化工设计第10章车间管路设计

⑧减压阀
减压阀是采用控制阀体内的启闭件的开度来调节介质的 流量，将介质的压力降低，同时借助阀后压力的作用调节启 闭件的开度，使阀后压力保持在一定范围内。减压阀的作用 是能自动地将高压流体按工艺要求减为低压流体，通常用于 加压水蒸气和压缩空气管路上。
Y43H蒸气减压阀
Y42X薄膜式减压阀
ZY11直接作用减压阀
⑨疏水器（又称阻气排水阀或凝液排除器）
疏水器是能自动排出凝结水、空气及其它不凝结气体，并 阻水蒸汽泄漏的阀门。根据疏水阀工作原理的不同，可分为： 机械型：依靠阀内凝结水液位高度的变化而动作。热静力型： 依靠液体温度的变化而动作。热动力型：依靠液体的热动力学 性质的变化而动作。一般用于蒸汽管路上或蒸汽加热器的 冷凝 水排除管路上。
10.1.6
管路连接
1) 焊接：用于大口径管路的连接，不需要拆卸的管路连
接、高压管路的连接。 其特点，操作方便、安全可靠、成本低、凡能焊接的 管路一般不采用其它连接方法。管径大于32mm，厚度 在4mm以上采用电焊，管径在32mm以下，厚度在3.5mm 以下的管路采用气焊。
2) 螺纹连接：主要用于小口径和低压管路的连接，一般
2. 管子、管件、阀门的公称直径 公称直径符号：Dg或DN 一般情况下，管子、管件的内径接近公称直径，但不一定等 于公称直径，凡是同一公称直径的管子，外径必相同。 10.1.2 管材的选择 主要根据工艺要求：输出介质的温度、压力和物性（酸、碱 性，腐蚀性，可燃，毒性等）及来源、价格等因素综合考虑。 a.温度：——40~350℃ 可用碳钢 ——40~196℃ 可用铜、铝、铝镁合金、耐低温合金钢 ＞350℃高温合金钢 b.压力：低于100kg/cm2 用碳钢 100~320kg/cm2 用碳钢、低合金钢 ＞320kg/cm2用15MnV，20MnV等高强度合金钢 c. 性能：强腐蚀性物料用不锈耐酸钢，但不锈钢并非能耐所有 介质的腐蚀。
⑦安全阀 是一种能使设备自 动泄压而防止超压爆炸 的自动阀门。 有二种 形式：一是杠杆重锤式 安全阀，能耐高温，但 体积大，安装要求高， 必须保持阀盘轴线与水 平垂直，一般用在锅炉 上。另一种是弹簧式安 全阀，结构精小，安装 要求比前者低，但缺点 是弹簧易疲劳或失灵， 要经常校验，不适用于 高温管道。
10.1.3 常用管道
1) 铸铁管：规格表示 φ内×壁厚(mm)，脆性、紧密性较差 只用于输送低温、低压介质，不适于输送高温、高压、有 毒或易爆炸性介质和蒸汽，在化工厂中一般用于地下给水 管，下水管、煤气总管。连接方式常采用承插式。
2) 钢管：分有缝钢管和无缝钢管二种
有缝钢管规格：以内径或Dg表示，由碳钢板卷焊制成 无缝钢管规格：由碳钢或合金钢坯轧制或再拉伸而成 由于制造方法不同又分为热轧和冷拔无缝钢管二种。
10.1 基础知识
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1.管道、管件、阀门的公称压力系列 公称压力符号： Pg或 PN 化工管路承受的压力即公称压力，通常大于 或等于实际工作压力，从0.25MPa（ 2.5 kg/cm2） 至32MPa （ 320 kg/cm2）共分为12个等级，分别 是 2.5 、 6 、 10 、 16 、 25 、 40 、 64 、 100 、 160 、 200 、 250、320。按目前习惯 低压：Pg=2.5~16kg/cm2 中压：Pg=25~64kg/cm2 高压：Pg＞100kg/cm2 ★公称压力是管子与管件阀门在一定温度范围 内的最大允许工作压力。（碳钢在200℃以下，合 金钢在250℃以下）当温度超出范围时，由于材料 的许用压力下降，最大允许工作压力亦下降。
