1、第第7章章管道設計與布置目錄目錄管道設計與布置的內容7.1管道及閥門的選用7.2管道壓力降計算7.3管道熱補償設計7.4管道的絕熱設計7.5化工管道的防腐與標志7.67.1 管道設計與布置的內容管道的設計計算主要包括:管徑計算、管道降壓計算、管道保溫絕熱工程、管道應力分析、熱補償計算、管件選擇、管道支吊架計算等內容。管道的布置設計主要內容：設計繪制表示管道在空間位置連接，閥件、管件及控制儀表安裝情況的圖樣。管道設計與布置的具體內容01選擇管道材料02選擇介質的流速03確定管徑04確定管壁厚度05確定管道連接方式06選閥門和管件管道設計與布置的具體內容選管道的熱補償器7絕熱形式、絕熱層厚度及保溫

2、材料的選擇8管道布置9 計算管道的阻力損失10 選擇管架及固定方式11 確定管架跨度12管道設計與布置的具體內容14繪制管道布置圖13選定管道固定工具15編制管材、管件、閥門、管件及絕熱材料的材料表及綜合匯總表16選擇管道的防腐蝕措施17編制施工說明書7.2 管道及閥門的選用7.2.1 基本概念7.2.2 管道7.2.3 常用閥門7.2.4 常用管件7.2.5 法蘭、法蘭蓋、緊固件及墊片7.2.1基本概念（2）管道的公稱壓力公稱壓力是指管道、管件和閥門在一定溫度范圍內（碳鋼在200以下，合金鋼在250以下）的最大允許工作壓力。公稱壓力以PN表示。(1)公稱直徑凡是能夠實現連接的管子與法蘭、管子

3、與管件或管子與閥門就規定這兩個連接件具有相同的公稱直徑。凡是同一公稱直徑的鋼管，外徑相等，而內徑則因壁厚不同而異。公稱直徑以DN表示。7.2.2 管道1 、管道材料的選擇管道的材質有兩大類，一是金屬類，另一類是非金屬類。金屬類材質的特點耐溫范圍高、耐壓力高，有一定耐腐蝕性，易加工，安裝。非金屬類材質的特點耐腐蝕性能好，品種多，資源豐富，缺點是耐熱、耐壓不高。 管道材料的選擇主要根據工藝要求，如輸送介質的溫度、壓力、性質（酸性、堿性、毒性、腐蝕性和可燃性等）、貨源和價格等因素綜合考慮決定。 （1）溫度 -40350可用碳鋼，-196-40可用耐低溫的合金鋼、鋁及鋁鎂合金，溫度高于350則用合金鋼

4、。 （2）壓力 壓力低于9.8MPa（表壓)可用碳鋼，9.831.4MPa（表壓）可用碳鋼或者低合金鋼，壓力31.4MPa（表壓)用高強度合金鋼。 （3）介質性質2 、常用管道 (1)鋼管分為有縫與無縫兩類。鋼管分不鍍鋼（黑鐵管）和鍍鋅鋼管（白鐵管）。按壁厚分普通鋼管和加厚鋼管。 （2）有色金屬管最常用的是銅、鉛、鋁或鋁合金管，都是無縫管。 （3）非金屬管3 、管道及壁厚的計算與選取1、管徑a.公式法b.圖表法2、管壁厚度的連接根據管子的工作壓力、公稱直徑，查化工工藝設計手冊的常用公稱壓力下管道壁厚選用表，可確定管壁厚度。4、管道連接焊接是化工廠中最常用的一種管道連接方法。特點是施工方便，焊接

5、可靠不漏；成本低。特點是連接簡單，拆裝方便，成本低，但連接的可靠性低，容易在螺紋處發生滲漏。（1）焊接）焊接（2）螺紋連接）螺紋連接該連接適用于金屬管插入非金屬管，在插入口外，用金屬箍箍緊，防止介質外漏，適用于臨時裝置或要求經常拆洗的潔凈管。拆裝靈活。適用于埋地或沿墻敷設的供排水管，如鑄鐵管、陶瓷管、石棉水泥管與管與管件、閥門的連接。應用廣泛，優點是結合高度強，密封可靠，拆裝方便；缺點是費用較高。適用于大管徑、密封性要求高的管道連接。（3）法蘭連接(4) 承插連接（5）卡箍連接4、管道連接LOREM IPSUM DOLOR LOREM IPSUM DOLOR LOREM LOREM IPSUM

