化工设计概论PPT课件

1、1 第一节 概述 第二节 管道、管件及阀门的选用 第三节 管道压力降计算 第四节 管道热补偿设计 第五节 管道的绝热设计 第六节 化工管道的防腐与标志 第七节 管道布置设计 第六章 管道布置设计 第1页/共208页2 第八节 常用设备的管道布置 第九节 管道布置图的绘制 第十节 管道轴测图 第十一节 管架图与管件图 第十二节 管口方位图 第十三节 管段表及综合材料表 第六章 管道布置设计 第2页/共208页3第一节第一节 概概 述述教学内容：教学内容： 了解化工车间管道设计和布置的任务、要求和内容。了解化工车间管道设计和布置的任务、要求和内容。重点和难点：重点和难点： 重点了解化工车间管道设计

2、和布置的原则性要求。重点了解化工车间管道设计和布置的原则性要求。第3页/共208页41、确定车间中各个设备的管口方位和与之相连接的管段的接口位置。2、确定管道的安装连接和铺设、支承方式。3、确定各管段（包括管道、管件、阀门及控制仪表）在空间的位置。4、画出管道布置图，表示出车间中所有管道在平面、立面的空间位置，作为管道安装的依据。5、编制管道综合材料表，包括管道、管件、阀门、型钢等的材质、规格和数量。一、化工车间管道布置设计的任务第4页/共208页5（一）原则要求 应符合“化工装置管道布置设计规定” HG/T20549-1998 和 “石油化工管道布置设计通则” SH3012-2000 的规定

3、。1.符合生产工艺流程的要求,并能满足生产的要求。2.便于操作管理，并能保证安全生产；3.便于管道的安装和维护；4.要求整齐美观，并尽量节约材料和投资；5.管道布置设计应符合管道及仪表流程图的要求。二、化工车间管道布置设计的要求第5页/共208页6（二）具体要求1.物料因素(1)输送易燃易爆、有毒及有腐蚀性的物料管道不得铺设在生活间、楼梯、走廊和门等处，这些管道上还应设置安全阀、防爆膜、阻火器和水封等防火防爆装置，并应将放空管引至指定地点或高过屋面2米以上。(2)布置腐蚀性介质、有毒介质和高压管道时，应避免由于法兰、螺纹和填料密封等泄漏而造成对人身和设备的危害。易泄漏部位应避免位于人行通道或机

4、泵上方，否则应设安全防护，不得铺设在通道上空和并列管线的上方或内侧。二、化工车间管道布置设计的要求第6页/共208页7（二）具体要求1.物料因素(3)全厂性管道敷设应有坡度，并宜与地面坡度一致。管道的最小坡度宜为2。管道变坡点宜设在转弯处或固定点附近。(4)真空管线应尽量短，尽量减少弯头和阀门，以降低阻力，达到更高的真空度。二、化工车间管道布置设计的要求第7页/共208页8（二）具体要求2.考虑施工,操作及维修(1)永久性的工艺、热力管道不得穿越工厂的发展用地。(2)厂区内的全厂性管道的敷设，应与厂区内的装置(单元)、道路、建筑物、构筑物等协调，避免管道包围装置(单元)，减少管道与铁路、道路的

5、交叉。(3)全厂性管架或管墩上(包括穿越涵洞)应留有10%30%的空位，并考虑其荷重。装置主管廊管架宜留有10%20%的空位，并考虑其荷重。二、化工车间管道布置设计的要求第8页/共208页9（二）具体要求（二）具体要求2.2.考虑施工考虑施工, ,操作及维修操作及维修(4) (4) 管道布置应使管道系统具有必要的柔性。在保证管管道布置应使管道系统具有必要的柔性。在保证管道柔性及管道对设备、机泵管口作用力和力矩不超道柔性及管道对设备、机泵管口作用力和力矩不超出过允许值的情况下，应使管道最短，组成件最少。出过允许值的情况下，应使管道最短，组成件最少。(5) (5) 管道应尽量集中布置在公用管架上，

6、管道应平行走管道应尽量集中布置在公用管架上，管道应平行走直线直线, ,少拐弯，少交叉，不妨碍门窗开启和设备、阀少拐弯，少交叉，不妨碍门窗开启和设备、阀门及管件的安装和维修，并列管道的阀门应尽量错门及管件的安装和维修，并列管道的阀门应尽量错开排列。开排列。二、化工车间管道布置设计的要求第9页/共208页10（二）具体要求（二）具体要求2.2.考虑施工考虑施工, ,操作及维修操作及维修(6) (6) 支管多的管道应布置在并列管线的外侧，引出支管支管多的管道应布置在并列管线的外侧，引出支管时气体管道应从上方引出，液体管道应从下方引出。时气体管道应从上方引出，液体管道应从下方引出。管道布置宜做到管道布

7、置宜做到“步步高步步高”或或“步步低步步低”，减少气，减少气袋或液袋。否则应根据操作、检修要求设置放空、袋或液袋。否则应根据操作、检修要求设置放空、放净管线。管道应尽量避免出现放净管线。管道应尽量避免出现“气袋气袋”、“口袋口袋”和和“盲肠盲肠”。(7) (7) 管道应尽量沿墙面铺设，或布置在固定在墙上的管管道应尽量沿墙面铺设，或布置在固定在墙上的管架上，管道与墙面之间的距离以能容纳管件、阀门架上，管道与墙面之间的距离以能容纳管件、阀门及方便安装维修为原则。及方便安装维修为原则。二、化工车间管道布置设计的要求第10页/共208页11（二）具体要求2.考虑施工,操作及维修(8)弯管最小弯曲半径

8、表6-1 管道设计压力MPa 弯管制作方式 最小弯曲半径 10.0 热弯 3.5DN 冷弯 4.0DN 10.0 冷、热弯 5.0DN 二、化工车间管道布置设计的要求第11页/共208页12（二）具体要求2.考虑施工、操作及维修(9)管道布置时管道焊缝的设置，应符合下列要求：管道对接焊缝的中心与弯管起弯点的距离不应小于管子外径，且不小于100mm；管道上两相邻对接焊缝的中心间距： a、对于公称直径小于150mm的管道，不应小于外径，且不得小于50mm。 b、对于公称直径等于或大于150mm的管道，不应小于150mm。二、化工车间管道布置设计的要求第12页/共208页13(10)管道除与阀门、仪

