配管设计

2、补偿方法
⑴管路位移补偿
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
管路位移补偿
➢L形(平面)a:原管系;b c:改变效果好;d e:有一定弹性;f g:改变不允许的; h i:改变无效果
➢Z形(空间) a:原管系;b :改变有效果;c:效果最好；d:弹性减少,最差;e:效果不好
⑸选择阀门、管件
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
➢只需切断时用球阀、旋阀、闸阀 ➢需调节流量或压力时用节流阀、截止阀 ➢气体或大管且要求不严时用选蝶阀 ➢管件材质一般与连接的管子相一致，但牌号 不一样
（二）管路基础设计步骤
⑸选择阀门、管件 管件选取见下表
螺旋焊缝 Φ=0.6
（二）管路基础设计步骤
⑷确定管子连接方式
根据管材、管径、介质性质、压 力、用途及使用状态确定
➢如Φ≯38mm时采用丝扣连接 ➢Φ45mm以上用对焊连接 ➢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 ➢法兰连接检修方便、广泛适用，但费用较高
（二）管路基础设计步骤
4、绝热材料
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
（六）管架设计
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。
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
（一）管子、管件与阀门
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50mm，48mm ➢目前水煤气钢管的DN用英寸表示，如2"表示DN2英寸
(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 硅铁管 无缝钢管 水煤气管
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 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
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
流速-流量-管径算图
（二）管路基础设计步骤
⑶确定管径
由上述三种方法得到的管子内径，应调整到 相应（稍偏大）的公称直径，由有关标准查 出壁厚、外径等。
然后，验算流速和壁厚
壁厚附加量 mm
2P D PC
管材许用应力
焊接系数
k Pa
(可查手册)
管内压力 k Pa
管子外径 mm
无缝： Φ=1
有缝:
Φ=0.8
（三）热补偿和绝热保温
➢ 因料温不高，管径小，无支管，可不 作详细的应力计算
采用弯管、Z形管自然补偿即可 ➢ 因为料液本身就要泠却，而且泠却后
出口温度接近室温
故不需保温
6.2 化工管路设计基础
（一）管子、管件与阀门 （二）管路基础设计步骤 （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
u ' V s 1 d .8 8 2 2 4 1 6 .8 8 8 2 1 .8m 3 /s（合理） ➢管子间采用法兰连接或焊接
（二）计算与选择
2、管阀件的选取
➢ 料液性质与水相近，而且需调节流量和压力， 采用一般的直流式铸铁截止阀 （DN65即可）
➢ 由于此管还是泵的出口管，最好还水平设置 一个升降式止回阀
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）管路基础设计步骤
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
（二）管路基础设计步骤
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。
➢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
（五）管道的防腐、标志及保温
配管设计的内涵：
➢所谓配管设计，就是按照PID的要求对 工艺管线、公用工程管线、地下管线 按照操作、维修（设备及管线）、安 全，并考虑经济、美观、安全等因素 进行合理的布置。即对设备进行配管 （即配置管子、管件和阀门等），对 管线走向与支承等进行布置设计。
工艺专业管道设计的内容：
(1)管径：选择各种介质管道的材料并计算管径和管壁厚度。
工艺专业管道设计的内容：
(4)提出下列资料： a)将各种断面的地沟长度提供给土建； b)将车间上水、下水、冷冻盐水、压缩空气及蒸汽等管道管
径及要求(如温度、压力等条件)提供给公用工程； c)统计各种介质管道(包括管子、管件及阀件等)的材料、规
格和数量；
(5)编写施工说明书：施工说明书包括施工中应注意的问题， 各种介质的管子及附件的材料，各种管道的坡度，保温油 漆等要求及安装时采用的不同种类的管件管架的标准等， 以及施工中所必须遵循的规范。
➢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
（二）管路基础设计步骤
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
本章学习目的：123工程
明确一个任务：
配管设计的任务
掌握二个技术：
配管技术与管道布置技术
熟练一个技能：
管道布置图的绘制技能
6.1 管道选择示例
（一）选择条件 （二）计算与选择 （三）热补偿和绝热保温
（一）选择条件
——对某泠却工段的换热器进料管进行选择
选择条件： 由物料衡算和能量衡算得，某泠却工段的 换热器(H-101)的进料量为24m3/h，料液 性质和水相近。
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。
截止阀
安全阀
（一）管子、管件与阀门
3、化工管路常用管件（见下表）
管件名称
作用与规格
弯头
➢ 试选管道
（二）计算与选择
1、管径的计算与选择
管径的计算公式为
d10 0 u 4 0 V 3 s 6 0 1.0 8 8V u S
式中d—管道内径，mm v s—物料体积流量，m3/h u—物料平均流速，m /s
➢ 水的流速范围为0.5～3.0m3/h，泵的出口管线水类 液流速为1.5～3m/s。
⑸选择阀门、管件 管材及阀门型式等的选取示例见下表
（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）
一般做法：
➢选几段典型管道（如某些重要管道或很长的管道）进行计算
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。
（五）管道的防腐、标志及保温
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。
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
（一）管子、管件与阀门
2、化工管路常用阀门（见下表）
阀门类别
功能与用途
闸阀
截止阀 节流阀 旋阀
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 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㎜ 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㎜ 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㎜
（四）管路的胀缩补偿
2、补偿方法 ⑵补偿器补偿 常用“Π”型、“Ω”型、“波型”、“填料 式”等 ➢“Π”型、“Ω”型常用在蒸汽管路上 ➢“波型”用在管径较大的管路中
➢“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
2、管道的标志 常见的管道涂色标志如见下表所示：
（五）管道的防腐、标志及保温
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