6、 DOLOR LOREM IPSUM DOLOR LOREM 管道連接螺紋連接法蘭連接管道連接管道連接承插連接卡箍連接7.2.3 常用閥門 （1）閥門功能（2）閥門尺寸（3）阻力損失（4）閥門的材質1、閥門的選擇依據 （1）閘閥 可按閥桿上螺紋位置分為明桿式和暗桿式，從閘板的結構特點又可分為楔式、平行式。 截止閥與閘閥相比，其截止閥與閘閥相比，其調節性能好，封密性能差，調節性能好，封密性能差，結構簡單，制造維修方便，結構簡單，制造維修方便，流體阻力較大，價格便宜。流體阻力較大，價格便宜。適用于蒸汽等介質，不易適用于蒸汽等介質，不易用于粘度大、含有顆粒、用于粘度大、含有顆粒、易沉淀的介質，也不易

7、作易沉淀的介質，也不易作放空閥及低真空系統的閥放空閥及低真空系統的閥門門。 節流閥是通過改變節流截面或節流長度以控制流體流量的閥門節流閥是通過改變節流截面或節流長度以控制流體流量的閥門 ，其其外形尺寸小，重量輕，調節性能較盤形截止閥和針形閥好，但調節外形尺寸小，重量輕，調節性能較盤形截止閥和針形閥好，但調節精度不高。由于流速較大，易沖蝕密封面，適用于溫度較低、壓力較精度不高。由于流速較大，易沖蝕密封面，適用于溫度較低、壓力較高的介質以及需要調節流量和壓力的部位，不適用于粘度大和含有固高的介質以及需要調節流量和壓力的部位，不適用于粘度大和含有固體顆粒的介質，不宜作隔斷閥。體顆粒的介質，不宜作隔斷

8、閥。（3）節流閥（4）止回閥 止回閥是指依靠介止回閥是指依靠介質本身流動而自動開、質本身流動而自動開、閉閥瓣，用來防止介質閉閥瓣，用來防止介質倒流的閥門，又稱逆止倒流的閥門，又稱逆止閥、單向閥、逆流閥、閥、單向閥、逆流閥、和背壓閥和背壓閥。止回閥的作用是限制介止回閥的作用是限制介質的流動方向，介質不質的流動方向，介質不能倒流，但不能防止滲能倒流，但不能防止滲漏。止回閥按結構可分漏。止回閥按結構可分為升降式和旋啟式兩種。為升降式和旋啟式兩種。（5）球閥）球閥 球閥的結構簡單，開關球閥的結構簡單，開關迅速，操作方便、體積小、迅速，操作方便、體積小、重量輕、零部件少，流體阻重量輕、零部件少，流體阻力

9、小，結構比閘閥、截止閥力小，結構比閘閥、截止閥簡單密封面比旋塞閥易加工簡單密封面比旋塞閥易加工且不易擦傷。適用于低溫、且不易擦傷。適用于低溫、高壓及粘度大的介質，不能高壓及粘度大的介質，不能作調節流量用。作調節流量用。（6）旋塞閥 旋塞閥結構簡單，旋塞閥結構簡單，開關迅速，操作方便，開關迅速，操作方便，流體阻力小，零部件流體阻力小，零部件少，重量輕。適用于少，重量輕。適用于溫度較低、粘度較大溫度較低、粘度較大的介質和要求開關迅的介質和要求開關迅速的部位，一般不適速的部位，一般不適用于蒸汽和溫度較高用于蒸汽和溫度較高的介質。的介質。 蝶閥其尺寸小、重量輕、開閉迅速、具有一定的調節性能，適合制成較

