位置。B 塔的配管塔的配管（1）塔周围原则上分操作侧（或维修侧）和配管侧，操作侧）塔周围原则上分操作侧（或维修侧）和配管侧，操作侧主要有臂吊、人孔、梯子、平台，配管侧主要敷设管
15、道，不设主要有臂吊、人孔、梯子、平台，配管侧主要敷设管道，不设平台。平台是作为人孔、液面计、阀门等操作用。平台。平台是作为人孔、液面计、阀门等操作用。（2）塔顶出气管道应从塔顶引出，在塔的侧面直线向下布置。）塔顶出气管道应从塔顶引出，在塔的侧面直线向下布置。（3）塔底管道上的法兰接口和阀门，不要装在狭小的裙座内。）塔底管道上的法兰接口和阀门，不要装在狭小的裙座内。（以防操作人员在泄漏物料时躲闪不及）（以防操作人员在泄漏物料时躲闪不及）（4）为使阀门关闭后不积液，管道上的阀门宜直接与塔体开口相）为使阀门关闭后不积液，管道上的阀门宜直接与塔体开口相接。接。（5）进出料管道在同一角度有两个以上的进出
16、料开口时，不应采）进出料管道在同一角度有两个以上的进出料开口时，不应采用刚性连接，而应采用柔性连接。用刚性连接，而应采用柔性连接。C 容器配管容器配管（1） 容器底离地面较高，且有足够距离可以安装和操作阀门时，容器底离地面较高，且有足够距离可以安装和操作阀门时，排出管可在容器底中心引出，但设备直径不宜过大。排出管可在容器底中心引出，但设备直径不宜过大。（2）站在地面上操作的较高设备进入管的敷设方法见下图。）站在地面上操作的较高设备进入管的敷设方法见下图。（3）卧式槽的进出料口的位置应分别在两端，一般进料在顶部，）卧式槽的进出料口的位置应分别在两端，一般进料在顶部，出料在底部。出料在底部。D 泵
17、的配管泵的配管（1）吸入口管道应尽可能短，少拐弯，并避免突然缩小管径。）吸入口管道应尽可能短，少拐弯，并避免突然缩小管径。（2）吸入口管道的直径不应小于泵的吸入口。当泵的吸入口为水）吸入口管道的直径不应小于泵的吸入口。当泵的吸入口为水平方向，应配置偏心异径管，当吸入口为垂直方向，可设置同心异平方向，应配置偏心异径管，当吸入口为垂直方向，可设置同心异径管。径管。（3）泵的排出管上应设止回阀，止回阀应设在切断阀之前，停车）泵的排出管上应设止回阀，止回阀应设在切断阀之前，停车后将切断阀关闭，以免止回阀长期受压。后将切断阀关闭，以免止回阀长期受压。（4）往复泵出口一般应设安全阀，安全阀的排出口与吸入口
18、连通。）往复泵出口一般应设安全阀，安全阀的排出口与吸入口连通。E 换热器换热器（1）被冷凝或冷却介质应有上而下。）被冷凝或冷却介质应有上而下。（2）管道的布置应方便操作和不妨碍设备的检修。）管道的布置应方便操作和不妨碍设备的检修。（3）再沸器有两个升汽口时，升汽管应对称布置，否则会使管内再沸器有两个升汽口时，升汽管应对称布置，否则会使管内流量不等，热量分配不均。流量不等，热量分配不均。（4 4）再沸器抽出的液体为饱和液体，应控制管道的压降，以防产）再沸器抽出的液体为饱和液体，应控制管道的压降，以防产生汽液两相流，影响控制、测量仪表。生汽液两相流，影响控制、测量仪表。（5 5）当板式换热器的活动
