化工设计概论与化工制图课件--第八章 管道设计

18:49设计概论化工制图2020/2/3化工设计课件1设计概论与化工制图18:49设计概论化工制图2020/2/3化工设计课件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18:49设计概论化工制图2020/2/3化工设计课件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18:49设计概论化工制图2020/2/3化工设计课件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18:49设计概论化工制图2020/2/3化工设计课件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。18:49设计概论化工制图2020/2/3化工设计课件62、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。18:49设计概论化工制图2020/2/3化工设计课件73、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。18:49设计概论化工制图2020/2/3化工设计课件84、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。18:49设计概论化工制图2020/2/3化工设计课件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。18:49设计概论化工制图2020/2/3化工设计课件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。18:49设计概论化工制图2020/2/3化工设计课件112、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。18:49设计概论化工制图2020/2/3化工设计课件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。18:49设计概论化工制图2020/2/3化工设计课件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。18:49设计概论化工制图2020/2/3化工设计课件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18:49设计概论化工制图2020/2/3化工设计课件153、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)218.18vwd18:49设计概论化工制图2020/2/3化工设计课件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。3m18:49设计概论化工制图2020/2/3化工设计课件173、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。18:49设计概论化工制图2020/2/3化工设计课件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ΔL=α·LΔt.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:σ=Eε=αEΔt2、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。18:49设计概论化工制图2020/2/3化工设计课件192)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Π形和U形两种Π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。18:49设计概论化工制图2020/2/3化工设计课件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。18:49设计概论化工制图2020/2/3化工设计课件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‧L18:49设计概论化工制图2020/2/3化工设计课件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。18:49设计概论化工制图2020/2/3化工设计课件232、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。18:49设计概论化工制图2020/2/3化工设计课件243、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。18:49设计概论化工制图2020/2/3化工设计课件252)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。18:49设计概论化工制图2020/2/3化工设计课件264、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。18:49设计概论化工制图2020/2/3化工设计课件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。18:49设计概论化工制图2020/2/3化工设计课件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。18:49设计概论化工制图2020/2/3化工设计课件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。18:49设计概论化工制图2020/2/3化工设计课件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