学习情境一、化工管路

学习情境一、化工管路化学工程系

13十二月2022李丽

学习目标认识化工管路的构成1

熟悉化工管路用材2

掌握密度、流量、流速、管径概念及相关计算3化工管路：俗称化工过程的“供血”管网？主要由管子、管件和阀件构成。化工管路按输送介质的压力真空管、低压管、中压管、高压管、超高压管低温管、常温管、高温管按输送介质的温度简单管路、复杂管路按连接方式按输送介质的种类水管、蒸汽管、气体管、油管以及输送酸、碱、盐等腐蚀性介质管路概述与分类一、压力管道

（一）压力管道概念压力管道是指利用一定的压力，用于输送气体或液体的管状设备（二）压力管道的分类与分级压力管道通常根据其危害程度实施分级安全监察。一般将压力管道按安全等级分为GC1、GC2、GC3三级。（三）石油化工管道的分级根据介质的性质和工艺条件分为5级：SHA、SHB、SHC、SHD、SHE二、化工管路的构成（一）管子在实际化工生产中，由于输送流体物料的性质和工艺条件的不同，用于连接设备和输送流体物料的管子不仅要满足强度和通过物料能力的要求，还要适应耐温（高温或低温）、耐压（高压或低压）、耐腐蚀（酸、碱）、导热等性能的要求。

1．管子的标准公称直径公称压力2．管子的材料金属管非金属管（二）常用管件1.弯头弯头的作用主要是用来改变管路的走向。弯头可用直管弯曲而成，也可用管子组焊，还可用铸造或锻造的方法制造。弯头的常用材料为碳钢和合金钢。弯头的形状常有45度、60度、90度、180度回弯头等。据接入管的角度和旁路管径的不同，可分为正三通、斜三通。接头处的管径除三通外，还有四通、Y形管等，有时也用来改变流向，多余的一个通道接头用。，2．三通3.短路和异管径短管两端面直径相同的叫等径管，两端面直径不同的叫异径管。异径管可改变流体的流速。短管与管子的连通常采用法兰或螺纹连接方式，也可采用焊接4.法兰与盲板为了管路安装和检修的需要，管路中需装设管道法兰。管法兰已标准化，使用时可根据公称压力和公称直径选取。通常管路的末端装有法兰盖（实心法兰），以便于检修和清理管路

