選用輸送管路并布置

1、回顧與告知

項(xiàng)目一將原料丙烯酸（AA）從罐區(qū)原料槽自動(dòng)控制1841.36kg/h的流量輸送到預(yù)熱器。

任務(wù)1）能夠根據(jù)流體輸送任務(wù)選用管材與管子；2）能夠選用適宜的管件；3）能夠合理布置管路。選用輸送管路并布置(Determiningandarrangingtube)

一、化工管路的基本構(gòu)成1化工管材非金屬管化工管材有色金屬管鋼管水煤氣管無(wú)縫鋼管鑄鐵管2常用管件用以改變管徑：異徑管、內(nèi)外螺紋接頭等管件種類(lèi)及用途用以連接支管：三通、四通等用以改變流向：彎頭用以堵截管路：管帽、絲堵（堵頭）、盲板等用以堵塞管路：絲堵、盲板等3常用閥門(mén)

球閥常用閥門(mén)止回閥閘閥截止閥旋塞隔膜閥此外，在生產(chǎn)過(guò)程中還有蝶閥、減壓閥、安全閥、疏水閥等，它們各有自己的特殊構(gòu)造與作用。蝶閥4化工管路的連接方式（1)法蘭連接管路的連接包括管子與管子、管子與各種管件、閥門(mén)以及設(shè)備接口處的連接。目前，工程上常用的是以下幾種連接方式：

法蘭連接是工程上最常用的一種連接方式。法蘭與鋼管通過(guò)螺紋或焊接在一起，鑄鐵管的法蘭則與管身鑄為一體。法蘭與法蘭之間裝上密封墊片。比較常用的墊片材料有石棉板、橡膠或軟金屬片等。

法蘭連接的優(yōu)點(diǎn)是拆裝方便，密封可靠，適用的溫度、壓力、管徑范圍大。缺點(diǎn)是價(jià)格稍高。螺紋連接是借助于一個(gè)帶有螺紋的“活管接”將兩根管路連接起來(lái)的一種連接方式。主要用于管徑較?。?lt;65mm）、壓力也不大（<10MPa）的有縫鋼管（水煤氣管）。螺紋連接是先在管的連接端絞出外螺紋絲口，然后用管件“活管接”將其連接，如圖所示。為了保證連接處的密封，通常在螺紋連接處纏以涂有油漆的麻絲、聚四氟乙烯薄膜（俗稱(chēng)生料帶）等。

(2)螺紋連接

螺紋連接的優(yōu)點(diǎn)是拆裝方便，密封性能比較好，缺點(diǎn)是可靠性沒(méi)有法蘭連接好。

(3)承插連接

承插連接適用于鑄鐵管、陶瓷管和水泥管。它是將管子的小端插在另一根管子大端的插套內(nèi)，然后在連接處的環(huán)隙內(nèi)填入麻繩、水泥或?yàn)r青等起密封作用的物質(zhì)。承插連接方式的優(yōu)點(diǎn)是安裝比較方便，允許兩個(gè)管段的中心線(xiàn)有少許偏差。缺點(diǎn)是難以拆卸，耐壓不高，主要用于埋在地下的給、排水管道中。

(4)焊接

焊接是比上述方法都更為經(jīng)濟(jì)、方便，而且更嚴(yán)密的一種連接方式。煤氣管和各種壓力管路（蒸汽、壓縮空氣、真空）以及輸送物料的管路都應(yīng)當(dāng)盡量采用焊接。但是它只能用在不需拆卸的場(chǎng)合。為了檢修的方便，絕不能把全部管路都采用焊接。

另外，在實(shí)驗(yàn)室和化工廠(chǎng)中，在壓力不是很高的情況下，有的地方還可以用軟連接，即用塑料等材料制成的軟管將兩金屬硬管連接。連接處用包箍密封。5化工管路布置的一般原則(1)便于安裝、檢修、操作和節(jié)省基建費(fèi)用等考慮

①除了下水道、上水總管和煤氣管外，管路鋪設(shè)就盡可能采用明線(xiàn)；②并列管路上的管件和閥門(mén)就互相錯(cuò)開(kāi)；③車(chē)間內(nèi)的管路就盡可能沿廠(chǎng)房墻壁安裝，管與管之間和管與墻壁之間和距離以能容納活動(dòng)接頭或法蘭，以及便于檢修為宜；④管路的傾斜度通常為3/1000~5/1000，對(duì)含有固體結(jié)晶或顆粒較大的物料管就大于或等于1/100；⑤為了便于區(qū)別各種類(lèi)型的管路，通常應(yīng)在管路的保護(hù)層或保溫層表面涂以顏色。

