第八章 化工管路设计

第二节化工管路设计基础（一）管子、管件与阀门（二）管路设计步骤（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(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硅铁管高硅铁能输送强酸，含钼的抗氯硅铁可输送各种含量、温度的盐酸无缝钢管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水煤气管常用作给水、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管子类别适用场合有色金属管铜管多用作低温管道（泠冻系统）、仪表的测压管线或传送有压力的流体（如油压和润滑）铝管输送浓硝酸、醋酸、甲酸等物料，铅管常用作硫酸或酸性物料管道。

衬里钢管输送腐蚀性介质非金属管陶瓷管常用作排除腐蚀性介质的下水和通风管道，硬聚氯乙烯管可输送各种酸类、碱类和盐类2、化工管路常用阀门（见下表）阀门类别功能与用途闸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、价格高截止阀可调节流量；应用广泛，不适于带颗粒和粘度较大的介质。

其公称直径＜200㎜节流阀可节流，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㎜旋阀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㎜球阀与旋阀相仿，但小，不能作调节流量用。

适用于低温高压及粘度大的介质和要求开关迅速的部位隔膜阀可调节流量；适用于酸、碱性和带悬浮物的介质。

但橡胶膜的材质不适用高于60℃及有机剂和强氧化剂的介质针形阀特用于高压操作和要求精确调节流量的管路止逆阀其作用是防止倒流。

故在锅炉进水、往复泵的进出口管路上设止逆阀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。

化工管道的设计规范化工管道作为化工生产的重要组成部分，其设计与施工关系着整个生产过程的安全与稳定性。

因此，设计及施工必须遵循一定的规范和标准，以保证管道的安全运行。

本文将介绍化工管道的设计规范。

一、管道设计前的准备在进行管道设计之前，必须对管道所在场地进行全面的调查。

包括地形、地质、气候等环境因素以及管道从事的工艺流程、通道安排、材料的选择、压力等级、温度范围、管道直线段和弯头支管的数量和尺寸、管道的敷设方式等。

进一步了解管道设计的具体要求，为设计作出完善的规划。

二、管道的选材原则管道本身是将液体、气体和固体等在不同的地点之间输送的通道，因此管道的材料应该选择易于加工、铸造、抗腐蚀、耐高温、耐高压的特种合金材料或塑料、橡胶、陶瓷等。

在选择时要优先考虑成本与材料性能的平衡性。

三、管道的设计原则管道设计不仅要满足输送管道流量、压力、粘度、密度等流体参数的要求，还应考虑到管道的设计、材料、施工和使用费用等因素。

1.设计应当充分考虑管道的耐压弯曲、扭曲和外力强度，分析管道的弹性，以提高其刚度和更好的承载能力。

2. 管道的设计应该尽可能地减少沉淀和积聚等事故发生的几率，尽可能使管道连续，并按照机械设计原理尽可能尽量采用一些负责的制造工艺技术来严格控制制造工艺。

3.设计过程中应充分考虑到整个管道系统的维护和试运行。

保留最小的维修空间，以方便将来满足维护、检验和清理工作的需要，而不使维修过程过于复杂和繁琐。

四、管道的安装原则1.管道敷设施工应注意安全，盲目施工将会危害到人体和现场的辐射等安全问题。

2.管道敷设过程中应考虑管道强度以及管道过程中的压力，网络管道更加重要，网络整体采用制造工艺中高框架和强设施容器为基本构造原则，并分布在整个流程的关键部分。

3.管道的施工应严格按照图纸规范和施工规范进行，尤其在埋地敷设的时候，必须严格按照施工方案设计，检查管道的强度、弹性和耐用性，保证管道的安全性能。

五、管道的维护原则管道的维护是保障管道安全运行的重要措施。

流体输送管路设计目录1.任务书2.设计过程2.1流程图2.2管道设计2.2.1主管道规格确定2.2.2管道特性方程估算2.3泵的设计2.3.1项目基础数据及相关信息2.3.2泵型号确定及其基础特性参数2.3.3泵工作点确定及其性能参数的校正2.3.4泵的安装高度估算2.4设计结果一览图表3．条件变化对输送系统的影响分析4．操作过程及注意事项5．设计评述6．参考文献7.符号说明一、任务书某工厂需要将一定量溶剂从贮槽送往高位槽,两槽液面稳定,其间的垂直距离为10m, 溶剂温度20℃,溶剂贮槽液面与地面的距离为3m,试解决下列问题：⑴选择输送管子,并画出示意图；⑵选择合适类型的泵；⑶求泵的轴功率和电机功率；⑷确定泵的安装位置；⑸确定泵的工作点、损耗在阀门上的轴功率；⑹现若流量需增加10%,可采取什么措施? 分析管路设计中可行的节能措施。

