管道的设计计算——管径和管壁厚度

管道的设计计算——管径和管壁厚度空压机是通过管路、阀门等和其它设备构成一个完整的系统。管道的设计计算和安装不当，将会影响整个系统的经济性及工作的可靠性，甚至会带来严重的破坏性事故。A.管内径：管道内径可按预先选取的气体流速由下式求得：=id8.1821⎟⎠⎞⎜⎝⎛uqv式中，为管道内径（）；为气体容积流量（idmmvqhm3）；为管内气体平均流速（usm），下表中给出压缩空气的平均流速取值范围。管内平均流速推荐值气体介质压力范围(Mpa)p平均流速（m/s）u0.3～0.610～200.6～1.010～151.0～2.08～12空气2.0～3.03～6注：上表内推荐值，为输气主管路（或主干管）内压缩空气流速推荐值；对于长度在1m内的管路或管路附件——冷却器、净化设备、压力容器等的进出口处，有安装尺寸的限制，可适当提高瞬间气体流速。例1：2台WJF-1.5/30及2台H-6S型空压机共同使用一根排气管路，计算此排气管路内径。已知WJF-1.5/30型空压机排气量为1.5m3/min排气压力为3.0MPa已知H-6S型空压机排气量为0.6m3/min排气压力为3.0MPa4台空压机合计排气量＝1.5×2+0.6×2＝4.2mvq3/min＝252m3/h如上表所示u=6m/s带入上述公式=id8.1821⎟⎠⎞⎜⎝⎛uqv=id8.18216252⎟⎠⎞⎜⎝⎛=121.8mm得出管路内径为121。mmB.管壁厚度：管壁厚度δ取决于管道内气体压力。a.低压管道，可采用碳钢、合金钢焊接钢管；中压管道，通常采用碳钢、合金钢无缝钢管。其壁厚可近似按薄壁圆筒公式计算：minδ=[]cnpnpdi+−ϕσ2式中，p为管内气体压力（MPa）；n为强度安全系数5.25.1～=n，取[σ]为管材的许用应力（MPa），常用管材许用应力值列于下表；ϕ为焊缝系数，无缝钢管ϕ=1，直缝焊接钢管ϕ=0.8；为附加壁厚（包括：壁厚偏差、腐蚀裕度、加工减薄量），为简便起见，通常当cδ＞6mm时，c≈0.18δ；当δ≤6mm时，=1mm。c当管子被弯曲时，管壁应适当增加厚度，可取='δRd20δδ+式中，为管道外径；0dR为管道弯曲半径。b.高压管道的壁厚，应查阅相关专业资料进行计算，在此不做叙述。常用管材许用应力不同温度下需用应力值[]σ（MPa）钢号壁厚δ（mm）≤20oC100oC150oC1011311310920133133131Ocr18Ni9Ti1401401401cr18Ni9Ti≤10140140140注：管路输气压力在1.5MPa以上时，管路材料推荐采用20#钢。例2：算出例1中排气管路的厚度。管路材料为20#钢公式minδ=[]cnpnpdi+−ϕσ2中n=2,p=3.0MPa,=121id如上表20＃钢150oC时的许用应力为131，即σ＝131ϕ＝1,C=1带入公式minδ=[]cnpnpdi+−ϕσ2＝1321131212132+×−××××=3.8mm管路厚度取4mm