10、大口徑閥門。（8）隔膜閥 隔膜閥結構簡單，隔膜閥結構簡單，密封性能好，便于維密封性能好，便于維修，流體阻力小，適修，流體阻力小，適用于溫度小于用于溫度小于200200，壓力小于壓力小于1.0MPa1.0MPa的的 油油品、水、酸性介質和品、水、酸性介質和含懸浮物的介質，不含懸浮物的介質，不適用于有機溶劑和強適用于有機溶劑和強氧化劑的介質。氧化劑的介質。 減壓閥是使流體通過閥瓣 時產生阻力，造成壓力損耗，來達到減壓力的目的。 活塞式減壓閥不能用于液體的減壓，而且流體中不能含有固體顆粒，所以減壓閥前要裝管道過濾器。（10）安全閥 安全閥在工作壓力超安全閥在工作壓力超過規定值時即自動開啟保過規定值時

11、即自動開啟保護使流體外泄，壓力恢復護使流體外泄，壓力恢復后即自動關閉，以保護設后即自動關閉，以保護設備和管道，使生產安全運備和管道，使生產安全運行。行。（11）疏水閥（1 1）疏水閥的作用是自）疏水閥的作用是自動排除設備或管道中的凝動排除設備或管道中的凝結水、空氣及其他不凝性結水、空氣及其他不凝性氣體，又同時阻止蒸汽的氣體，又同時阻止蒸汽的逸出。逸出。（2 2）疏水閥按其工作原）疏水閥按其工作原理可分為熱動力型、熱靜理可分為熱動力型、熱靜力型和機械型三種。力型和機械型三種。（3 3）疏水閥的安裝。）疏水閥的安裝。29（12）管道過濾器 這是一種用在管道上這是一種用在管道上用來除去流體介質中固體

12、用來除去流體介質中固體渣物的閥件，是液壓系統渣物的閥件，是液壓系統中用于管路部分的過濾器。中用于管路部分的過濾器。具有保護疏水閥、提高疏具有保護疏水閥、提高疏水閥效能的作用；此外，水閥效能的作用；此外，對保護儀表設備等也有一對保護儀表設備等也有一定作用。定作用。以以Z41T-10PZ41T-10P閘閥為例，說明閥門型號的表示方法閘閥為例，說明閥門型號的表示方法ZZ閥門類型代號閥門類型代號44閥門連接面形式代號閥門連接面形式代號11各種閥體形式結構代號各種閥體形式結構代號T-10TT-10T表示閥座密封面或襯里材料代號表示閥座密封面或襯里材料代號 1010表示壓力等級，表示壓力等級，0.1MPa

13、0.1MPaPP閥體材料代號閥體材料代號31閥門類型的表示閥門類型的表示 表7.4 閥門類型代號閥門類型閥門類型代號代號閥門類型閥門類型代號代號閥門類型閥門類型代號代號閘閥Z蝶閥D安全閥A截止閥J隔膜閥G減壓閥Y節流閥L旋塞閥X疏水閥S球閥Q止回閥、底閥H管夾閥GJ32閥座密封面或襯里材料用字母代號表示表表7.57.5閥座密封面或襯里材料閥座密封面或襯里材料代號代號閥座密封面或襯里閥座密封面或襯里材料材料代號代號閥座密封面或襯里閥座密封面或襯里材料材料代號代號銅合金銅合金T T滲氮鋼滲氮鋼D D軟橡膠軟橡膠X X硬質合金硬質合金Y Y尼龍塑料尼龍塑料N N襯膠襯膠J J氟塑膠氟塑膠F F襯鉛襯

14、鉛Q Q巴氏合金巴氏合金B B搪玻璃搪玻璃C C合金鋼合金鋼H H滲硼鋼滲硼鋼P P33 常用管件 （1）連接管件 1、管節和外牙管 2、活管節 3、管堵 4、大小頭 5、內外絲 （2）導流管件 （3）分河流管件 （4）管道附件（1 1）法蘭）法蘭 ：法蘭是管道與管道，管道與設備之間的連接元件。管道：法蘭是管道與管道，管道與設備之間的連接元件。管道法蘭按與管子的連接方式分成平焊、對焊、螺紋、承插焊和松套法蘭等法蘭按與管子的連接方式分成平焊、對焊、螺紋、承插焊和松套法蘭等五種基本類型。（五種基本類型。（2 2）法蘭蓋：）法蘭蓋： 法蘭蓋又稱盲法蘭，設備、機泵上不需法蘭蓋又稱盲法蘭，設備、機泵上不

