管道系统的设计

第十章管道系统的设计

第一节管道系统压力损失计算

一管道内气体流动的压力损失

包括两种： a摩擦压力损失或沿程压力损失：由于气体本身的粘滞性及其与管壁间的摩擦而产生的压

力损失

b局部压力损失：气体流经管道系统中某些局部构件时，由于流速大小和方向改变形成涡 流而产生的压力损失

总压力损失=沿程压力损失+局部压力损失

1沿程压力损失△P

PL =l

九Pv2

扎Pv2 4RSV JRm

4Rs 2

(或比摩阻),Pa/m;

m/s;

其中Rm =

式中 Rm—单位长度管道的摩擦压力损失，简称比压损

I—直管段长度，m; 入一一摩擦压损系数； v――管道内气体的平均流速；

P ——管道内气体的密度， kg/m3;

Rs ――管道的水力半径，m.它是指流体流径直管段时，

之比，即

Rs=A/x (m)

(1) 圆形管道(流体为气体)

Rs=nd / 4/d=d / 4

2

2

流体的断面积A(m2)与润湿周边x(m)

Rm=入/d*pv /2

(2) 矩形管道： ① 流速当量直径计算法：

(Pa/ m)

假设：矩形管道和某圆形管道的压损系数相等，即入

圆形管道的流速与矩形管道的流速亦相等，即 表示

圆

=入矩；

v圆=v矩；

当圆形管道比压损与矩形管道比压损相等时，则该圆形管道的直径就称为此矩形管道的流速当量 直径，以dv由dv值，再由dv和矩形管道内的实际流速去查圆形管道的比压损计算表，得到的 值即可作为矩形管道的 Rm或入/ d值

② 用“计算表”直接计算：上述的“计算表”已经考虑到了矩形风管和圆形风管的差异，并已在相应表中 作了变换。使用时，可根据已知的流量和选取的流速在“计算表”中直接查出需要设计的管道尺寸和 RL值。

2.局部压力损失△ P^

气体流经管道系统中的异形管件

Rm值或入/ d

(如阀门、弯头、三通等)时，由于流动情况发生骤然变化，所产生的

能量损失称为局部压力损失。局部压力损失在管道系统的总压力损失中占有很大比重。 局部压力损失一般用动压头的倍数表示，即

.吒二-2^ (Pa)

式中E ――局部压损系数，有关设计手册中可以查到；

v 异形管件处管道断面平均流速， m/ s;

局部压损系数通常是通过实验确定的。实验时，先测出管件前后的全压差 失），（即该管件的局部压力

损

再除以相应的动压 pv2/2,即可求得E值。

二管道计算

步骤如下：

1首先确定各抽风点位置和风量，气体净化装置、风机和其它部件的型号规格，风管材料等. 2•根据现场实际情况布置管道，绘制管道系统轴测图，并进行管段编号，标注长度和风量。 3 •确定管道内的气体流速.

4 •根据系统各管段的风量和选择的流速确定各管段的断面尺寸。

输送细小颗粒粉尘（如筛分和研磨细粉），d>=80mm ; 输送较粗粉尘（如木屑），d>=IOOmm ; 输送粗粉尘（有小块物），d>=130mm。

5•风管断面尺寸确定后，应按管内实际流速计算压损•压损计算应从最不利环路 开始。

6 •对并联管道进行压力平衡计算。

7•计算除尘系统的总压力损失 （即系统中最不利环路的总压力损失 ）。

（系统中压损最大的环路）

第二节管道系统布置及配件

一管道系统布置

1 •管道布置的一般原则：管道布置应从系统总体布局出发，对全车间管线通盘考虑，统一规划，力求简 单，紧凑，缩短管线，减少占地和空间，节省投资，方便安装、调节和维修。 2 •划分系统的原则：