①所有管路，特別是輸送腐蝕性介質(zhì)的管路，在穿越通道時(shí)，不得裝設(shè)各種管件、閥門(mén)以及可拆卸連接，以防止因滴漏而造成對(duì)人體的傷害；②管路離地面的高度以便于檢修為準(zhǔn)，但通過(guò)人行橫道時(shí)，最低點(diǎn)距地面不小于2m，通過(guò)公路時(shí)不得小于4.5m，與鐵路路軌凈距離不得小于6m；③管路的跨距（兩支座間的距離）應(yīng)按照一定的規(guī)定；④輸送腐蝕性介質(zhì)的管路與其它管路并列時(shí)，應(yīng)保持一定距離，而且其位置應(yīng)略低一些，或采用三角支架，這樣可避免發(fā)生滴漏時(shí)影響其它管路；⑤輸送易燃易爆（如醇類(lèi)烴類(lèi)流體等）物料時(shí)，由于在物料流動(dòng)時(shí)常有靜力產(chǎn)生而使管路成為帶電體，為了防止靜電積聚，必須將管路可靠接地；⑥隨著季節(jié)的變化、以及管道中介質(zhì)溫度的影響，管路的工作溫度往往與安裝時(shí)的溫度相差較大，由于熱脹冷縮的作用，管子的長(zhǎng)度亦相應(yīng)地要發(fā)生變化。

(2)保證操作與人身安全

①各種管路應(yīng)集中鋪設(shè)，這樣可以共同利用管架；鋪設(shè)時(shí)要盡量走直線(xiàn)，少拐彎，少交叉，而且力求整齊美觀(guān)。②熱的管路應(yīng)避開(kāi)冷的管子，特別是冷凍鹽水的管路；襯橡膠管或聚氯乙烯塑料管應(yīng)避開(kāi)熱的管路；如果這些管路裝在同一支架上，應(yīng)將熱的管路裝在最上面；③管路安裝完畢后，應(yīng)按規(guī)定進(jìn)行強(qiáng)度和嚴(yán)密性試驗(yàn)；未經(jīng)試驗(yàn)合格，在焊接及其它連接處不得涂漆和保溫；管路在第一次使用前須用壓縮空氣或惰性氣體進(jìn)行吹掃。

(3)盡量降低基建費(fèi)用和操作費(fèi)用化工常用管子類(lèi)型及適用場(chǎng)合1、鋼管——有縫鋼管:輸送壓力較低的水、暖氣、壓縮空氣等；無(wú)縫鋼管:用來(lái)輸送壓強(qiáng)較高、溫度較高的物料輸送2、鑄鐵管——通常用作于埋在地下的給水總管、煤氣管和污水管，也可以用來(lái)輸送堿液和濃硫酸等腐蝕性介質(zhì)3、有色金屬管——做某些特殊性能的換熱器，也可以作為機(jī)械設(shè)備的潤(rùn)滑或油壓系統(tǒng)以及某些儀表管路等4、非金屬管——用作下水道管材或輸送腐蝕性流體確定管材（根據(jù)被輸送液體的性質(zhì)）結(jié)論：采用無(wú)縫鋼管理由：①丙烯酸的性質(zhì)：丙烯酸是具有刺激性、酸性較強(qiáng)，有腐蝕性，易聚合的不飽和單體。與氧化劑能發(fā)生強(qiáng)烈反應(yīng)，遇熱、光、水分，過(guò)氧化物及鐵質(zhì)易自聚而引起爆炸，遇高熱可發(fā)生聚合反應(yīng)放出熱量，引起容器的破裂和爆炸事故。②無(wú)縫鋼管的優(yōu)點(diǎn)：無(wú)縫鋼管質(zhì)地均勻，強(qiáng)度高，廣泛應(yīng)用于壓強(qiáng)較高，溫度較高的物料輸送。③無(wú)縫鋼管的一些物性數(shù)據(jù)齊全，能為后面的計(jì)算提供有利條件。選管初估管徑根據(jù)管子規(guī)格選管1、確定計(jì)算公式：2、確定流速：3、計(jì)算管徑：1.5~3m/s1841.36kg/h？1.流速、流量2.連續(xù)性方程一、流量與流速

體積流量質(zhì)量流量Gs、Gh：?jiǎn)挝籯g/s或kg/h。Vs、Vh：?jiǎn)挝籱3/s或m3/h。體積流速u(mài)：?jiǎn)挝籱/s質(zhì)量流速w：?jiǎn)挝籯g/(m2

?s)穩(wěn)定流動(dòng)與不穩(wěn)定流動(dòng)連續(xù)流動(dòng)：流體質(zhì)點(diǎn)在所取截面上不間斷，完全充滿(mǎn)整個(gè)空間的流動(dòng)。穩(wěn)定流動(dòng)（定態(tài)流動(dòng)）：指流動(dòng)系統(tǒng)中各物理量的大小僅隨位置變化、不隨時(shí)間變化的系統(tǒng)。不穩(wěn)定流動(dòng)（非定態(tài)流動(dòng)）：流動(dòng)系統(tǒng)中各物理量的大小不僅位置變化、且隨時(shí)間變化的系統(tǒng)。著重討論穩(wěn)態(tài)流動(dòng)問(wèn)題。二、連續(xù)性方程式輸入質(zhì)量流量=輸出質(zhì)量流量Gs1=

