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管道的设计计算——管径和管壁厚度

更新时间:2008-8-1 17:14:00
管道的设计计算——管径和管壁厚度
   空压机是通过管路、阀门等和其它设备构成一个完整的系统。管道的设计计算和安装不当,将会影响整个系统的经济性及工作的可靠性,甚至会带来严重的破坏性事故。
A.管内径:管道内径可按预先选取的气体流速由下式求得:
                                            
式中, 为管道内径( ); 为气体容积流量( ); 为管内气体平均流速( ),下表中给出压缩空气的平均流速取值范围。
管内平均流速推荐值
气体介质
压力范围 (Mpa)
平均流速 (m/s)
空 气
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:上表内推荐值,为输气主管路(或主干管)内压缩空气流速推荐值;对于长度在1m内的管路或管路附件——冷却器、净化设备、压力容器等的进出口处,有安装尺寸的限制,可适当提高瞬间气体流速。
例1:2台WJF-1.5/30及2台H-6S型空压机共同使用一根排气管路,计算此排气管路内径。
已知WJF-1.5/30型空压机排气量为1.5 m3/min  排气压力为3.0 MPa
已知H-6S型空压机排气量为0.6 m3/min  排气压力为3.0 MPa
4台空压机合计排气量 =1.5×2+0.6×2=4.2 m3/min=252 m3/h
如上表所示u=6 m/s
带入上述公式     =121.8
得出管路内径为121 。
 
 
 
 
B.管壁厚度:管壁厚度 取决于管道内气体压力。
  a.低压管道,可采用碳钢、合金钢焊接钢管;中压管道,通常采用碳钢、合金钢无缝钢管。其壁厚可近似按薄壁圆筒公式计算:
                        =                   
式中, 为管内气体压力(MPa); 为强度安全系数 ,取[σ]为管材的许用应力(MPa),常用管材许用应力值列于下表; 为焊缝系数,无缝钢管 =1,直缝焊接钢管 =0.8; 为附加壁厚(包括:壁厚偏差、腐蚀裕度、加工减薄量),为简便起见,通常当 >6mm时, ≈0.18 ;当 ≤6mm时,  =1mm。
当管子被弯曲时,管壁应适当增加厚度,可取
                         =               
式中, 为管道外径; 为管道弯曲半径。
b.高压管道的壁厚,应查阅相关专业资料进行计算,在此不做叙述。
 
常用管材许用应力
 
钢  号
壁  厚
(mm)
不同温度下需用应力值    (MPa)
≤20oC
100oC
150oC
10
≤10
113
113
109
20
133
133
131
Ocr18Ni9Ti
140
140
140
1cr18Ni9Ti
140
140
140
注:管路输气压力在1.5MPa以上时,管路材料推荐采用20#钢。
 
2 算出例1中排气管路的厚度。管路材料为20#钢
 
       公式 = 中   n=2 ,   p=3.0 MPa , =121
       如上表20#钢150oC时的许用应力为131,即σ=131
       =1  , C =1 带入公式
       = = =3.8 mm
       管路厚度取4 mm
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