學(xué)習(xí)情境一、化工管路

學(xué)習(xí)情境一、化工管路化學(xué)工程系

13十二月2022李麗

學(xué)習(xí)目標(biāo)認(rèn)識(shí)化工管路的構(gòu)成1

熟悉化工管路用材2

掌握密度、流量、流速、管徑概念及相關(guān)計(jì)算3化工管路：俗稱(chēng)化工過(guò)程的“供血”管網(wǎng)？主要由管子、管件和閥件構(gòu)成?；す苈钒摧斔徒橘|(zhì)的壓力真空管、低壓管、中壓管、高壓管、超高壓管低溫管、常溫管、高溫管按輸送介質(zhì)的溫度簡(jiǎn)單管路、復(fù)雜管路按連接方式按輸送介質(zhì)的種類(lèi)水管、蒸汽管、氣體管、油管以及輸送酸、堿、鹽等腐蝕性介質(zhì)管路概述與分類(lèi)一、壓力管道

（一）壓力管道概念壓力管道是指利用一定的壓力，用于輸送氣體或液體的管狀設(shè)備（二）壓力管道的分類(lèi)與分級(jí)壓力管道通常根據(jù)其危害程度實(shí)施分級(jí)安全監(jiān)察。一般將壓力管道按安全等級(jí)分為GC1、GC2、GC3三級(jí)。（三）石油化工管道的分級(jí)根據(jù)介質(zhì)的性質(zhì)和工藝條件分為5級(jí)：SHA、SHB、SHC、SHD、SHE二、化工管路的構(gòu)成（一）管子在實(shí)際化工生產(chǎn)中，由于輸送流體物料的性質(zhì)和工藝條件的不同，用于連接設(shè)備和輸送流體物料的管子不僅要滿(mǎn)足強(qiáng)度和通過(guò)物料能力的要求，還要適應(yīng)耐溫（高溫或低溫）、耐壓（高壓或低壓）、耐腐蝕（酸、堿）、導(dǎo)熱等性能的要求。

1．管子的標(biāo)準(zhǔn)公稱(chēng)直徑公稱(chēng)壓力2．管子的材料金屬管非金屬管（二）常用管件1.彎頭彎頭的作用主要是用來(lái)改變管路的走向。彎頭可用直管彎曲而成，也可用管子組焊，還可用鑄造或鍛造的方法制造。彎頭的常用材料為碳鋼和合金鋼。彎頭的形狀常有45度、60度、90度、180度回彎頭等。據(jù)接入管的角度和旁路管徑的不同，可分為正三通、斜三通。接頭處的管徑除三通外，還有四通、Y形管等，有時(shí)也用來(lái)改變流向，多余的一個(gè)通道接頭用。，2．三通3.短路和異管徑短管兩端面直徑相同的叫等徑管，兩端面直徑不同的叫異徑管。異徑管可改變流體的流速。短管與管子的連通常采用法蘭或螺紋連接方式，也可采用焊接4.法蘭與盲板為了管路安裝和檢修的需要，管路中需裝設(shè)管道法蘭。管法蘭已標(biāo)準(zhǔn)化，使用時(shí)可根據(jù)公稱(chēng)壓力和公稱(chēng)直徑選取。通常管路的末端裝有法蘭蓋（實(shí)心法蘭），以便于檢修和清理管路

法蘭盲板（三）常常用閥門(mén)門(mén)1.閘閥閘閥的結(jié)結(jié)構(gòu)如圖圖所示，，主要部部分為一一閘板，，通過(guò)閘閘板的升升降以啟啟閉管路路（相當(dāng)當(dāng)于在管管道中插插入一塊塊和管徑徑相等的的閘門(mén)，，閘門(mén)通通過(guò)手輪輪來(lái)進(jìn)行行升降，，從而達(dá)達(dá)到啟閉閉管路的的目的））。楔式閘閥閥平行式閘閘閥2．截止閥閥截止閥又稱(chēng)球心閥或球形閥，截止閥的密封零件是閥盤(pán)和閥座。