9、表、设备等需要用法兰或螺纹连接者外，应采用焊接连接。下列情况应考虑法兰、螺纹或其他可拆卸连接： 因检修、清洗、吹扫需拆卸的场合； 衬里管道或夹套管道； 管道由两段异种材料组成且不宜用焊接连接者； 焊缝现场热处理有困难的管道连接点； 公称直径小于或等于l00mm的镀锌管道； 设置盲板或“8”字盲板的位置。二、化工车间管道布置设计的要求（二）具体要求2.考虑施工、操作及维修第13页/共208页14(11)管道穿过建筑物的楼板、屋顶或墙面时，应加套管，套管与管道间的空隙应密封。套管的直径应大于管道隔热层的外径，并不得影响管道的热位移。管道上的焊缝不应在套管内，并距离套管端部不应小于150mm。套管应

10、高出楼板、屋顶面50mm。管道穿过屋顶时应设防雨罩。管道不应穿过防火墙或防爆墙。二、化工车间管道布置设计的要求（二）具体要求2.考虑施工、操作及维修第14页/共208页15(12)管道上的阀门和仪表的布置高度可参考以下数据： 阀门（包括球阀,截止阀,闸阀） 1.21.6m 安全阀 2.2m 温度计、压力计 1.41.6m(13)为了方便管道的安装，检修及防止变形后碰撞，管道间应保持一定的间距。阀门、法兰应尽量错开排列，以减少间距。二、化工车间管道布置设计的要求（二）具体要求2.考虑施工、操作及维修第15页/共208页16(1)直接埋地或管沟中铺设的管道通过公路时应加套管等加以保护。(2)为了防

11、止介质在管内流动产生静电聚集而发生危险，易燃易爆介质的管道应采取接地措施，保证安全生产。二、化工车间管道布置设计的要求（二）具体要求3.安全生产第16页/共208页17(3)长距离输送蒸汽或其他热物料的管道，应考虑热补偿问题，如在两个固定支架之间设置补偿器和滑动支架。有隔热层的管道，在管墩、管架处应设管托。无隔热层的管道，如无要求，可不设管托。 隔热层厚度 管托高 80mm 100mm 80mm 150mm 130mm 200mm 保冷管道应选用保冷管托。二、化工车间管道布置设计的要求（二）具体要求3.安全生产第17页/共208页18(4)对于跨越、穿越厂区内铁路和道路的管道，在其跨越段或穿越

12、段上不得装设阀门、金属波纹管补偿器和法兰、螺纹接头等管道组成件。(5)有热位移的埋地管道，在管道强度允许的条件下可设置挡墩，否则应采取热补偿措施。(6)玻璃管等脆性材料管道的外面最好用塑料薄膜包裹，避免管道破裂时溅出液体，发生意外。(7)为了避免发生电化学腐蚀，不锈钢管道不宜与碳钢管道直接接触，要采用胶垫隔离等措施。二、化工车间管道布置设计的要求（二）具体要求3.安全生产第18页/共208页19(1)(1)管道和阀门一般不宜直接支撑在设备上。管道和阀门一般不宜直接支撑在设备上。(2)(2)距离较近的两设备间的连接管道距离较近的两设备间的连接管道, ,不应直连不应直连, ,应用应用4545或或9

13、090弯接。弯接。(3)(3)管道布置时应兼顾电缆、照明、仪表、及管道布置时应兼顾电缆、照明、仪表、及采暖通风等其他非工艺管道的布置。采暖通风等其他非工艺管道的布置。二、化工车间管道布置设计的要求（二）具体要求4.其他因素第19页/共208页20三、化工车间管道布置设计的内容管道设计与布置管道的设计计算管道的布置设计管径计算管道压降计算管道保温层计算管道应力分析计算热补偿计算管道连接图管件、仪表安装图第20页/共208页21具体内容：具体内容：1. 1. 确定管径。确定管径。 2. 2. 确定管壁厚度。确定管壁厚度。 3. 3. 确定管道连接方式。确定管道连接方式。 4. 4. 选择阀门和管件

14、。选择阀门和管件。5. 5. 选择管道的热补偿器。选择管道的热补偿器。6. 6. 绝热形式、绝热层厚度及保温材料的选择。绝热形式、绝热层厚度及保温材料的选择。7. 7. 管道布置。管道布置。三、化工车间管道布置设计的内容第21页/共208页22具体内容：具体内容：8. 8. 计算管道的阻力损失。计算管道的阻力损失。 9. 9. 选择管架及固定方式。选择管架及固定方式。 10. 10. 确定管架跨度。确定管架跨度。 11. 11. 选定管道固定用具。选定管道固定用具。 12. 12. 绘制管道布置图。绘制管道布置图。 13. 13. 绘制管材、管件、阀门、管架及绝热材料绘制管材、管件、阀门、管架

15、及绝热材料 的材料表及综合汇总表。的材料表及综合汇总表。三、化工车间管道布置设计的内容第22页/共208页23具体内容：具体内容：14. 14. 选择管道的防腐蚀措施，选择合适的表面选择管道的防腐蚀措施，选择合适的表面 处理方法和涂料及涂层顺序，编制材料及处理方法和涂料及涂层顺序，编制材料及 工程量表。工程量表。15. 15. 编写施工说明书。编写施工说明书。 三、化工车间管道布置设计的内容第23页/共208页24一、管道材质的分类和用途一、管道材质的分类和用途 管道的材质有两大类：金属类、非金属类。管道的材质有两大类：金属类、非金属类。1.1.金属类管道材质的分类和用途金属类管道材质的分类和