19、端板侧设有进出口接管时，管道布置必）当板式换热器的活动端板侧设有进出口接管时，管道布置必须具有一定的柔性。须具有一定的柔性。F F 调节阀组调节阀组（1 1）调节阀应尽量靠近与其有关的一次指示仪表，便于手动操作）调节阀应尽量靠近与其有关的一次指示仪表，便于手动操作时能观察一次仪表。时能观察一次仪表。（2 2）调节阀应尽量正立垂直安装于水平管道上。）调节阀应尽量正立垂直安装于水平管道上。（3 3）调节阀组中隔断阀应选用闸阀、旁通阀应选用截止阀，但）调节阀组中隔断阀应选用闸阀、旁通阀应选用截止阀，但DN150mmDN150mm时，也可选用闸阀。时，也可选用闸阀。（4 4）检修调节阀时需要泄压和排液
20、，可在调节阀的上游与隔断阀）检修调节阀时需要泄压和排液，可在调节阀的上游与隔断阀之间的低点设排液闸阀。之间的低点设排液闸阀。五管道的保温、热膨胀及补偿五管道的保温、热膨胀及补偿1.保温的目的 a 减少设备和管道向周围环境散发或吸收热量而造成能量损失。 b 改善劳动保护条件和生产条件。 c 提高设备的防火等级。.五.管道的保温、热膨胀及补偿管道的保温、热膨胀及补偿3. 常用的保温材料常用的保温材料（1 1）纤维型：）纤维型： 玻璃棉、矿渣棉、岩石棉。玻璃棉、矿渣棉、岩石棉。（2 2）发泡型：）发泡型： 硅藻土、发泡混凝土、微孔硅酸盐。硅藻土、发泡混凝土、微孔硅酸盐。 （3 3）泡沫塑料：）泡沫塑
21、料： 泡沫玻璃、聚苯乙烯、聚氨基甲酸脂泡沫玻璃、聚苯乙烯、聚氨基甲酸脂（4 4）多孔颗粒：）多孔颗粒： 膨胀珍珠岩、膨胀蛭石、炭化软木膨胀珍珠岩、膨胀蛭石、炭化软木。4. 保温范围 a 凡表面温度高于333K以上的管道，都要保温，以防烫伤。 b 表面温度低于周围空气露点温度。（不保温将在表面产生凝结水） c 若管道内介质温度降低使流动困难，或者产生冷凝液使管道产生腐蚀者皆应保温。（若必要可加蒸汽伴管，再外加绝热层） d 由于环境温度影响，可能使管道内介质汽化而影响生产。六六. .管道保温厚度的计算管道保温厚度的计算经济厚度：设备、管道采用保温结构后年热损失值与保温工程投资费的年分摊率价值之和为
22、最小值时的保温厚度。要求表面温度厚度允许热损失厚度限制温降或温升厚度计算 （1） 经验选择 （查表） （2）保温经济厚度计算对于外径1m的管道、圆筒型设备D1：保温层外径（m)D0：管道外径(m)：绝热材料平均导热系数(kcal/m.h. )1：室外总给热系数(kcal/m2.h. ) 1= 0+6w1/2 w: 风速(m/s) 0：一般取10kcal/m2.h. Y：年运行时数(h) B：热能价格，元/百万大卡 tf：被绝热管道、设备的外壁温度 ta：周围空气温度A：保温材料综合价（包括施工安装）元/m2N：保温工程投资贷款年分摊率 （3 3）管道的热膨胀补偿）管道的热膨胀补偿 自动补偿自动补偿 回折管补偿回折管补偿( (波形补偿器）波形补偿器） 填料函补偿填料函补偿本章思考题本章思考题（1 1）化化工工管管道道设设计计的的依依据据，内内容容是是什什么么？（2 2）管道设计应充分满足哪些条件？）管道设计应充分满足哪些条件？（3 3）管管子子、阀阀门门、管管件件有有何何统统一一规规格格？ 如如何选择阀门？何选择阀门？（4 4） 在在什什么么情情况况下下要要对对管管道道进进行行保保温温或或热热补偿？热补偿的方法有哪几种？补偿？热补偿的方法有哪几种？