通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)手輪，帶動(dòng)閥桿和閥盤(pán)做軸線方向的升降，改變閥盤(pán)與閥座之間的距離，從而改變流體通道面積大小，使得流體的流量改變或截?cái)嗤ǖ馈?．止回閥閥止回閥是是根據(jù)閥閥盤(pán)前后后介質(zhì)的的壓力差差而自動(dòng)動(dòng)啟閉的的閥門(mén)門(mén)。如將將它裝在在管路中中，流體體只能向向一個(gè)方方向流動(dòng)動(dòng)，從而而阻止介介質(zhì)的逆逆流。它它的結(jié)構(gòu)構(gòu)是在閥閥體內(nèi)裝裝有一個(gè)個(gè)閥盤(pán)或或搖板，，當(dāng)介質(zhì)質(zhì)順流時(shí)時(shí)，閥盤(pán)盤(pán)或搖板板被頂開(kāi)開(kāi)；當(dāng)介介質(zhì)倒流流時(shí)，閥閥盤(pán)或搖搖板受介介質(zhì)壓力力作用而而自動(dòng)關(guān)關(guān)閉。根據(jù)結(jié)構(gòu)構(gòu)不同，，止回閥閥分為升降式和旋啟式兩種。升降式止止回閥4．旋塞旋塞閥是利用帶帶孔的錐錐形栓塞塞來(lái)控制制啟閉的的閥門(mén)。。錐形旋旋塞與閥閥體內(nèi)表表面形成成圓錐形形壓合面面相配合合，閥體體上部用用填料將將旋塞與與閥體之之間的間間隙密封封。旋塞塞上部有有方榫，，使用專(zhuān)專(zhuān)門(mén)的方方孔扳手手轉(zhuǎn)動(dòng)栓栓塞，通通過(guò)旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)一定角角度來(lái)開(kāi)開(kāi)閉閥門(mén)門(mén)。旋塞閥與與管路的的連接方方式有螺螺紋連接接和法蘭蘭連接兩兩種。法蘭連接接旋塞閥閥內(nèi)螺紋連連接旋塞塞閥5．球閥球閥主要要由閥體體、閥蓋蓋、密封封閥座、、球體和和閥桿等等組成。。其結(jié)構(gòu)構(gòu)與旋塞塞閥相似似。球閥閥是通過(guò)過(guò)旋轉(zhuǎn)帶帶孔球體體來(lái)控制制閥門(mén)啟啟閉的。。根據(jù)球球體在閥閥體內(nèi)可可否浮動(dòng)動(dòng)，分為為浮動(dòng)球球球閥和和固定球球球閥。。帶固定密密封閥座座的浮頭頭球球閥閥固定球球球閥6．隔膜閥閥隔膜閥是是在閥桿桿下面固固定一個(gè)個(gè)特別橡橡膠膜片片構(gòu)成隔隔膜，并并通過(guò)隔隔膜來(lái)進(jìn)進(jìn)行啟閉閉工作。。橡膠隔隔膜的四四周夾在在閥體與與閥蓋隔隔離開(kāi)來(lái)來(lái)。在隔隔膜中間間凸起的的部位，，用螺釘釘或銷(xiāo)釘釘與閥盤(pán)盤(pán)相連接接，閥盤(pán)盤(pán)與閥桿桿通過(guò)圓圓柱銷(xiāo)連連接起來(lái)來(lái)。7．蝶閥蝶閥主要要有手柄柄、齒輪輪、閥桿桿、閥板板、閥體體等組成成如圖1-12所示。當(dāng)當(dāng)旋轉(zhuǎn)手手柄時(shí)，，通過(guò)齒齒輪、閥閥桿、杠杠桿和松松緊彈簧簧傳動(dòng)，，使閥板板門(mén)開(kāi)啟啟。檔手手柄反向向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)時(shí)，使蝶蝶閥關(guān)閉閉。蝶閥閥除手動(dòng)動(dòng)外，還還有電動(dòng)動(dòng)、氣動(dòng)動(dòng)等方式式。8．