16、用途（1 1）铸铁管）铸铁管 由于脆性和紧密性较差，只适用于输送低压由于脆性和紧密性较差，只适用于输送低压介质，不宜用于输送高温高压、有毒性或有爆炸介质，不宜用于输送高温高压、有毒性或有爆炸性的物料和蒸汽。一般用于地下给水管、煤气总性的物料和蒸汽。一般用于地下给水管、煤气总管和下水管道以及污水管道。管和下水管道以及污水管道。第二节第二节 管道、管件及阀门的选用管道、管件及阀门的选用第24页/共208页251.1.金属类管道材质的分类和用途金属类管道材质的分类和用途（2 2）钢管：）钢管：有缝钢管和无缝钢管两种。有缝钢管和无缝钢管两种。有缝钢管有缝钢管 碳钢板卷焊制成，强度低，可靠性差，使用碳钢

17、板卷焊制成，强度低，可靠性差，使用压力压力1.0MPa（表压）。如上下水管、采暖系（表压）。如上下水管、采暖系统、输送水、蒸汽、煤气、压缩空气和腐蚀性流统、输送水、蒸汽、煤气、压缩空气和腐蚀性流体。体。一、管道材质的分类和用途第25页/共208页261.1.金属类管道材质的分类和用途金属类管道材质的分类和用途（2 2）钢管：）钢管：有缝钢管和无缝钢管两种。有缝钢管和无缝钢管两种。无缝钢管无缝钢管 由普通碳钢、优质碳素钢、普通低合金结构由普通碳钢、优质碳素钢、普通低合金结构钢和合金结构钢等的管坯热轧和冷轧而成。钢和合金结构钢等的管坯热轧和冷轧而成。 优点是质量均匀、强度高。常用于高压、高优点是质

18、量均匀、强度高。常用于高压、高温或易燃、易爆和有毒物料的输送。应用最广泛。温或易燃、易爆和有毒物料的输送。应用最广泛。一、管道材质的分类和用途第26页/共208页271.1.金属类管道材质的分类和用途金属类管道材质的分类和用途（3 3）有色金属管）有色金属管 最常用的是铜、铝或铝合金管，均是无缝管。最常用的是铜、铝或铝合金管，均是无缝管。 铜管与黄铜管：铜管与黄铜管： 传热效果好，大多用于换热设备和深冷装置传热效果好，大多用于换热设备和深冷装置的管路、仪表的测压管或传送有压力的流体。的管路、仪表的测压管或传送有压力的流体。 温度温度250250时，不宜在压力下使用。时，不宜在压力下使用。一、管

19、道材质的分类和用途第27页/共208页281.1.金属类管道材质的分类和用途金属类管道材质的分类和用途（3 3）有色金属管）有色金属管 铝管：铝管： 常用于输送浓硝酸、醋酸、硫化氢及二氧化常用于输送浓硝酸、醋酸、硫化氢及二氧化碳等介质，也常用于换热器。碳等介质，也常用于换热器。 不耐碱，特别是含氯离子的物料。不耐碱，特别是含氯离子的物料。 最高使用温度不能超过最高使用温度不能超过200200。受压管路，。受压管路，不能超过不能超过160160。一、管道材质的分类和用途第28页/共208页291.1.金属类管道材质的分类和用途金属类管道材质的分类和用途（3 3）有色金属管）有色金属管 铅管：铅管

20、： 适用酸性介质，能输送适用酸性介质，能输送0.515的硫酸、的硫酸、60的氢氟酸、浓度低于的氢氟酸、浓度低于80的醋酸等介质。的醋酸等介质。但不宜输送硝酸、次氯酸等介质。但不宜输送硝酸、次氯酸等介质。 最高使用温度为最高使用温度为200200，但当使用温度大于，但当使用温度大于140140时，不宜在压力下使用。时，不宜在压力下使用。 一、管道材质的分类和用途第29页/共208页302.2.非金属类管道材质的分类和用途非金属类管道材质的分类和用途 非金属管包括陶瓷管、玻璃管、不透性石非金属管包括陶瓷管、玻璃管、不透性石墨管、硬墨管、硬( (软软)PVC)PVC、聚四氟乙烯、耐酸酚醛等塑、聚四氟

21、乙烯、耐酸酚醛等塑料管和橡胶管。料管和橡胶管。 玻璃管玻璃管: :优点：耐腐蚀、透明、易清洗、阻力小、价格低；优点：耐腐蚀、透明、易清洗、阻力小、价格低；缺点：性脆、耐压低。主要用作输送常压介质的缺点：性脆、耐压低。主要用作输送常压介质的管道，以及在一些检测或实验性的工作中使用。管道，以及在一些检测或实验性的工作中使用。一、管道材质的分类和用途第30页/共208页312.2.非金属类管道材质的分类和用途非金属类管道材质的分类和用途 塑料管：塑料管：优点：抗腐蚀性能好、重量轻、易成型、易加工；优点：抗腐蚀性能好、重量轻、易成型、易加工；缺点：强度低、耐热性差。但随着性能上的不断缺点：强度低、耐热

22、性差。但随着性能上的不断改进，在很多方面将取代金属。改进，在很多方面将取代金属。最常用的塑料管有聚氯乙烯管、聚乙烯管，以及最常用的塑料管有聚氯乙烯管、聚乙烯管，以及在金属表面喷涂聚丙烯、聚三氟氯乙烯管等。在金属表面喷涂聚丙烯、聚三氟氯乙烯管等。一、管道材质的分类和用途第31页/共208页32 常用管道材质的选择主要是根据常用管道材质的选择主要是根据工艺要求工艺要求，如输送介质的温度、压力、性质（酸性、碱性、如输送介质的温度、压力、性质（酸性、碱性、毒性、腐蚀性和可燃性等）、货源和价格等因素毒性、腐蚀性和可燃性等）、货源和价格等因素综合考虑决定。常用管子材料如表综合考虑决定。常用管子材料如表6-

23、16-1所示。所示。1 1、温度、温度-196-40可用耐低温的合金钢、铜、铝及铝镁合可用耐低温的合金钢、铜、铝及铝镁合金，金，-40350可用碳钢，可用碳钢，高于高于350则用合金钢，如则用合金钢，如1Cr18Ni9Ti可用于可用于650。二、管道材料的选择第32页/共208页332 2、压力、压力9.8 MPa（表压）可用碳钢，（表压）可用碳钢，9.831.4MPa（表压）可用碳钢或低合金钢，（表压）可用碳钢或低合金钢，31.4MPa（表压）用高强度合金钢，如（表压）用高强度合金钢，如15MnV等。等。不同规格碳钢管与允许工作压力的关系列于表不同规格碳钢管与允许工作压力的关系列于表6-2。

