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    管道的設計計算——管徑和管壁厚度

    2008-8-1 17:14:00

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    管道的設計計算——管徑和管壁厚度
       空壓機是通過管路、閥門等和其它設備構成一個完整的系統。管道的設計計算和安裝不當,將會影響整個系統的經濟性及工作的可靠性,甚至會帶來嚴重的破壞性事故。
    A.管內徑:管道內徑可按預先選取的氣體流速由下式求得:
                                                
    式中, 為管道內徑( ); 為氣體容積流量( ); 為管內氣體平均流速( ),下表中給出壓縮空氣的平均流速取值范圍。
    管內平均流速推薦值
    氣體介質
    壓力范圍 (Mpa)
    平均流速 (m/s)
    空 氣
    0.3~0.6
    10~20
    0.6~1.0
    10~15
    1.0~2.0
    8~12
    2.0~3.0
    3~6
    注:上表內推薦值,為輸氣主管路(或主干管)內壓縮空氣流速推薦值;對于長度在1m內的管路或管路附件——冷卻器、凈化設備、壓力容器等的進出口處,有安裝尺寸的限制,可適當提高瞬間氣體流速。
    例1:2臺WJF-1.5/30及2臺H-6S型空壓機共同使用一根排氣管路,計算此排氣管路內徑。
    已知WJF-1.5/30型空壓機排氣量為1.5 m3/min  排氣壓力為3.0 MPa
    已知H-6S型空壓機排氣量為0.6 m3/min  排氣壓力為3.0 MPa
    4臺空壓機合計排氣量 =1.5×2+0.6×2=4.2 m3/min=252 m3/h
    如上表所示u=6 m/s
    帶入上述公式     =121.8
    得出管路內徑為121 。
     
     
     
     
    B.管壁厚度:管壁厚度 取決于管道內氣體壓力。
      a.低壓管道,可采用碳鋼、合金鋼焊接鋼管;中壓管道,通常采用碳鋼、合金鋼無縫鋼管。其壁厚可近似按薄壁圓筒公式計算:
                            =                   
    式中, 為管內氣體壓力(MPa); 為強度安全系數 ,取[σ]為管材的許用應力(MPa),常用管材許用應力值列于下表; 為焊縫系數,無縫鋼管 =1,直縫焊接鋼管 =0.8; 為附加壁厚(包括:壁厚偏差、腐蝕裕度、加工減薄量),為簡便起見,通常當 >6mm時, ≈0.18 ;當 ≤6mm時,  =1mm。
    當管子被彎曲時,管壁應適當增加厚度,可取
                             =               
    式中, 為管道外徑; 為管道彎曲半徑。
    b.高壓管道的壁厚,應查閱相關專業資料進行計算,在此不做敘述。
     
    常用管材許用應力
     
    鋼  號
    壁  厚
    (mm)
    不同溫度下需用應力值    (MPa)
    ≤20oC
    100oC
    150oC
    10
    ≤10
    113
    113
    109
    20
    133
    133
    131
    Ocr18Ni9Ti
    140
    140
    140
    1cr18Ni9Ti
    140
    140
    140
    注:管路輸氣壓力在1.5MPa以上時,管路材料推薦采用20#鋼。
     
    2 算出例1中排氣管路的厚度。管路材料為20#鋼
     
           公式 = 中   n=2 ,   p=3.0 MPa , =121
           如上表20#鋼150oC時的許用應力為131,即σ=131
           =1  , C =1 帶入公式
           = = =3.8 mm
           管路厚度取4 mm
     
     
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