節(jié)流閥閥中低壓外外螺紋節(jié)節(jié)流閥節(jié)流閥結(jié)結(jié)構(gòu)與截截止閥相相似，僅僅啟閉件件形狀不不同。截截止閥的的啟閉件件為盤(pán)狀狀，而節(jié)節(jié)流閥啟啟閉件為為錐狀或或拋物線線狀。節(jié)流閥屬屬于調(diào)節(jié)節(jié)類(lèi)閥門(mén)門(mén)。通過(guò)過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)手手輪，改改變流體體通道的的截面積積，從而而調(diào)節(jié)介介質(zhì)流量量與壓力力的大小小。9.閥門(mén)的選選用原則則輸送流體體的性質(zhì)質(zhì)。如液液體、氣氣體、蒸蒸汽、漿漿液、懸懸浮液、、粘稠液液等。閥門(mén)的功功能。選選用時(shí)應(yīng)應(yīng)考慮各各種閥門(mén)門(mén)的特征征及適用用場(chǎng)合。。閥門(mén)的尺尺寸。應(yīng)應(yīng)根據(jù)流流量大小小和允許許的壓降降范圍選選定，一一般應(yīng)與與工藝管管道尺寸寸相配。。阻力損失失。根據(jù)據(jù)閥門(mén)的的功能和和可能產(chǎn)產(chǎn)生的阻阻力來(lái)選選定閥門(mén)門(mén)的結(jié)構(gòu)構(gòu)形式。。根據(jù)操作作條件，，來(lái)確定定法閥門(mén)門(mén)的壓力力等級(jí)和和材質(zhì)。。三、管路路的連接接1．焊接連連接適用于有有壓管道道及真空空管道，，視管徑徑和壁厚厚的不同同選用電電焊或氣氣焊。這這種連接接方式簡(jiǎn)簡(jiǎn)單、牢牢固且嚴(yán)嚴(yán)密，多多用于無(wú)無(wú)縫鋼管管，有色色金屬管管的連接接。焊接連接接屬于不不可拆連連接方式式。采用用焊接連連接密封封性能好好、結(jié)構(gòu)構(gòu)簡(jiǎn)單、、連接強(qiáng)強(qiáng)度高，，可適用用于承受受各種壓壓力和溫溫度的管管道上，，故在化化工生產(chǎn)產(chǎn)中得到到廣泛應(yīng)應(yīng)用。對(duì)接搭接角接T形接2．法蘭連連接法蘭連接是是管路中應(yīng)應(yīng)用最多的的可拆連接接方式。法法蘭連接強(qiáng)強(qiáng)度高、拆拆卸方便、、適應(yīng)范圍圍廣，廣泛泛應(yīng)用于大大管徑、耐耐溫耐壓與與密封性要要求高的管管路連接以以及管路與與設(shè)備的連連接。在法蘭連接接中，法蘭蘭盤(pán)與管子子的連接方方法多種多多樣，常用用的有整體體式法蘭、、活套式法法蘭和介于于兩者之間間的平焊法法蘭等。3．螺紋連接接（1）內(nèi)牙管連連接（3）活管接連連接（2）外牙管連連接4．承插式連連接在化工管路路中，承插插連接適用用于壓力不不大，密封封性能不高高的場(chǎng)合。。常用作鑄鑄鐵水管的的連接方式式，也可用用作陶瓷管管、塑料管管、玻璃管管等金屬管管路的連接接。承插式連接接結(jié)構(gòu)如圖圖1-18所示。承插插連接時(shí)，，在插口和和承口接頭頭處留有一一定的軸間間間隙，一一邊與補(bǔ)償償管路受熱熱后的伸長(zhǎng)長(zhǎng)。（二）管路路的熱補(bǔ)償償若管路兩端端固定，當(dāng)當(dāng)溫度變化化較大時(shí)，，就會(huì)因熱熱脹冷縮而而產(chǎn)生拉伸伸或壓縮變變形，嚴(yán)重重時(shí)可使管管子彎曲、、斷裂或接接頭松動(dòng)。。