24、3 3、介质性质、介质性质对强腐蚀物料，常用耐酸不锈钢，如对强腐蚀物料，常用耐酸不锈钢，如1Cr18Ni9Ti1Cr18Ni9Ti等，亦等，亦可用其他钢种。许多非金属材料却有很强的耐腐蚀性。可用其他钢种。许多非金属材料却有很强的耐腐蚀性。二、管道材料的选择第33页/共208页341 1、公称直径、公称直径 对管道直径分级进行标准化，引入了公称直径对管道直径分级进行标准化，引入了公称直径的概念。凡是能够实现连接的管子与法兰、管子与的概念。凡是能够实现连接的管子与法兰、管子与管件或管子与阀门就规定这两个连接件具有相同的管件或管子与阀门就规定这两个连接件具有相同的公称直径，并以公称直径，并以DN表示

25、。公称直径的单位为表示。公称直径的单位为mm。 公称直径既不是管子的内径也不是管子的外径，公称直径既不是管子的内径也不是管子的外径，而是管子的名义直径。公称直径相同，外径则相同，而是管子的名义直径。公称直径相同，外径则相同，内径可不同。对于同一标淮、公称压力和公称直径内径可不同。对于同一标淮、公称压力和公称直径相同的管子，法兰具有相同的连接尺寸。相同的管子，法兰具有相同的连接尺寸。 法兰和阀门的公称直径是指相配的管子的公称直径。法兰和阀门的公称直径是指相配的管子的公称直径。 三、公称直径与公称压力第34页/共208页352 2、公称压力、公称压力 管道及管件的公称压力是指与其机械强度有关管道及

26、管件的公称压力是指与其机械强度有关的的设计给定压力设计给定压力，它一般表示管道及管件在规定温，它一般表示管道及管件在规定温度下的度下的最大许用工作压力最大许用工作压力。公称压力单位：。公称压力单位：MPa，用用PN表示。一般分为低、中、高十二个等级。表示。一般分为低、中、高十二个等级。公称压力公称压力 PN / MPa低低 压压中中 压压高高 压压0.25 0.6 1.0 1.62.5 4.0 6.410.0 16.0 20.0 25.0 30.0三、公称直径与公称压力第35页/共208页36管道连接的方法很多，常见的管道连接方法如下：管道连接的方法很多，常见的管道连接方法如下：1 1、焊接、

27、焊接 化工厂中化工厂中应用最广应用最广。 特点特点是成本低、方便可靠，适用于直径大、是成本低、方便可靠，适用于直径大、长管路、不需要拆装的连接。长管路、不需要拆装的连接。 采用焊接：采用焊接：所有如煤气、蒸汽、空气、真空所有如煤气、蒸汽、空气、真空等压力管道，管径等压力管道，管径32mm、厚度在、厚度在4mm以上以上者。者。 采用气焊：采用气焊：管径管径32mm、厚度、厚度3.5mm的。的。四、管道连接第36页/共208页372 2、法兰连接、法兰连接 化工厂中化工厂中应用极广应用极广。 特点特点是强度高、装拆方便、密封可靠，适用是强度高、装拆方便、密封可靠，适用于大管径、密封性要求高的管子连

28、接，如真空管于大管径、密封性要求高的管子连接，如真空管等等, , 费用较高。费用较高。四、管道连接第37页/共208页383 3、螺纹连接、螺纹连接 一种一种常用常用的管道连接方法。的管道连接方法。 特点特点是结构简单、拆装方便；但连接的可靠是结构简单、拆装方便；但连接的可靠性差，容易在螺纹连接处发生渗漏。性差，容易在螺纹连接处发生渗漏。 在化工厂中，通常用于上、下水，压缩气体在化工厂中，通常用于上、下水，压缩气体管路的连接，不宜用于易燃、易爆、有毒介质的管路的连接，不宜用于易燃、易爆、有毒介质的管路连接。管路连接。四、管道连接第38页/共208页394 4、承插连接、承插连接 承插连接适用于

29、埋地或沿墙敷设的给排水管，承插连接适用于埋地或沿墙敷设的给排水管，如铸铁管，陶瓷管，石棉水泥管。如铸铁管，陶瓷管，石棉水泥管。 工作压力工作压力0.3MPa，介质温度，介质温度60。5 5、卡箍连接、卡箍连接 适用于金属管插入橡胶管及各种软塑料管，适用于金属管插入橡胶管及各种软塑料管，在插入口外，用金属箍箍紧，防止介质外泄。在插入口外，用金属箍箍紧，防止介质外泄。 常用于临时装置或要求经常拆洗的洁净管。常用于临时装置或要求经常拆洗的洁净管。四、管道连接第39页/共208页401 1、最经济管径的计算、最经济管径的计算 管径越大，投资越大，但动力消耗可以降低；管径越大，投资越大，但动力消耗可以降

30、低； 管径小，投资降低，但动力消耗增加。管径小，投资降低，但动力消耗增加。 原则：原则：应将管道投资费用与动力消耗同时考应将管道投资费用与动力消耗同时考虑，并使二者费用之和最低，即为最经济的管径。虑，并使二者费用之和最低，即为最经济的管径。 长距离或大直径管道长距离或大直径管道-根据最经济管道选根据最经济管道选择；择； 较短及较小直径的管道较短及较小直径的管道-根据经验决定，根据经验决定，也可以用计算式近似估算经济管径。也可以用计算式近似估算经济管径。 五、管径及壁厚的计算与选取第40页/共208页411 1、最经济管径的计算、最经济管径的计算 对于碳钢管，最经济管径计算式为：对于碳钢管，最经