法兰盲板（三）常常用阀门门1.闸阀闸阀的结结构如图图所示，，主要部部分为一一闸板，，通过闸闸板的升升降以启启闭管路路（相当当于在管管道中插插入一块块和管径径相等的的闸门，，闸门通通过手轮轮来进行行升降，，从而达达到启闭闭管路的的目的））。楔式闸阀阀平行式闸闸阀2．截止阀阀截止阀又称球心阀或球形阀，截止阀的密封零件是阀盘和阀座。通过转动手轮，带动阀杆和阀盘做轴线方向的升降，改变阀盘与阀座之间的距离，从而改变流体通道面积大小，使得流体的流量改变或截断通道。3．止回阀阀止回阀是是根据阀阀盘前后后介质的的压力差差而自动动启闭的的阀门门。如将将它装在在管路中中，流体体只能向向一个方方向流动动，从而而阻止介介质的逆逆流。它它的结构构是在阀阀体内装装有一个个阀盘或或摇板，，当介质质顺流时时，阀盘盘或摇板板被顶开开；当介介质倒流流时，阀阀盘或摇摇板受介介质压力力作用而而自动关关闭。根据结构构不同，，止回阀阀分为升降式和旋启式两种。升降式止止回阀4．旋塞旋塞阀是利用带带孔的锥锥形栓塞塞来控制制启闭的的阀门。。锥形旋旋塞与阀阀体内表表面形成成圆锥形形压合面面相配合合，阀体体上部用用填料将将旋塞与与阀体之之间的间间隙密封封。旋塞塞上部有有方榫，，使用专专门的方方孔扳手手转动栓栓塞，通通过旋转转一定角角度来开开闭阀门门。旋塞阀与与管路的的连接方方式有螺螺纹连接接和法兰兰连接两两种。法兰连接接旋塞阀阀内螺纹连连接旋塞塞阀5．球阀球阀主要要由阀体体、阀盖盖、密封封阀座、、球体和和阀杆等等组成。。其结构构与旋塞塞阀相似似。球阀阀是通过过旋转带带孔球体体来控制制阀门启启闭的。。根据球球体在阀阀体内可可否浮动动，分为为浮动球球球阀和和固定球球球阀。。带固定密密封阀座座的浮头头球球阀阀固定球球球阀6．隔膜阀阀隔膜阀是是在阀杆杆下面固固定一个个特别橡橡胶膜片片构成隔隔膜，并并通过隔隔膜来进进行启闭闭工作。。橡胶隔隔膜的四四周夹在在阀体与与阀盖隔隔离开来来。在隔隔膜中间间凸起的的部位，，用螺钉钉或销钉钉与阀盘盘相连接接，阀盘盘与阀杆杆通过圆圆柱销连连接起来来。7．蝶阀蝶阀主要要有手柄柄、齿轮轮、阀杆杆、阀板板、阀体体等组成成如图1-12所示。当当旋转手手柄时，，通过齿齿轮、阀阀杆、杠杠杆和松松紧弹簧簧传动，，使阀板板门开启启。档手手柄反向向转动时时，使蝶蝶阀关闭闭。蝶阀阀除手动动外，还还有电动动、气动动等方式式。8．节流阀阀中低压外外螺纹节节流阀节流阀结结构与截截止阀相相似，仅仅启闭件件形状不不同。截截止阀的的启闭件件为盘状状，而节节流阀启启闭件为为锥状或或抛物线线状。节流阀属属于调节节类阀门门。通过过转动手手轮，改改变流体体通道的的截面积积，从而而调节介介质流量量与压力力的大小小。9.阀门的选选用原则则输送流体体的性质质。如液液体、气气体、蒸蒸汽、浆浆液、悬悬浮液、、粘稠液液等。阀门的功功能。选选用时应应考虑各各种阀门门的特征征及适用用场合。。阀门的尺尺寸。应应根据流流量大小小和允许许的压降降范围选选定，一一般应与与工艺管管道尺寸寸相配。。阻力损失失。根据据阀门的的功能和和可能产产生的阻阻力来选选定阀门门的结构构形式。。根据操作作条件，，来确定定法阀门门的压力力等级和和材质。。三、管路路的连接接1．焊接连连接适用于有有压管道道及真空空管道，，视管径径和壁厚厚的不同同选用电电焊或气气焊。这这种连接接方式简简单、牢牢固且严严密，多多用于无无缝钢管管，有色色金属管管的连接接。焊接连接接属于不不可拆连连接方式式。采用用焊接连连接密封封性能好好、结构构简单、、连接强强度高，，可适用用于承受受各种压压力和温温度的管管道上，，故在化化工生产产中得到到广泛应应用。对接搭接角接T形接2．法兰连连接法兰连接是是管路中应应用最多的的可拆连接接方式。法法兰连接强强度高、拆拆卸方便、、适应范围围广，广泛泛应用于大大管径、耐耐温耐压与与密封性要要求高的管管路连接以以及管路与与设备的连连接。在法兰连接接中，法兰兰盘与管子子的连接方方法多种多多样，常用用的有整体体式法兰、、活套式法法兰和介于于两者之间间的平焊法法兰等。3．螺纹连接接（1）内牙管连连接（3）活管接连连接（2）外牙管连连接4．承插式连连接在化工管路路中，承插插连接适用用于压力不不大，密封封性能不高高的场合。。常用作铸铸铁水管的的连接方式式，也可用用作陶瓷管管、塑料管管、玻璃管管等金属管管路的连接接。承插式连接接结构如图图1-18所示。承插插连接时，，在插口和和承口接头头处留有一一定的轴间间间隙，一一边与补偿偿管路受热热后的伸长长。（二）管路路的热补偿偿若管路两端端固定，当当温度变化化较大时，，就会因热热胀冷缩而而产生拉伸伸或压缩变变形，严重重时可使管管子弯曲、、断裂或接接头松动。。