因此，承承受溫度變變化較大的的管路，要要采用熱膨膨脹補(bǔ)償裝裝置。一般般溫度變化化在32℃以上，要考考慮熱補(bǔ)償償。1.回折管補(bǔ)償償器2.波形補(bǔ)償器器四、管徑選選擇與壁厚厚確定工廠的流體體輸送管道道大多為圓圓形管道，，其管子的的粗細(xì)主要要是管子直直徑的不同同即管子規(guī)規(guī)格的不同同。管子直直徑的確定定是我們選選擇管子規(guī)規(guī)格的基礎(chǔ)礎(chǔ)。輸送管路的的直徑d與流量Vs和流速u(mài)有關(guān)。管子子直徑的求求取公式為為：(一)流量與流速速1．流量(1)體積流量:單位時(shí)間內(nèi)內(nèi)流經(jīng)管道道任意截面面的流體體體積(2)質(zhì)量流量:單位時(shí)間內(nèi)內(nèi)流經(jīng)管道道任意截面面的流體質(zhì)質(zhì)量(3)體積流量與與質(zhì)量流量量的關(guān)系為為2．流速(1)平均流速:單位時(shí)間內(nèi)內(nèi)流體質(zhì)點(diǎn)點(diǎn)在流動(dòng)方方向上所流流經(jīng)的距離離（2）質(zhì)量流速速：?jiǎn)挝粫r(shí)間間內(nèi)流經(jīng)管管道單位截截面積的流流體質(zhì)量（3）質(zhì)量流速速與流速的的關(guān)系為3.流量與流速速的關(guān)系為為（二）管子子直徑的影影響因素分分析及確定定2.管道直徑的確定步驟（1）根據(jù)流體的種類(lèi)、性質(zhì)、壓力等在適宜流速范圍內(nèi)，選取一個(gè)流速；（2）將索選取的流速代入公式計(jì)算管道的直徑d；（3）由計(jì)算出的d，根據(jù)管子規(guī)格，將管子圓整成標(biāo)準(zhǔn)管徑。例1-2有一通風(fēng)管管道輸送120kPa(絕壓)、30℃、質(zhì)量流流量為600㎏/h的空氣。若若選用流速速為15m/s,試計(jì)算其管管內(nèi)徑和選選擇適宜的的管子規(guī)格格，并計(jì)算算管內(nèi)的實(shí)實(shí)際流速和和質(zhì)量流量量。1.管道直徑討討論當(dāng)Vs一定，流速速u(mài)增加，管道道直徑d減小，管道道安裝的設(shè)設(shè)備投資減減少，但u增加會(huì)導(dǎo)致致管路中流流動(dòng)阻力增增加，操作作費(fèi)用增加加。五、化工管管路的布置置與安裝（一）從從安裝、檢檢修、操作作等方面考考慮1.在安裝時(shí)除除了下水道道、上水總總管和煤氣氣管以外，，管路鋪設(shè)設(shè)應(yīng)盡可能能采用明線線。2.在安裝時(shí)并并列管路上上的管件和和閥門(mén)應(yīng)互互相錯(cuò)開(kāi)，，避免在檢檢修及操作作時(shí)的不方方便。并列列管路上安安裝手輪操操作的閥門(mén)門(mén)時(shí)，手輪輪間距約100mm。3.在安裝時(shí)車(chē)車(chē)間內(nèi)的管管路應(yīng)盡可可能沿廠房房墻壁安裝裝，管架可可以固定在在墻上，或或沿天花板板及平臺(tái)安安裝。在露露天的生產(chǎn)產(chǎn)裝置，管管路可沿掛掛架或吊架架安裝。管管與管之間間和管與墻墻之間的距距離以能容容納活動(dòng)接接頭或法蘭蘭以及便于于檢修為宜宜，管與墻墻、柱邊或或管架支柱柱之間的凈凈空距離不不小于100mm為宜。中壓壓管與管之之間的距離離保持在40～60mm，高壓管與與管之間的的距離保持持在70～90之間。