文档介绍：第三部分 发酵工厂工艺设计
第十七章 管道设计与布置
概 述
工艺管道的设计计算
管道布置设计
概 述
一、管道布置设计的意义
■物料输送、设备连接
■工厂
■平安阀
限制压力不超过允许值；
■减压阀
把压力降低到所需压力；
■疏水阀：解除蒸汽冷凝水；
■蝶阀：用于调整流量；
二、管径计算
（一）管径计算与选择
■依据流体的流量、流速与管径的关系，求出管的内径：
d=×(Q/w)
d：管内径，mm；
Q：流体的流量，m3/h；
w：流体流速，m/s；
■依据计算的管径，选用合适的管径值（稍大些）；
复核；
（二）管道介质流速的选择
■依据输送介质的种类、性质和输送条件选择合适的流速；
■原则
液体流速：一般不超过3m/s；
气体流速：一般不超过100m/s；
与允许的压力降也有关；
三、管子壁厚的计算
■依据公称压力Pg和公称直径Dg，查表确定管壁厚度；
■在较高工作压力和温度下，需进行验算；
S=Pd/(2[σ]φ－P)+C (mm)
S：钢管所允许的最小壁厚，mm；
P： 试验压力，KPa；
P=K Pg
其中
Pg：工作压力（表压力， KPa）；
K：压力系数，Pg≤98KPa，取2；Pg≥245KPa ，：
d：管内径，mm；
[σ]：许应压力，KPa；
φ：焊缝系数，无缝钢管取1，， ；
C：壁厚附加量（mm）
C=C1+C2+C3
其中
C1：壁厚负偏差，通常为壁厚的10~15%；
C2：腐蚀裕量，当介质对管子的腐蚀速度≤，单面腐蚀取1~，双面腐蚀取2~；
C3：加工减薄量，螺纹管子为螺纹的深度，无螺纹C3=0，常见的55°圆锥管螺纹C3=~；
四、管道压力降的计算
■总阻力H
▲直管阻力H1
指流体流过确定直径的直管时，由于摩擦作用而产生的阻力，又称沿程阻力；
▲局部阻力H2
指由于管道中的某些局部障碍，如管件、阀门、弯头、流量计等所引起的阻力；
■造成压力降，流体的总压头削减；
（一）直管阻力H1的计算
计算公式：
H1=△P=λ×(l/d)×[γw2/(2g)]
H1：直管阻力，m流体柱；
△P：直管压力降，KPa ；
λ：摩擦系数，为雷诺数Re与管壁粗糙度的函数，查有关手册；
l：管道总长度，m；
d：管内径，m；
γ：流体重度，kg/m3；
w：流体流速，m/s；
g：重力加速度，；
（二）局部阻力H2的计算
■方法
当量长度法；
阻力系数法；
1、当量长度法
■指流体通过某一管件或阀门时，因局部阻力而造成的压力损失，相当于流体通过相同管径而造成的相同压力损失相应的直管的长度，这个直管长度称为当量长度，以le表示。
■局部阻力H2
设各种局部阻力之和为∑le，则H2：
H2=λ×(∑le/d)×[γw2/(2g)]
■总阻力H
H=H1+H2=λ×[(l+∑le）/d]×[γw2/(2g)]
式中各项意义同上；
■ le由试验确定，以管径的倍数表示
2、阻力系数法
■指流体通过某一管件或阀门时的压头损失，用流体在管路中的速度头（动压头）倍数表示，这种方法称为阻力系数法；
■压头损失h1
h1=ζ×[w2/(2g)]
h1：因局部阻力而损失压头， m流体柱；
ζ：比例系数，称为阻力系数，由试验确定；
■压头（能量）损失之和h2
h2=∑ζ×[w2/(2g)] （m流体柱）
∑ζ ：局部阻力系数之和；
■ζ与le的关系
ζ=λ×（le/d）
■阅历计算法
接受当量长度法，计算流体总阻力H，取(l+∑le）~；
(l+∑le）= （~）l
计算管道阻力或压力降时，需考虑15%的富有量；
五、管道热补偿的计算
（一）管道的热变形与热应力计算
■热变形
因温度的变更△t引起管子长度的变更△L ，
△L=lα△t
l：自由放置管子长度；
α：管材的线膨胀系数，钢为12×10－6；
■热应力
管道两端固定，由温度变更产生热应力，由此产生的轴向推力p为：