31、济管径计算式为： 对于不锈钢管，最经济管径计算式为：对于不锈钢管，最经济管径计算式为： 式中：式中： D最佳最佳最经济管径，最经济管径，mm； G流体质量流量，流体质量流量，kg/s； 流体密度，流体密度，kg/m3；37. 052. 0282GD最佳35. 050. 0226GD最佳五、管径及壁厚的计算与选取第41页/共208页422 2、根据流体的流速确定直径、根据流体的流速确定直径（1 1）公式法）公式法 选定流速，计算管径：选定流速，计算管径： 式中式中 d管子内径，管子内径，m； qv一通过管道的流体体积流量，一通过管道的流体体积流量，m3/s u通过管道的流体的流速，通过管道的流体

32、的流速，m/s。管内常用流体流速范围参考表管内常用流体流速范围参考表6-3。 uqdv4五、管径及壁厚的计算与选取第42页/共208页43五、管径及壁厚的计算与选取2 2、根据流体的流速确定直、根据流体的流速确定直径径（2 2）图表法）图表法 选定流速查图，选定流速查图，确定管径，再圆整，确定管径，再圆整，选用标准管子。选用标准管子。 当直径大于当直径大于500500mmmm，流量大于，流量大于6000060000m m3 3/h/h时，可查其他时，可查其他图表进行确定。图表进行确定。第43页/共208页443 3、管壁厚度的选取、管壁厚度的选取 一般低压管道一般低压管道-可凭经验选用；可凭经

33、验选用； 较高压力管路较高压力管路-可按壁厚计算公式，也可可按壁厚计算公式，也可查查 化工工艺设计手册化工工艺设计手册。五、管径及壁厚的计算与选取第44页/共208页451 1、阀门的分类、阀门的分类 主要功能：主要功能：接通和截断介质，防止介质倒流，接通和截断介质，防止介质倒流，调节介质压力、流量，分离、混合或分配介质，调节介质压力、流量，分离、混合或分配介质，防止介质压力超过规定数值，以保证管道或设备防止介质压力超过规定数值，以保证管道或设备安全运行等。阀门投资约占装置配管费用的安全运行等。阀门投资约占装置配管费用的30305050。 阀门种类很多，即使同一结构的阀门，可有阀门种类很多，即

34、使同一结构的阀门，可有高温阀、低温阀、高压阀和低压阀之分；也可按高温阀、低温阀、高压阀和低压阀之分；也可按材料的不同而分为铸钢阀、铸铁阀、不锈钢阀等。材料的不同而分为铸钢阀、铸铁阀、不锈钢阀等。 六、常用阀门第45页/共208页46第46页/共208页472 2、阀门的结构及其应用、阀门的结构及其应用（1 1）闸阀）闸阀 按阀杆上螺纹位置分为：按阀杆上螺纹位置分为：明杆式明杆式和和暗杆式暗杆式两类两类 按结构特点又可分为：按结构特点又可分为：楔式、平行式楔式、平行式。 闸阀适用于蒸汽、高温油品及油气等介质及闸阀适用于蒸汽、高温油品及油气等介质及开关频繁的部位，不宜用于易结焦的介质。开关频繁的部

35、位，不宜用于易结焦的介质。 楔式单闸板闸阀适用于易结焦的高温介质，楔式单闸板闸阀适用于易结焦的高温介质，双闸板闸阀密封性好，适用于蒸汽、油品和对密双闸板闸阀密封性好，适用于蒸汽、油品和对密封面磨损较大的介质，或开关频繁部位，不宜用封面磨损较大的介质，或开关频繁部位，不宜用于易结焦的介质。于易结焦的介质。六、常用阀门第47页/共208页48（2 2）截止阀）截止阀 与闸阀相比，其调节性能好，密封性能差，与闸阀相比，其调节性能好，密封性能差，结构简单，制造维修方便，流体阻力较大，价格结构简单，制造维修方便，流体阻力较大，价格便宜。适用于蒸汽等介质，不宜用于黏度大、含便宜。适用于蒸汽等介质，不宜用于

36、黏度大、含有颗粒、易结焦、易沉淀的介质、也不宜作放空有颗粒、易结焦、易沉淀的介质、也不宜作放空阀及低真空系统的阀门。阀及低真空系统的阀门。 六、常用阀门2、阀门的结构及其应用第48页/共208页49（3 3）节流阀）节流阀 节流阀的外形尺寸小，重量轻，调节性能较节流阀的外形尺寸小，重量轻，调节性能较盘形截止阀和针形阀好，但调解精度不高。由于盘形截止阀和针形阀好，但调解精度不高。由于流速较大，易冲蚀密封面，流速较大，易冲蚀密封面， 适用于温度较低、压力较高的介质，以及需适用于温度较低、压力较高的介质，以及需要调节流量和压力的部位，不适用于黏度大和含要调节流量和压力的部位，不适用于黏度大和含有固体

37、颗粒的介质，不宜作隔断阀。有固体颗粒的介质，不宜作隔断阀。六、常用阀门2、阀门的结构及其应用第49页/共208页50（4 4）止回阀）止回阀 止回阀的作用是限制介质的流向，介质不能止回阀的作用是限制介质的流向，介质不能倒流，但不能防止渗漏。止回阀按结构可分为升倒流，但不能防止渗漏。止回阀按结构可分为升降式和旋启式两种。降式和旋启式两种。 止回阀一般适用于清净介质，不宜用于含固止回阀一般适用于清净介质，不宜用于含固体颗粒和黏度较大的介质体颗粒和黏度较大的介质 六、常用阀门2、阀门的结构及其应用第50页/共208页51（5 5）球阀）球阀 是利用一个中心开孔的球体作阀芯，靠旋是利用一个中心开孔的球

38、体作阀芯，靠旋转球体控制阀的开启和关闭。球阀的结构简单，转球体控制阀的开启和关闭。球阀的结构简单，开关迅速、操作方便、体积小、重量轻、零部开关迅速、操作方便、体积小、重量轻、零部件少，流体阻力小，结构比截止阀、闸阀简单，件少，流体阻力小，结构比截止阀、闸阀简单，密封面比旋塞阀易加工且不易擦伤。密封面比旋塞阀易加工且不易擦伤。 适用于低温、高压及黏度大的介质，不能适用于低温、高压及黏度大的介质，不能作调节流量用，不能用于温度较高的介质。作调节流量用，不能用于温度较高的介质。六、常用阀门2、阀门的结构及其应用第51页/共208页52（6 6）旋塞阀）旋塞阀 结构简单，开关迅速，操作方便，流体阻结构