4.在安裝時(shí)管管路的傾斜斜度通常為為3/1000～5/1000,對(duì)含有固體體結(jié)晶或顆顆粒較大的的物料管應(yīng)應(yīng)大于等于于1%。5.在安裝時(shí)時(shí)為了便便于區(qū)別別各種類(lèi)類(lèi)型的管管路，應(yīng)應(yīng)在管路路的保護(hù)護(hù)層或保保溫層表表面涂以以顏色加加以區(qū)別別。6.一般上下下水管及及廢水管管適宜埋埋地鋪設(shè)設(shè)，埋地地管路的的安裝深深度，在在冬季結(jié)結(jié)冰地區(qū)區(qū)，應(yīng)在在當(dāng)?shù)乇鶅鼍€以以下。（二）從從保障障操作與與人身安安全考慮慮1.輸送流體體的管路路，特別別是輸送送腐蝕性性介質(zhì)的的管路，，為防止止因滴漏漏而造成成對(duì)人體體的傷害害，在穿穿越通道道時(shí)，不不得裝設(shè)設(shè)各種管管件、閥閥門(mén)以及及可拆卸卸連接。。2.鋪設(shè)各種種管路離離地面的的高度應(yīng)應(yīng)便于檢檢修，通通過(guò)路、、橋的高高度應(yīng)按按標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)執(zhí)行，如如通過(guò)人人行橫道道時(shí)，不不得小于于2m；通過(guò)公公路不得得小于4.5m；通過(guò)鐵鐵路與輕輕軌距離離不得小小于6m；通過(guò)工工廠主要要交通干干線，一一般高度度為5m。3.管路的跨跨距（兩兩支座之之間的距距離）4.輸送腐蝕蝕性介質(zhì)質(zhì)的管路路與其他他管路并并列時(shí)，，兩者應(yīng)應(yīng)保持一一定距離離，而且且其位置置應(yīng)略低低一些，，以免發(fā)發(fā)生滴漏漏時(shí)影響響其他管管路，5.物料流動(dòng)動(dòng)時(shí)常有有靜電產(chǎn)產(chǎn)生而是是管路成成為帶電電體，為為了防止止靜電積積累，必必須將管管路可靠靠接地。。6.在溫差變變化較大大的管路路中，應(yīng)應(yīng)考慮到到熱脹冷冷縮，以以免產(chǎn)生生熱應(yīng)力力，造成成管路彎彎曲或破破裂。（三）從從降低低成本考考慮1.各種管路路鋪設(shè)時(shí)時(shí)要盡量量走直線線，少拐拐彎，少少交叉，，以減少少阻力。。2.各種管路路應(yīng)集中中鋪設(shè)，，這樣可可以共同同利用管管架，降降低基建建費(fèi)用。。當(dāng)穿過(guò)過(guò)墻壁時(shí)時(shí)，墻壁壁上應(yīng)開(kāi)開(kāi)預(yù)留孔孔，過(guò)墻墻時(shí)，管管外最好好加套管管，套管管與管子子之間的的環(huán)隙內(nèi)內(nèi)應(yīng)充滿(mǎn)滿(mǎn)填料；；管路穿穿過(guò)樓板板時(shí)最好好也這樣樣。3.平行管路路的排列列應(yīng)考慮慮管路互互相的影影響。在在垂直排排列時(shí)，，輸氣的的在上，，輸液的的在下；；熱介質(zhì)質(zhì)管路在在上，冷冷介質(zhì)管管路在下下，這樣樣，減少少熱管路路對(duì)冷管管路的影影響；高高壓管路路上，低低壓管路路在下；；無(wú)腐蝕蝕性介質(zhì)質(zhì)管路在在上，有有腐蝕性性介質(zhì)在在下，以以免腐蝕蝕性介質(zhì)質(zhì)滴漏時(shí)時(shí)影響其其他管路