化工管路设计基础管子管件与阀门管路设计步骤三.docx

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化工管路设计基础管子管件与阀门管路设计步骤三

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）

管子类别适用场合

铸铁管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）

阀门类别功能与用途

闸阀可切断和调节流量；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换向用，用于含悬

浮物和固体杂质的管路（低温）。

DN＜200㎜

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）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φ57×3.5mm和φ57×4.5mm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。

（二）管路设计步骤

⑴选择管材

⑵选择介质流速

⑶确定管径

⑷确定管子连接方式

⑸选择阀门、管件

⑴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

⑵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

⑶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。

⑷确定管子连接方式

①根据管材、管径、介质性质、压力、用途及使用状态确定

②如Φ≯38mm时采用丝扣连接

③Φ45mm以上用对焊连接

④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

⑤法兰连接检修方便、广泛适用，但费用较高

⑸选择阀门、管件

①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

②只需切断时用球阀、旋阀、闸阀

③需调节流量或压力时用节流阀、截止阀

④气体或大管且要求不严时用选蝶阀

⑤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）管路的胀缩补偿

1、补偿原理

管路的热伸长量计算式

管路安装时的最高温度，℃，

管路工作时的最高温度，℃

管路长度，m,

管材的线膨胀系数，/℃

热伸长量，m

2、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

①常用“Π”型、“Ω”型、“波型”、“填料式”等

②“Π”型、“Ω”型常用在蒸汽管路上

③“波型”用在管径较大的管路中

④“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

⑴合理选材，从根本上防止腐蚀的发生

（所选的材料必须耐腐蚀，并优先考虑各种塑料管材）

⑵涂层防腐，工厂里大量使用

⑶衬里防腐，如衬橡胶、衬铅、衬不锈钢、衬塑料等

⑷电化学防腐

⑸腐蚀剂防腐，即加缓蚀剂

⑹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：

介质

水

蒸汽

压缩空气

真空

酸

碱

油类

污水

排（废）气

主物料

涂色

绿

白

深蓝

灰

红白圈

粉红

棕色

黑

黄

红

3、管道的保温措施

⑴在管外包覆绝热材料（按需要查手册选取）

⑵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。

⑶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λ＜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。

确定保温层的厚度。

（六）管架设计

一般室外管路较长，往往要穿过马路、厂房及其它构筑物，需要架空或敷设在地沟里。

而且都要把许多管路集中排列放在专门支承管路的管架上。

管架还分上、下几层，室内管路一般都是利用厂房的柱子、墙壁、楼板以及机械设备本身的构件来支撑、吊挂等方法来固定管路

此处插入工艺设计例案-带控制点的工艺流程