39、简单，开关迅速，操作方便，流体阻力小，零部件少，重量轻。适用于温度较低、力小，零部件少，重量轻。适用于温度较低、黏度较大的介质和要求开关迅速的部位，一般黏度较大的介质和要求开关迅速的部位，一般不适用于蒸汽和温度较高的介质。不适用于蒸汽和温度较高的介质。六、常用阀门2、阀门的结构及其应用第52页/共208页53（7 7）蝶阀）蝶阀 蝶阀与相同公称压力等级的平行式闸阀比较，蝶阀与相同公称压力等级的平行式闸阀比较，其尺寸小、重量轻、开闭迅速、具有一定的调节其尺寸小、重量轻、开闭迅速、具有一定的调节性能，适合制成较大口径阀门。性能，适合制成较大口径阀门。 适用于温度小于适用于温度小于8080、压力小于

40、、压力小于1.0MPa1.0MPa的的原油、油品、水等介质。原油、油品、水等介质。 六、常用阀门2、阀门的结构及其应用第53页/共208页54（8 8）隔膜阀）隔膜阀 隔膜阀的启闭件是一块橡胶隔膜，夹于阀体隔膜阀的启闭件是一块橡胶隔膜，夹于阀体和阀盖之间，隔膜中间突出部分固定在阀杆上，和阀盖之间，隔膜中间突出部分固定在阀杆上，阀体内衬有橡胶，由于介质不进入阀盖内腔，因阀体内衬有橡胶，由于介质不进入阀盖内腔，因此，无需填料箱。隔膜阀结构简单，密封性能好，此，无需填料箱。隔膜阀结构简单，密封性能好，便于维修，流体阻力小。便于维修，流体阻力小。 适用于温度小于适用于温度小于200200、压力小于、压

41、力小于1.0MPa1.0MPa的的油品、水、酸性介质和含悬浮物的介质，不适用油品、水、酸性介质和含悬浮物的介质，不适用于有机溶剂和强氧化剂的介质。于有机溶剂和强氧化剂的介质。六、常用阀门2、阀门的结构及其应用第54页/共208页55（9 9）减压阀）减压阀 是使流体通过阀瓣时产生阻力，造成压力损是使流体通过阀瓣时产生阻力，造成压力损耗，来达到减低压力的目的。耗，来达到减低压力的目的。 常用的减压阀有波纹管式、活塞式、先导薄常用的减压阀有波纹管式、活塞式、先导薄膜式等，活塞式减压阀不能用于液体的减压，而膜式等，活塞式减压阀不能用于液体的减压，而且流体中不能含有固体颗粒，所以减压阀前要装且流体中不

42、能含有固体颗粒，所以减压阀前要装管道过滤器。管道过滤器。六、常用阀门2、阀门的结构及其应用第55页/共208页56（1010）安全阀）安全阀 用在受压设备、容器或管路上，作为超压保用在受压设备、容器或管路上，作为超压保护装置。当设备压力升高超过允许值时即自动开护装置。当设备压力升高超过允许值时即自动开启使流体外泄，以防止设备压力继续升高，当压启使流体外泄，以防止设备压力继续升高，当压力降低到规定值时，阀门及时关闭，保护设备或力降低到规定值时，阀门及时关闭，保护设备或管路的安全运行。管路的安全运行。六、常用阀门2、阀门的结构及其应用第56页/共208页57（1111）疏水阀）疏水阀 疏水阀的作用

43、是自动排除蒸汽管道和设备中疏水阀的作用是自动排除蒸汽管道和设备中不断产生的凝结水、空气及其他不可凝性气体，不断产生的凝结水、空气及其他不可凝性气体，又同时阻止蒸汽的逸出。凡是需要蒸汽加热的设又同时阻止蒸汽的逸出。凡是需要蒸汽加热的设备、蒸汽管道等都应装疏水阀，以保证工艺所需备、蒸汽管道等都应装疏水阀，以保证工艺所需的温度和热量，使加热均匀，防止水击，达到节的温度和热量，使加热均匀，防止水击，达到节能的作用。能的作用。六、常用阀门2、阀门的结构及其应用第57页/共208页58如闸阀：如闸阀：Z41T-10 P，说明阀门型号的表示方法。，说明阀门型号的表示方法。六、常用阀门3、阀门的表示方法第58

44、页/共208页59（1 1）阀门类型代号）阀门类型代号阀门阀门类型类型代号代号阀门阀门类型类型代号代号阀门阀门类型类型代号代号闸阀闸阀截止阀截止阀节流阀节流阀球阀球阀ZJLQ蝶阀蝶阀隔膜阀隔膜阀旋塞阀旋塞阀止回阀和底阀止回阀和底阀DGXH安全阀安全阀减压阀减压阀疏水阀疏水阀管夹阀管夹阀AYSGJ六、常用阀门3、阀门的表示方法第59页/共208页60（2 2）阀座密封面或衬里材料代号）阀座密封面或衬里材料代号阀座密封面阀座密封面或衬里材料或衬里材料代号代号阀座密封面阀座密封面或衬里材料或衬里材料代号代号铜合金铜合金软橡胶软橡胶尼龙橡胶尼龙橡胶氟塑料氟塑料巴氏合金巴氏合金合金钢合金钢TXNFBH渗

45、氮钢渗氮钢硬质合金硬质合金衬胶衬胶衬铅衬铅搪瓷搪瓷渗硼钢渗硼钢DYJQCP六、常用阀门3、阀门的表示方法第60页/共208页61（3 3）阀体材料代号）阀体材料代号阀体材料阀体材料代号代号阀体材料阀体材料代号代号阀体材料阀体材料代号代号HT25-47KT30-6QT40-15ZKQH62ZG25Cr5MoTCICr18Ni9TiCr18Ni12Mo2Ti12Cr1MoVPRV六、常用阀门3、阀门的表示方法第61页/共208页62（4 4）阀门与管道连接形式代号）阀门与管道连接形式代号连接形式连接形式代号代号连接形式连接形式代号代号内螺纹内螺纹外螺纹外螺纹法兰法兰焊接焊接1 12 24 46 6