注：学号单号同学选用溶剂为乙醇，双号同学选用溶剂为甲醇，输送量为（50+学号最后两位）吨/小时。

要求：查阅相关工程设计手册或其它文献，写出设计报告，对工艺参数的选用附上相关出处。

二、设计过程1.流程图2.管道设计2.1物理参数及操作环境条件在20℃，即303.15K 下进行，储罐A 与大气相通，其液面上方大气压假定为1atm ，离心泵根据管路计算选择。

输送量为61000kg/h 。

常压、303.15K 下，乙醇的物性数据为：密度ρ=789kg/m 3,黏度μ=1.15*10-3Pa ·s 。

2.2管径、流速、雷诺数的计算与流型的判断工程设计中．易燃易爆液体管道直径的大小．与安全流速值的大小有直接的关系。

根据化工设计手册[1]乙醇的安全流速u ≤5m/s,结合乙醇在管路输送的经济流速[2]，和泵吸入管的推荐流速0.5≤u ≤2.0m/s 和排出管的推荐流速2.4≤u ≤3.0m/s[3]。

假定液体在吸入管道内的流速0u =2.2s m ，在泵排出管内的流速u 1=3.0m/s,已知流量s / 0.0215/ 77.333m h m V a==，由流量计算式u d V 22⎪⎭⎫⎝⎛=π得吸入管径为：002u V d a π==mm 2.214.30.02152⨯=112mm 同理得排出管径为：112u V d a π==mm 3.014.30.02152⨯=96mm 查流体输送用不锈钢无缝钢管规格表【4】选取吸入管规格mm mm 4 121⨯φ。

化工设计复习题一．填空题1.精馏塔系统合成的基本原则中包含，为了减少过程的输送量，尽早移出含量大的组分，以降低后处理能源消耗.2.在分析、评比流程的组织最佳方案时，可从物料计算和原料合计方面去进行考虑。

3.一个化工过程，可分解成六个子系统。

其中分离顺序的合成，用于研究分离顺序，从而确定最佳分离组合.4.可行性研究的主要内容包括市场销售情况的研究。

5.在分析、评比流程的组织最佳方案时,可从工艺设备的设计和选型方面去进行考虑,并完成设备一览表。

6.化工过程的六个子系统中，能量的和质量的管理和集成，用于研究化工过程中自身能量搭配利用，从而达到最佳节能的效果.7.8.死态的温度定为298.15K。

9.在分析、评比流程的组织最佳方案时，可从非工艺设计项目的方面去进行考虑,并为他们提设计要求。

10.在分析、评比流程的组织最佳方案时,可从车间布置设计方面去进行考虑，并完成平面布置和立面布置图.11.一个化工过程,可分解成六个子系统。

其中操作时间表的安排，用于研究化工过程多单元操作组成，从而达到全系统的最佳操作。

12.在分析、评比流程的组织最佳方案时，可从化工管路的设计方面去进行考虑.13.在分离过程中，应尽量避免过程中含有固体的物流出现,以降低输送过程中的能量。

14.热交换网络合成中，其基本步骤的第一步是：列表分析给定化工工程中所有的热流股和冷流股.15.在分离过程中，应尽量避免使用质量分离剂，以避免增加分离物料量。

16.分离方法中，应尽量避免过程含有固体物流出现。

17.一个化工过程，可分解成六个子系统。

其中反应途径的合成，用于研究反应途径,从而确定最佳生产工艺路线。

18.化工过程的六个子系统中,分离技术的选择，用于研究各种分离技术能耗成本,从而确定最佳分离方案。

19.精馏塔系统合成的基本原则中包含，最难分离的组分在最后分离，以便降低操作成本。

20.热交换网络合成中要求画出热能阶图，求出窄点温度及所需最少的外源热和冷量。

浅析化工工艺管道设计摘要：化工过程中的管路设计是一项综合性的工程，其影响因素较多。

要保证化工过程管路的安全性和稳定性，必须做好管路的设计，使管路的设计更加合理，并能主动防止管路中出现的安全事故。

对化工过程管路进行设计时，要与其所处的环境、地点相适应，要对化工过程管路进行全面的规范，对化工过程管路进行优化。

关键词：化工工艺；管道；设计1化工管道设计与安装环节存在的问题分析1.1管道设计环节存在的问题(1)管路压力的设计值与实际输送的原料的要求不符，导致管路压力过低，容易出现聚合反应的原料产生“超压”现象，从而增加管路出现“超压破坏”的危险。