凡发生下列几种情况之一者不能合为一个净化系统： ① 污染物混合后有引起燃烧或爆炸危险者；

② 不同温度和湿度的气体，混合后可能引起管道内结露者； ③ 因粉尘或气体性质不同，共用一个系统会影响回收或净化效率者。

3•管道敷设的原则：管道敷设分明装和暗设，应尽量明装，以便检修；管道应尽量集中成列，平行敷设， 尽量沿墙或

柱敷设；管道与梁•柱、墙、设备及管道之间应留有足够距离，以满足施 工、运行、检修和热胀冷缩的要求。一般间距不应小于 横道时，与地面净距不应小于 一般坡度为不小于

100 一 150mm;管道通过人行

2m，横过公路时不得小于 4. 5m,横过铁路时与铁轨 0・005%。。坡度应考虑斜向风机方向，并应布风管的最

面净距不得小于 6m；水平管道敷设应有一定的坡度，以便于放气、放水、疏水和防 止积尘，低点和风机底部装设水封泄液管。

4 •管道支撑的原则：管道与阀件不宜直接支承在设备上，应单独设支架或吊架。保温管的支架上应设管

托；管道的焊接缝位置应布置在施工方便和受力较小的地方。 缝与支架的距离不应小于管径，至少不得小于

200mm。

焊缝小得位于支架处.焊

5 •管道联接的原则•为方便检修、安装，以焊接为主要联接方式的管道中，应设置足够数量的法兰；以

螺纹联接为主的管道，应设置足够数量的活接头

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（特别是阀门附近）；穿过墙壁或楼板

的那段管道不得有焊缝.

6•管网布置方式

① 干管配管方式：布置紧凑，占地小，投资少，施工简便，应用较广泛。但由于各支管间压力平衡计算比

较繁琐，给设计增加一定的工作量。

② 个别配管方式：吸气 （尘）点多的系统管网，可采用大断面的集合管连接各分支管，集合管内流速不易

3-6m/s （水平集合管＜=3m/s，垂直集合管＜=6m/s），以利各支管间压力平衡，对于除尘 系统，集合管还能起出净化作用，但管底应设清除积灰的装置.

③ 环状配管方式：具有支管间压力易于平衡的优点.

二管道和部件

1管道材料和连接：

（1） 管道材料：砖、混凝土，炉渣石膏板，钢板、木板

中最常用的材料是钢板.

（2）

联接管（软管）：金属软管，塑料软管，橡胶管，帆布骨等

（胶合板或纤维板）、石棉板、硬聚氯乙烯板等，其

2.管道断面形状：圆形和矩形

比较：a相同断面积时，圆形管道的压损小些， 材料省些.圆形管道直径较小时比较容易制作，

便于保温.但

圆形管道系统管件的放样、 加工较矩形管道困难， 布置时不易于建筑协调， 明装时不易布置得美观. b矩形管道不仅有效面积小，而且其四角的涡流是造成压力损失、噪声、振动的原因。当管径较小， 管内流速较高时，大都采用圆形管道，例如除尘系统•但有关试验资料表明，输送高温烟气时，矩 形管道的强度要比圆形管道高。而且，当管道断面尺寸大时，为了充分利用建筑空间，通常采用矩 形管道.

三管道系统部件

1异形管件：弯头、三通、变径管 2.筏门、测孔、清灰孔、检修平台、 3 •管道加固筋、管道支架、吊架

第三节管道系统保温、防腐和防爆

一管道系统保温

1 •保温的目的：为减少输送过程的热量损耗或防止烟气结露而影响系统正常运行，则需要对管道进行保

温•并充分考虑热胀冷缩问题.

2 •常用的保温材料：石棉，矿渣棉、蛭石板•玻璃棉，玻璃纤维保温板、聚苯乙烯泡沫靴朴，聚氨酯泡

沫塑料等.

3 •保温层厚度计算：根据保温目的计算出经济厚度。保温层经济厚度的选择应该以确定每米保温层长度

的年最低操作费用为基础。这些费用由年热损失，保温层投阶的年折旧、保养及检修 等费用组成。

二管道系统防腐

主要采用防腐材料和防腐涂料

三管道系统防爆措施

1加强可燃物浓度的检测与控制。为防止管道系统内可燃物浓度达到爆炸浓度，应装设必要的检测仪器， 以便经常监视

系统的工作状态，实现自动报警，采取必要的措施•在系统风量设计时，除考虑满足净 化要求外，还应校核其中可燃物浓度，必要时加大设计风量，以保证输送气体中可燃物浓度低于其爆

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炸浓度下限.

2•消除火源。对可能引起爆炸的火源严格控制。

3 •阻火与泄爆措施，设计可燃气体管道时，应使管内最低流速大于气体燃烧时的火焰传播速度，以防止 火焰传播；为

防止火焰在设备间传播，可在管道上装设内有数层金属网或砾石的阻火锝；防止可燃物 在管道系统的局部地点（死角）积聚，并在这些部位装设泄焊孔或泄爆门。气体管道中采用的连接水封 和溢流水封亦能起一定的泄爆作用. 4•设备密闭和厂房通风。当管道与设备密闭不良时，可能发生因空气漏人或可燃物泄漏而发生燃烧爆炸。 因此，必须

保证设备系统的密闭性。