46、对夹对夹卡箍卡箍卡套卡套两端不同两端不同7 78 89 93 3六、常用阀门3、阀门的表示方法第62页/共208页63（5 5）阀门结构形式代号）阀门结构形式代号 参看表参看表6.86.8六、常用阀门3、阀门的表示方法第63页/共208页64 在管路中改变走向、改变管径以及由在管路中改变走向、改变管径以及由主管上引出支管等均需用管件。由于管路主管上引出支管等均需用管件。由于管路形状各异、简繁不等，因此管件的种类较形状各异、简繁不等，因此管件的种类较多。多。七、常用管件第64页/共208页651 1、连接管件、连接管件 管节（也叫轴节或内牙管和外牙管）管节（也叫轴节或内牙管和外牙管） 即螺丝在里

47、边的称内牙管，螺丝在外边的称即螺丝在里边的称内牙管，螺丝在外边的称外牙管，一般用于小口径的管道连接。外牙管短，外牙管，一般用于小口径的管道连接。外牙管短，一般称螺纹短节，连接阀门、弯头、三通、可使一般称螺纹短节，连接阀门、弯头、三通、可使管道内径缩小。内牙管常称管接头，代替焊接和管道内径缩小。内牙管常称管接头，代替焊接和法兰，可将管道接长。法兰，可将管道接长。七、常用管件第65页/共208页661 1、连接管件、连接管件 活管节活管节 多用于需要经常拆卸的管道连接，称多用于需要经常拆卸的管道连接，称“活接活接头头”。 管堵管堵 用于需要经常检修和具有特殊用途的管道堵塞。用于需要经常检修和具有特

48、殊用途的管道堵塞。 大小头大小头 也叫异径管，用于改变管道直径。也叫异径管，用于改变管道直径。七、常用管件第66页/共208页671 1、连接管件、连接管件 内外丝内外丝 称内外螺纹管接头，是连接异径管的一个简称内外螺纹管接头，是连接异径管的一个简便的管件。便的管件。七、常用管件第67页/共208页682 2、导流管件、导流管件 主要用于改变流体方向，通常将其统称为弯主要用于改变流体方向，通常将其统称为弯头。如头。如4545o o、9090o o弯头，其他角度的弯头，或回弯弯头，其他角度的弯头，或回弯头。大口径管道还可以焊接头。大口径管道还可以焊接“虾米弯虾米弯”，即按需，即按需要焊接弯头的角

49、度。根据管径的变化与否，有不要焊接弯头的角度。根据管径的变化与否，有不同尺寸的异径弯头。同尺寸的异径弯头。七、常用管件第68页/共208页693 3、分合流管件、分合流管件 主要作用是将流体分成几条流向或合并流体主要作用是将流体分成几条流向或合并流体为同一流向，如三通、四通，异径三通、四通等。为同一流向，如三通、四通，异径三通、四通等。4 4、管道附件、管道附件 附属于管道上的各种物件如防雨帽、视镜、附属于管道上的各种物件如防雨帽、视镜、阻火器、过滤器、漏斗、汽水混合器、取样口、阻火器、过滤器、漏斗、汽水混合器、取样口、取样冷却器、阀门伸长杆等。取样冷却器、阀门伸长杆等。七、常用管件第69页/

50、共208页701 1、法兰、法兰 法兰是管道与管道，管道与设备之间的连接法兰是管道与管道，管道与设备之间的连接元件。管道法兰按与管道的连接方式分为平焊、元件。管道法兰按与管道的连接方式分为平焊、对焊、螺纹、承插焊和松套法兰等五种基本类型。对焊、螺纹、承插焊和松套法兰等五种基本类型。法兰密封面有突面、光面、凹凸面和梯形槽面等。法兰密封面有突面、光面、凹凸面和梯形槽面等。 管道法兰均按公称压力选用。管道法兰均按公称压力选用。 管道法兰是管道系统中最广泛使用的一种可管道法兰是管道系统中最广泛使用的一种可拆连接件。常用的管法兰：拆连接件。常用的管法兰：螺纹法兰、焊接法兰螺纹法兰、焊接法兰。八、法兰、法

51、兰盖、紧固件及垫片第70页/共208页712 2、法兰盖、法兰盖 法兰盖又称盲法兰，设备、机泵上不需接出法兰盖又称盲法兰，设备、机泵上不需接出管道的管嘴，一般用法兰盖封住，在管道上则用管道的管嘴，一般用法兰盖封住，在管道上则用在管道端部与管道上的法兰相配合作封盖用。法在管道端部与管道上的法兰相配合作封盖用。法兰盖的公称压力和密封面形式应与该管道所选用兰盖的公称压力和密封面形式应与该管道所选用的法兰完全一致。的法兰完全一致。3 3、法兰紧固件、法兰紧固件螺栓、螺母螺栓、螺母 螺栓、螺母的直径、长度和数量应符合法兰螺栓、螺母的直径、长度和数量应符合法兰的要求，其种类和材质由管道等级表确定。的要求，

52、其种类和材质由管道等级表确定。八、法兰、法兰盖、紧固件及垫片第71页/共208页724 4、垫片、垫片 常用的法兰垫片有非金属垫片、半金属垫片常用的法兰垫片有非金属垫片、半金属垫片和金属垫片。和金属垫片。八、法兰、法兰盖、紧固件及垫片第72页/共208页73 在工程设计中，根据化工工艺要求，为将系在工程设计中，根据化工工艺要求，为将系统的总压降控制在合理及经济的范围内，必须计统的总压降控制在合理及经济的范围内，必须计算或校核管路系统的流体阻力。算或校核管路系统的流体阻力。 液体可视为不可压缩流体，气体密度随压力液体可视为不可压缩流体，气体密度随压力的变化而变化。影响压降的因素有：的变化而变化。