15、需要接出管道的管嘴，一般用法蘭蓋封住，在管道上則用在管道端部與管要接出管道的管嘴，一般用法蘭蓋封住，在管道上則用在管道端部與管道上的法蘭相配合作封蓋用。道上的法蘭相配合作封蓋用。（3 3）法蘭緊固片）法蘭緊固片螺栓、螺母螺栓、螺母（4 4）墊片）墊片 非金屬墊片、半金屬墊片和金屬墊片非金屬墊片、半金屬墊片和金屬墊片直管阻力計算某些重要管道或長管道進行壓力降計算，目的是為了校核各類泵的選型、介質自輸送設備的標高確定或用以選擇管徑。局部阻力計算（1）當量長度法（2）阻力系數法本規定適用于牛頓型單相流體在管道中流動壓力降的計算.工藝系統專業在化工工藝專業已基本確定各有關主要設備的工作壓力的情況下,進

16、行系統的水力計算.根據化工工藝要求計算各主要設備之間的管道(包括管段、閥門、控制閥、流量計及管件等)的壓力降，使系統總壓力降控制在給定的工作壓力范圍內，在此基礎上確定管道尺寸、設備接管口尺寸、控制閥和流量計的允許壓力降，以及安全閥和爆破片的泄放壓力等。流動過程中剪應力與剪變率之比為一常數,并等于其動力粘度的流體稱牛頓型流體.凡是氣體都是牛頓型流體,除工業上的高分子量液體、膠體、懸浮液、乳濁液外，大部分液體亦屬牛頓型流體。計算方法中未考慮安全系數，計算時應根據實際情況選用合理的數值。通常,對平均需要使用510年的鋼管，在摩擦系數中加20%30%的安全系數，就可以適應其粗糙度條件的變化；超過510

17、年，條件往往會保持穩定；但也可能進一步惡化。此系數中未考慮由于流量增加而增加的壓力降，因此須再增加10%20%的安全系數。規定中對摩擦壓力降計算結果按1.15倍系數來確定系統的摩擦壓力降，但對靜壓力降和其它壓力降不乘系數。在工程計算中，計算結果取小數后兩位有效數字為宜。對用當量長度計算壓力降的各項計算中，最后結果所取的有效數字仍不超過小數后兩位確定管徑的一般原則確定管徑的一般原則（a） 應根據設計條件來確定管道直徑.當需要時，可增加設計條件下壓力降15%25%的富裕量，但以下情況除外： 1， 有燃料油循環管路系統的排出管尺寸，應考慮一定的循環量; 2，泵、壓縮機和鼓風機的管道，應按工藝最大流量

18、(在設備設計允許的流速下)來確定尺寸，而不能按機器的最大能力來確定管道尺寸； 3， 間斷使用的管道（如用于開工的旁路管道）尺寸，應按可能得到的壓差來確定。 當量長度法當量長度法阻力系數法熱補償產生原因熱補償產生原因熱脹冷縮，產生應力，形成推力，導致管熱脹冷縮，產生應力，形成推力，導致管道變形，影響管道系統在工作狀態的穩定和安道變形，影響管道系統在工作狀態的穩定和安全，為緩解和消除這種影響而采用的措施。全，為緩解和消除這種影響而采用的措施。 熱補償計算一根自由放置的長度為一根自由放置的長度為L的管子，因溫度變化的管子，因溫度變化t 而引起的伸長而引起的伸長L為：為：L=L（t2-t1） 若管道兩

19、端固定，管道受到拉伸或壓縮時，由溫度變化而引起熱應若管道兩端固定，管道受到拉伸或壓縮時，由溫度變化而引起熱應力，熱應力力，熱應力產生產生的軸向推力的軸向推力P為：為：P= A=E t A 由上述公式可知，熱應力和軸向推力與管道長度無關，所以不能因由上述公式可知，熱應力和軸向推力與管道長度無關，所以不能因為管道短而忽視這個問題。為管道短而忽視這個問題。熱補償設計1.自然補償（利用管道自身彎曲）自然補償（利用管道自身彎曲） 分為：分為：L型，型，Z型，空間自然補償型，空間自然補償2 補償器補償補償器補償 分為：方形補償器，套管式、波紋、球形補償器、旋轉式分為：方形補償器，套管式、波紋、球形補償器、