2) 化工常用阀门介绍 ①球心阀（又称截止阀） 优点：易于调节流量，启闭缓慢，无水锤现象。因流体是 从下向上通过阀门，故在压力高时，阀门背面不承受压力， 故启闭容易，操作可靠。 缺点：结构复杂，价格较贵，不能用于输送含有悬浮物质 及易结晶物料的管路。 应用：广泛用于各种受压的流体管路，蒸汽和压缩空气管 路上 也常使用。
②闸阀（又称闸板阀） 特点：利用闸板升降进行启闭， 调节阀板高度便可调节流体流量， 它既可用作截止阀又可用作调节 阀。 优点：阻力小，容易调节流量， 开启缓慢，无水锤现象。 缺点：比较复杂，尺寸较大，价 格较贵，闭合面磨损快，修理困 难，阀座槽中易沉积固体物质而 关不严，所以不宜用于流体中含 有固体物质的管路，也不宜用于 输送腐蚀性流体的管路。 应用：广泛应用于各种液体和气 体管路上
外螺纹 2
焊接 6
3——仅用于双弹簧安全阀 5——仅用于杠杆式安全阀
表示阀门结构 :
截止阀 蝶 阀 直通式（铸造） 1 角式（铸造） 2 压力计上用 9 直通式（锻造） 3 角式（锻造） 4 直流式 5 旋转偏心轴式 1 杠杆式 0
隔膜阀
直通式 1 角式 2 直流式 5 明杆楔式单闸板 1 明杆楔式双闸板 2 暗杆楔式双闸板 6 暗杆楔式单闸板 5 明杆平衡式双闸板 4 暗杆平衡式双闸板 8
镀锌管
黄铜管
铝管
铅管
4) 非金属管：一般都有良好的耐腐蚀性能 ①塑料管：品种很多，在化工厂中广泛应用，耐腐蚀性能好， 重量轻，易成型，易加工，但其强度低，耐热性差，一般用于 60℃以下、低压（＜3kg/cm2表压） 硬聚氯乙烯管(PVC)几乎 能耐任何浓度的酸、碱、盐类及有机溶剂（除发烟H2SO4及浓 度>50%的HNO3，芳烃，酮类外）；聚丙烯(PP,PPR) ; 聚四氟 乙烯可在-180~250℃范围使用，耐强酸、强碱、强氧化剂等腐 蚀性介质的腐蚀，只有熔融的苛性碱对它有腐圈或衬里所用材料（汉语拼音字母）
T铜 H 耐酸钢或不锈 钢 D 渗碳钢 B 巴氏合金 Y 硬质合金 M 蒙乃尔合金 G 硅铁 X 橡胶 J 硬橡胶 SD 酚醛塑料 SA 聚四氟乙烯 SC 聚氯乙烯 Q 硬铅 CJ 衬胶 CQ 衬铅 CS 衬塑料 TC 搪瓷 W 无密封圈
5
单元表示公称压力，要用短线与前面分开，直接写明压力 数 压力分级： 低压 —— 1，2.5，6，10，16 kg/cm2 中压 —— 25，40，64，100 kg/cm2 高压 —— 160，200，250，320 kg/cm2 超高压 ＞ 1000 kg/cm2
10.1.4 阀门的选择 1) 阀门的代号 Z941H—64 代号由六个单元组成 1 1 2 3 4 5 6
单元表示阀门类别（用汉语拼音第一个字母表示）
Z闸 阀 J 截止阀 X旋 阀 L 节流阀 H 止回阀 A 安全阀 U 柱塞阀 Q球 阀 S 疏水器 G 隔膜阀 D蝶 阀
2 单元表示阀门的操作方式（用阿拉伯数字表示）
④蝶形阀（又称翻板阀） 由于不易和管壁严密配合，只适用于调节流量，不能 用于切断管路，是一种结构简单的调节阀 ，在输送空气和 烟气的管路上常用于调节流量。
⑤针形阀 结构与球心阀相似，只是阀盘作成锥形，由于阀盘 与阀座接触面大，故其密封性能好，易于启闭，容易操 作，特别适用于高压操作和要求精确调节流量的管路。