53、影响压降的因素有：(1)(1)管路形式，即简单管路还是复杂管路。管路形式，即简单管路还是复杂管路。(2)(2)管壁的粗糙度，有绝对粗糙度和相对粗糙度。管壁的粗糙度，有绝对粗糙度和相对粗糙度。(3)(3)流体流动形态，即滞流或湍流。流体流动形态，即滞流或湍流。第三节第三节 管道压力降计算管道压力降计算第73页/共208页74 可根据流动形态，选择不同的压降公式计算。可根据流动形态，选择不同的压降公式计算。 压降（阻力）的计算方法有公式法或查图法，压降（阻力）的计算方法有公式法或查图法，有直管阻力和局部阻力之分。有直管阻力和局部阻力之分。 压力降的计算可参照压力降的计算可参照化学工艺学化学工艺学所

54、学内所学内容。容。第三节第三节 管道压力降计算管道压力降计算第74页/共208页75 防止管道热膨胀而产生的破坏作用。防止管道热膨胀而产生的破坏作用。 补偿方式：补偿方式：自然补偿自然补偿或或补偿器补偿补偿器补偿，以吸收，以吸收管道的热膨胀或端点位移。管道的热膨胀或端点位移。 少数管道采用波形补偿器等专业补偿器补偿，少数管道采用波形补偿器等专业补偿器补偿，大多数管道是靠自然补偿来实现的。大多数管道是靠自然补偿来实现的。第四节第四节 管道热补偿设计管道热补偿设计第75页/共208页76 管道的走向是根据具体情况呈各种弯曲形状管道的走向是根据具体情况呈各种弯曲形状的，利用这种自然的弯曲形状所具有的

55、柔性以补的，利用这种自然的弯曲形状所具有的柔性以补偿其自身的热膨胀或端点位移称为自然补偿。偿其自身的热膨胀或端点位移称为自然补偿。 自然补偿构造简单、运行可靠、投资少，被自然补偿构造简单、运行可靠、投资少，被广泛应用。广泛应用。 L L形补偿：当管道有形补偿：当管道有9090转弯时转弯时 Z Z形补偿形补偿一、自然补偿第76页/共208页77 当自然补偿不能满足要求时，可采用其他热当自然补偿不能满足要求时，可采用其他热补偿器补偿。补偿器补偿。 如：常用的补偿器有如：常用的补偿器有门形门形和和波纹形波纹形两种形式。两种形式。 门行补偿器门行补偿器耐压可靠，耐压可靠，补偿能力大，是目前应用补偿能力

56、大，是目前应用较广的补偿器，特别是在较广的补偿器，特别是在蒸汽管道中，采用更为普遍。蒸汽管道中，采用更为普遍。 二、补偿器补偿第77页/共208页78 波纹补偿器是用钢板压制出波纹补偿器是用钢板压制出14个波形而个波形而成，其特点是体积小，安装方便，但耐压低，补成，其特点是体积小，安装方便，但耐压低，补偿能力小，远不如门型补偿器。一般用于管径大偿能力小，远不如门型补偿器。一般用于管径大于于100mm、管长度不大于、管长度不大于20m的气体或蒸汽管的气体或蒸汽管道。道。 二、补偿器补偿第78页/共208页79 管路一般是在常温下安装的，当输送高温或管路一般是在常温下安装的，当输送高温或低温流体时

57、，管子会产生热胀冷缩，即管路的热低温流体时，管子会产生热胀冷缩，即管路的热变形。一根自由放置的长度为变形。一根自由放置的长度为L L的管子，因温度的管子，因温度变化时的伸长量为：变化时的伸长量为： 式中式中 管材的热膨胀系数，钢为管材的热膨胀系数，钢为12121010-6-6。tLL三、管道的热变形与热应力计算第79页/共208页80 若限制管路的自由伸长或压缩，因温度变化若限制管路的自由伸长或压缩，因温度变化而产生热应力而产生热应力。热应力产生的轴向推力。热应力产生的轴向推力P为：为：式中式中 E管材的弹性模量，钢为管材的弹性模量，钢为2.12.110101111 Pa； A管子的截面积。管

58、子的截面积。tAEAP三、管道的热变形与热应力计算第80页/共208页81一、绝热的功能一、绝热的功能 绝热是保温与保冷的统称。防止生产过程中绝热是保温与保冷的统称。防止生产过程中设备和管道向周围环境散发或吸收热量，绝热已设备和管道向周围环境散发或吸收热量，绝热已成为生产和建设过程中不可缺少的一项工程。成为生产和建设过程中不可缺少的一项工程。 减少热减少热( (冷冷) )量损失；量损失； 保证人员安全；保证人员安全； 保温；保温； 防止设备管道内冻结；防止设备管道内冻结； 防止设备管道表面结露；防止设备管道表面结露； 提高防火等级；提高防火等级； 提高生产能力。提高生产能力。第五节第五节 管道

59、的绝热设计管道的绝热设计第81页/共208页82 具有下列情况之一的设备、管道及组成件具有下列情况之一的设备、管道及组成件应予以绝热：应予以绝热： 外表面温度外表面温度50，以及虽然外表面温度，以及虽然外表面温度50，但工艺需要保温的设备和管道。，但工艺需要保温的设备和管道。 介质凝固点或冰点高于环境温度（系指年平介质凝固点或冰点高于环境温度（系指年平均温度）的设备和管道。均温度）的设备和管道。二、绝热范围第82页/共208页83 制冷系统中的冷设备、冷管道及其附件，需制冷系统中的冷设备、冷管道及其附件，需要减少冷介质及载冷介质的冷损失。需防止低温要减少冷介质及载冷介质的冷损失。需防止低温管道

60、外壁表面结露。管道外壁表面结露。 因外界温度影响而产生冷凝液使管道腐蚀者。因外界温度影响而产生冷凝液使管道腐蚀者。 因为温度的变化，物料会产生结晶或者是相因为温度的变化，物料会产生结晶或者是相变化的情况。变化的情况。二、绝热范围第83页/共208页84 绝热结构是绝热结构是保温结构保温结构和和保冷结构保冷结构的统称。在的统称。在设备或管道表面，以绝热层和保护层为主体及其设备或管道表面，以绝热层和保护层为主体及其支撑、固定的附件构成的统一体，称为绝热结构。支撑、固定的附件构成的统一体，称为绝热结构。（1 1）绝热层）绝热层 增加热阻，减少散热。增加热阻，减少散热。 是绝热结构的主要组成部分。是绝