20、旋轉式補償器。補償器。自然補償計算自然補償計算1.L型直角彎自然補償型直角彎自然補償 L型直角彎斷臂長度型直角彎斷臂長度l按下式計算按下式計算*1.1300wLDl2 2.Z.Z型折角彎自然補償型折角彎自然補償 其短壁長度其短壁長度l l按下式計算按下式計算2.補償器補償補償器補償2.1方形補償器方形補償器球形補償器是熱力管道熱膨脹補償方面的一種新型補償器。球形補償器是熱力管道熱膨脹補償方面的一種新型補償器。以球體回轉中心自由轉動，吸收管以球體回轉中心自由轉動，吸收管道熱位移，從而減少管道之應力。道熱位移，從而減少管道之應力。2.3 波紋補償器（又名膨脹節），又分：軸向型，橫向型，角向型b 橫

21、向型橫向型（平面橫向位移補償）（平面橫向位移補償）. .2 2 套管式補償器又分為：套管式補償器又分為：GSJGSJ型套管補償器，型套管補償器，自調式套管補償器，自調式套管補償器，SB41SA-16/25CSB41SA-16/25C型自導式高溫補償器，型自導式高溫補償器，PNB-EPNB-E型平衡式補償器型平衡式補償器7.6 化化 工工 管管 道道 的防的防 腐腐 與與 標標 志志管管 道道 防防 腐腐化工管道輸送的各種流體，多數是具有一定腐蝕性的物料，即使是輸送水、蒸汽、化工管道輸送的各種流體，多數是具有一定腐蝕性的物料，即使是輸送水、蒸汽、油類的管道，有時也因與其他化工管道、設備相連，或因

22、受周圍環境的影響，而油類的管道，有時也因與其他化工管道、設備相連，或因受周圍環境的影響，而產生一定的腐蝕性，金屬管道裸露在大氣中，塑料管道在紫外線的作用下，都會產生一定的腐蝕性，金屬管道裸露在大氣中，塑料管道在紫外線的作用下，都會銹蝕或破壞，必須加以保護。銹蝕或破壞，必須加以保護。道，有時也因與其他化工管道、設備相連，或因受周圍環境的影響，而產生一定的腐蝕性，金屬管道裸露在大氣中，塑料管道在紫外線的作用下，都會銹蝕或破壞，必須加以保護。常見的防腐措施有：管道內的襯里防腐、電化學防腐、使常見的防腐措施有：管道內的襯里防腐、電化學防腐、使用防腐劑防腐。管道外多以涂層防腐，以防環境介質的影用防腐劑防

23、腐。管道外多以涂層防腐，以防環境介質的影響。在這些防腐措施中，管道外涂層防腐使用最為廣泛，響。在這些防腐措施中，管道外涂層防腐使用最為廣泛，而在涂層防腐中使用最多的是涂料防腐，其優點是：防腐而在涂層防腐中使用最多的是涂料防腐，其優點是：防腐效果好、施工方便、費用較低。效果好、施工方便、費用較低。一、一般防銹漆一、一般防銹漆（1）硼鋇酚醛防銹漆和鋁粉硼鋇酚醛防銹漆）硼鋇酚醛防銹漆和鋁粉硼鋇酚醛防銹漆 它們是以偏硼酸鋇為主的防銹顏料和醛酚樹脂涂料等配置而成。成它們是以偏硼酸鋇為主的防銹顏料和醛酚樹脂涂料等配置而成。成品為灰色，對鋼鐵表面有很強的附著力和優良的防銹能力，是新型防銹品為灰色，對鋼鐵表面有很強的附著力和優良的防銹能力，是新型防銹漆。漆。（2）鋁粉鐵紅酚醛醇酸防銹漆）鋁粉鐵紅酚醛醇酸防銹漆 它是以鋁粉、氧化鐵紅為主要防銹顏料和酚醛或醇酸樹脂漆料等配它是以鋁粉、氧化鐵紅為主要防銹顏料和酚醛或醇酸樹脂漆料等配置而成。成品為灰紅色，對鋼鐵表面有很強的附著力和優良的防銹能力。置而成。成品為灰紅色，對鋼鐵表面有很強的附著力和優良的防銹能力。二、油脂漆和天然樹脂漆 油脂漆附著力