因此，承承受温度变变化较大的的管路，要要采用热膨膨胀补偿装装置。一般般温度变化化在32℃以上，要考考虑热补偿偿。1.回折管补偿偿器2.波形补偿器器四、管径选选择与壁厚厚确定工厂的流体体输送管道道大多为圆圆形管道，，其管子的的粗细主要要是管子直直径的不同同即管子规规格的不同同。管子直直径的确定定是我们选选择管子规规格的基础础。输送管路的的直径d与流量Vs和流速u有关。管子子直径的求求取公式为为：(一)流量与流速速1．流量(1)体积流量:单位时间内内流经管道道任意截面面的流体体体积(2)质量流量:单位时间内内流经管道道任意截面面的流体质质量(3)体积流量与与质量流量量的关系为为2．流速(1)平均流速:单位时间内内流体质点点在流动方方向上所流流经的距离离（2）质量流速速：单位时间间内流经管管道单位截截面积的流流体质量（3）质量流速速与流速的的关系为3.流量与流速速的关系为为（二）管子子直径的影影响因素分分析及确定定2.管道直径的确定步骤（1）根据流体的种类、性质、压力等在适宜流速范围内，选取一个流速；（2）将索选取的流速代入公式计算管道的直径d；（3）由计算出的d，根据管子规格，将管子圆整成标准管径。例1-2有一通风管管道输送120kPa(绝压)、30℃、质量流流量为600㎏/h的空气。若若选用流速速为15m/s,试计算其管管内径和选选择适宜的的管子规格格，并计算算管内的实实际流速和和质量流量量。1.管道直径讨讨论当Vs一定，流速速u增加，管道道直径d减小，管道道安装的设设备投资减减少，但u增加会导致致管路中流流动阻力增增加，操作作费用增加加。五、化工管管路的布置置与安装（一）从从安装、检检修、操作作等方面考考虑1.在安装时除除了下水道道、上水总总管和煤气气管以外，，管路铺设设应尽可能能采用明线线。2.在安装时并并列管路上上的管件和和阀门应互互相错开，，避免在检检修及操作作时的不方方便。并列列管路上安安装手轮操操作的阀门门时，手轮轮间距约100mm。3.在安装时车车间内的管管路应尽可可能沿厂房房墙壁安装装，管架可可以固定在在墙上，或或沿天花板板及平台安安装。在露露天的生产产装置，管管路可沿挂挂架或吊架架安装。管管与管之间间和管与墙墙之间的距距离以能容容纳活动接接头或法兰兰以及便于于检修为宜宜，管与墙墙、柱边或或管架支柱柱之间的净净空距离不不小于100mm为宜。中压压管与管之之间的距离离保持在40～60mm，高压管与与管之间的的距离保持持在70～90之间。4.在安装时管管路的倾斜斜度通常为为3/1000～5/1000,对含有固体体结晶或颗颗粒较大的的物料管应应大于等于于1%。5.在安装时时为了便便于区别别各种类类型的管管路，应应在管路路的保护护层或保保温层表表面涂以以颜色加加以区别别。6.一般上下下水管及及废水管管适宜埋埋地铺设设，埋地地管路的的安装深深度，在在冬季结结冰地区区，应在在当地冰冰冻线以以下。（二）从从保障障操作与与人身安安全考虑虑1.输送流体体的管路路，特别别是输送送腐蚀性性介质的的管路，，为防止止因滴漏漏而造成成对人体体的伤害害，在穿穿越通道道时，不不得装设设各种管管件、阀阀门以及及可拆卸卸连接。。2.铺设各种种管路离离地面的的高度应应便于检检修，通通过路、、桥的高高度应按按标准执执行，如如通过人人行横道道时，不不得小于于2m；通过公公路不得得小于4.5m；通过铁铁路与轻轻轨距离离不得小小于6m；通过工工厂主要要交通干干线，一一般高度度为5m。3.管路的跨跨距（两两支座之之间的距距离）4.输送腐蚀蚀性介质质的管路路与其他他管路并并列时，，两者应应保持一一定距离离，而且且其位置置应略低低一些，，以免发发生滴漏漏时影响响其他管管路，5.物料流动动时常有有静电产产生而是是管路成成为带电电体，为为了防止止静电积积累，必必须将管管路可靠靠接地。。6.在温差变变化较大大的管路路中，应应考虑到到热胀冷冷缩，以以免产生生热应力力，造成成管路弯弯曲或破破裂。（三）从从降低低成本考考虑1.各种管路路铺设时时要尽量量走直线线，少拐拐弯，少少交叉，，以减少少阻力。。2.各种管路路应集中中铺设，，这样可可以共同同利用管管架，降降低基建建费用。。当穿过过墙壁时时，墙壁壁上应开开预留孔孔，过墙墙时，管管外最好好加套管管，套管管与管子子之间的的环隙内内应充满满填料；；管路穿穿过楼板板时最好好也这样样。3.平行管路路的排列列应考虑虑管路互互相的影影响。在在垂直排排列时，，输气的的在上，，输液的的在下；；热介质质管路在在上，冷冷介质管管路在下下，这样样，减少少热管路路对冷管管路的影影响；高高压管路路上，低低压管路路在下；；无腐蚀蚀性介质质管路在在上，有有腐蚀性性介质在在下，以以免腐蚀蚀性介质质滴漏时时影响其其他管路