(2)管线的附属装置设计不合理，如管线没有按规定进行保温或保冷，当输送熔点较高的材料时，如果没有保温或伴热装置，很可能会导致管线发生低温脆性断裂、超压断等问题；对于低沸点的材料，若其保冷能力达不到标准，不仅会引起材料在室温下的沸腾，而且还会使管道处于超压状态。

(3)对管道的材质选择不当，化学工业管道中所运输的物质一般都是强酸、强碱等腐蚀性物质，若所用的材质不能达到实际的耐蚀性，将会降低其使用寿命，给化学工业带来质量与安全的隐患。

1.2管道安装焊接环节存在的问题在化工管线施工过程中，焊接是一个非常重要的工序，其质量的好坏，对整个化工管线施工的质量有很大的影响。

然而，在实际的管道安装过程中，部分施工企业存在着违规操作的问题，比如在管道的焊接口没有设置清楚的焊接标志。

在管道焊接作业结束后，对后续的质量检测工作不做好以及化工管道的焊接质量不合格，或者是漏焊，都会对管道的气密性造成很大的影响，进而影响到管道的工作性能。

2化工工艺管道的设计内容由于化学管线在高风险的工作条件下工作，输送原油时又要面对有毒物质，因此对化学管线的设计提出了更高的要求。

在化工生产过程中，应充分认识到石油是一种易燃、易爆材料，在施工过程中应从安全的观点来进行施工。

例如：（1）管道建设设计，在化工管道安装设计中要预防质量风险，避免技术上出现不规范现象，同时要对各个安装环节进行控制，在化工工艺管道设计中要进行密封性设计，只有在排放有毒气体时不泄露，才不会对环境造成污染，危害人体健康。

化工原理管路课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解并掌握化工管路的基本原理，包括流体力学、热力学和传质原理。

2. 学生能掌握化工管路的常用设备和部件，了解其功能、工作原理及在化工生产中的应用。

3. 学生能了解化工管路系统的设计方法和步骤，包括管径计算、材料选择、布局设计等。

技能目标：1. 学生具备运用化工原理进行管路系统分析和设计的能力，能独立完成简单的化工管路设计任务。

2. 学生能够运用相关软件工具，如CAD等，进行化工管路图纸的绘制和修改。

3. 学生具备解决实际工程问题中与化工管路相关问题的能力，能对现有化工管路系统进行优化和改进。

情感态度价值观目标：1. 培养学生热爱化工专业，对化工管路设计产生兴趣，提高学生的专业认同感。

2. 培养学生具备良好的团队合作意识，能够在团队中发挥个人优势，共同完成设计任务。

3. 培养学生关注环保和可持续发展，将绿色化学理念融入到化工管路设计过程中。

课程性质分析：本课程为实践性较强的专业课，旨在培养学生的工程实践能力和创新能力。

学生特点分析：学生具备一定的化工基础知识和工程制图能力，但实际操作和设计经验不足。

教学要求：结合学生特点，注重理论与实践相结合，强化实践环节，提高学生的动手操作能力和工程设计能力。

在教学过程中，注重启发式教学，引导学生主动思考，培养学生解决问题的能力。

通过课程学习，使学生能够达到上述课程目标，为后续相关课程和未来从事化工行业工作打下坚实基础。

二、教学内容本课程教学内容主要包括以下几部分：1. 化工管路基本原理：流体力学、热力学和传质原理在化工管路中的应用，重点讲解流体流动特性、压力损失计算、热量和质量传递过程。

2. 化工管路设备及部件：介绍常用设备及部件的类型、功能、工作原理和应用，如泵、压缩机、阀门、换热器等。

3. 化工管路设计方法与步骤：讲解管径计算、材料选择、布局设计、管道支架设置等设计方法和步骤。

4. 化工管路系统分析：分析实际化工生产中管路系统的运行情况，包括流量、压力、温度等参数的测量与控制。