Gs2

1122u1S1ρ1=u2S2ρ2=…=uSρ=常數(shù)連續(xù)性方程式對(duì)于不可壓縮的流體，即:ρ＝常數(shù)，可得到u1S1=u2S2=…=uS=常數(shù)u1S1=u2S2對(duì)于在圓管內(nèi)作穩(wěn)態(tài)流動(dòng)的不可壓縮流體：式中d1及d2分別為管道上截面1和截面2處的管內(nèi)徑。上式說(shuō)明不可壓縮流體在管道中的流速與管道內(nèi)徑的平方成反比。在分支管路中，還需要依據(jù)物料衡算進(jìn)行，即：流體流動(dòng)的連續(xù)性方程式僅適用于穩(wěn)定流動(dòng)時(shí)的連續(xù)性流體。1、討論：（2）系統(tǒng)截面一定要具有連續(xù)性，而內(nèi)部連不連續(xù)、發(fā)生什么過(guò)程可以不管；（1）適用范圍：

（3）分支管路的連續(xù)性方程式即

2、連續(xù)性方程的應(yīng)用－選用管徑初估管徑流量Vs一般由生產(chǎn)任務(wù)決定。對(duì)于圓形管道

：

流速選擇：u↑流動(dòng)阻力↑→動(dòng)力消耗↑→操作費(fèi)↑均衡考慮→d↓→

設(shè)備費(fèi)用↓表1-12某些流體在管路中的常用流速范圍流體的類(lèi)別及情況流速范圍m/s流體的類(lèi)別及情況流速范圍m/s自來(lái)水（300kpa左右）1-1.5高壓空氣15-25水及低粘度流體（100-1000kpa）1.5-3一般氣體（常壓）10-20高粘度流體0.5-1鼓風(fēng)機(jī)吸入管10-15工業(yè)供水（800kpa以下）1.5-3鼓風(fēng)機(jī)排出管15-20鍋爐供水（800kpa以下）>3離心泵吸入管（水一類(lèi)液體）1.5-2飽和蒸汽20-40離心泵排出管（水一類(lèi)液體）2.5-3過(guò)熱蒸汽30-50往復(fù)泵吸入管（水一類(lèi)液體）0.75-1蛇管或螺旋管的冷卻水低壓空氣<1往復(fù)泵排出管（水一類(lèi)液體）1-2低壓空氣12-15真空操作下的氣體<10通常表示方法有兩種：公稱(chēng)直徑（英寸）DN鑄鐵管，水煤氣管規(guī)格常用公稱(chēng)直徑或英寸表示。鑄鐵管公稱(chēng)直徑表示內(nèi)徑，如DN100；水煤氣管公稱(chēng)直徑（或?yàn)?英寸）既不表示內(nèi)徑，也不表示外徑φ外徑×壁厚內(nèi)徑=外徑－2×壁厚管子規(guī)格注意：如不加說(shuō)明，單位都認(rèn)為mm。管路選用與布置情況：相關(guān)設(shè)備閥門(mén)圖例截止閥閘閥止回閥節(jié)流閥三通閥角閥球閥安全閥氣動(dòng)閥Ｓ電磁閥Ｍ電機(jī)操作汽缸操作管路選用與布置情況：*丙烯酸原料罐上方要有放空管；*閥門(mén)、彎頭等管件的個(gè)數(shù)與種類(lèi)；*預(yù)熱器上方要有壓力表、安全閥。放空管：1個(gè)；轉(zhuǎn)子流量計(jì)：1個(gè)；閘閥：1個(gè)；球閥：1個(gè)；截止閥：3個(gè)；壓力表：2個(gè)；溫度表：1個(gè)；標(biāo)準(zhǔn)彎頭：1個(gè)；標(biāo)準(zhǔn)三通管：4個(gè)任務(wù)整改

完善修改任務(wù)單，知識(shí)點(diǎn)總結(jié)。

布置任務(wù)

完成項(xiàng)目引領(lǐng)任務(wù)單1-4選用輸送機(jī)械的類(lèi)型項(xiàng)目液體輸送機(jī)械類(lèi)型特點(diǎn)適用情況選用輸送機(jī)械類(lèi)型動(dòng)力式啟動(dòng)方法，流量調(diào)節(jié)方法多樣，維修簡(jiǎn)便流量均勻并具有恒定性范圍可大可小適合場(chǎng)合多樣，流量壓大，相應(yīng)范圍大黏度不太高容積式（正