②玻璃管：耐腐蚀、易清洗、阻力小、价格低但性脆、耐低压、 可输送Br2 。 ③陶瓷管（与上相似） ④橡胶管：作临时或移动管道 ⑤不透性石墨管 5) 复合材料管：金属搪瓷管，搪玻璃管，金属内喷涂管。
塑料管
导热塑料管管
塑料基体的高含量导热材料复合，导热系数 比塑料基体提高25倍左右，并且克服了以往高导 热塑料材料只能用于生产直管的缺陷。
用于管径＜100mm ,工作压力＜10kg/cm2 (表压)以下。 特点：操作方便，拆装简便，成本低，但可靠性差， 易发生渗漏，不宜用于易燃、易爆、有毒介质的管路 连接。
3) 法兰连接：主要用于大口径管路、高压管路、需经常拆
卸清理的管路连接。 特点：拆卸方便，密封性好，但费用较高，适用于各种 温度、压力和各种介质的管路连接。 法兰的Dg与管路的Dg相同，压力除必须符合公称压力外， 有一最小限度。如用于水、蒸汽，一般的酸碱液的法兰， 最小Pg为6kg/cm2 ，天然气、甲烷、有毒物质、溶剂（丙 酮、苯、甲醇等）的法兰最小Pg为10kg/cm2。 4) 承插连接：用于铸铁管，陶瓷管，石棉水泥管的连接， 一般采用石棉水泥、沥青玛脑脂、水泥沙浆作封口，工 作压力≤0.3kg/cm2，介质温度≤60℃。 5) 卡箍连接：用于金属管与非金属管的连接。
(北京式)热动力式蒸汽疏水阀
(圆盘式)热动力式蒸汽疏水阀
10.1.5 常用管件
1)
连接管件 ①管节（又称轴节或内牙管）和外牙管：用于小口径管道连 接 ②活管节（称活接头）：用于需要经常拆卸的管道连接 ③法兰：用于大口径和经常拆卸管道的连接 ④法兰盖和管堵：用于需经常检修和特殊用途管道的堵塞 ⑤大小头（异径管）：用于改变管道直径 ⑥内外丝（内外螺纹管接头）：俗名“外心”是连接异径管 道的一个简便的管件 2) 导流管件：用于改变流体方向之用，如45°、90°弯头及其 它角度的弯头或回弯头，大口径管道亦可使用焊制“吓米弯” 3) 分合流管件：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。 4) 管路附件：防雨帽、视镜、阻火器、取样器、漏斗、过滤器、 阀门伸长杆等
③旋塞阀（又称考克）——演变成球阀 是一种构造简单的阀门，可起截止和节流作用。 优点：结构简单，体积小，启闭迅速，阻力小，经久耐用， 易于修理和研磨。 缺点：用于高压管路中容易产生水锤现象，摩擦面积大启动 费力，受热膨胀后难于转动，不能精确调节流量 应用：适用于含有悬浮物质和固体杂质的管路 只适用于Dg=15~80小口径管路上以及温度不高， Pg≤10kg/cm2的管路
10.1.7
管径的确定
d
4V u
d ——管子内径，m V ——介质的体积流率 ，m3/s (工艺要求) u ——介质的选定流速，m/s （由介质特性决定）
10 车间管路设计
10.1 基础知识 10.2 管路布置设计 10.3 管路布置图
10.1 基础知识
10.1.1 公称压力和公称直径
公称压力和公称直径是管子、阀门和管件的 两个特性参数，采用公称压力和公称直径的目的 是使管子、阀门和管件的连接参数统一，利于装 管工程的标准化。装管工程的标准化可使制造单 位能进行阀门、管件的大量生产，降低制造成本； 由于标准化后容易购得，使用单位可以减少日常 的贮备量。标准化还便于阀门、管件损坏后的更 换，标准化的实行使设计单位的设计工作量也大 大减少。