不銹鋼管道口徑的確定工作,有的設計單位由工藝專業負責,有的設計單位由管道專業負責,無論如何分工,不銹鋼管道口徑大小的確定是管道設計的首要任務之一。
1. 管(guan)徑的經濟性最優原(yuan)則
管(guan)徑(jing)應根據流體的流量、性質、流速及(ji)管(guan)道(dao)允許的壓力損失等(deng)確定(ding)。對大(da)直徑(jing)厚壁合金鋼(gang)等(deng)管(guan)道(dao)管(guan)徑(jing)的確定(ding),應進行建(jian)設費(fei)用和運行費(fei)用方(fang)面的經濟比較(jiao)。
管徑選擇對裝置的經濟效果十分重要,隨著管徑的增大,不僅增大了管壁厚度和管子重量,還增大了閥門和不銹鋼(gang)管(guan)件的尺寸,增加了保溫材料的用量,因此在計算管徑時,在允許壓力降的前提下應盡量選用較高的流速,以減小管徑。但是,隨著流速的增高,管內摩擦阻力也加大,增加了壓縮機和泵的功率消耗及操作費用。因此,需在建設投資和操作費用之間尋找最佳結合點,即以總成本最低來求得經濟管徑。
2. 滿(man)足壓(ya)力降要求原則
管(guan)(guan)道壓(ya)(ya)力(li)(li)降(jiang)(jiang)計(ji)(ji)算(suan)是按閥門全開(kai)的(de)(de)(de)情況(kuang)下計(ji)(ji)算(suan)的(de)(de)(de),管(guan)(guan)道的(de)(de)(de)壓(ya)(ya)力(li)(li)降(jiang)(jiang)必須小于允許(xu)壓(ya)(ya)力(li)(li)降(jiang)(jiang),否則工藝所需(xu)(xu)最(zui)大(da)流量將(jiang)低(di)于所需(xu)(xu)值。允許(xu)壓(ya)(ya)力(li)(li)降(jiang)(jiang)較(jiao)(jiao)小的(de)(de)(de)管(guan)(guan)道,應選(xuan)(xuan)用較(jiao)(jiao)低(di)的(de)(de)(de)流速(su)(su),允許(xu)壓(ya)(ya)力(li)(li)降(jiang)(jiang)較(jiao)(jiao)大(da)的(de)(de)(de)管(guan)(guan)道可選(xuan)(xuan)用較(jiao)(jiao)高的(de)(de)(de)流速(su)(su)。對于同一介質在不(bu)同管(guan)(guan)徑的(de)(de)(de)情況(kuang)下,流速(su)(su)雖相(xiang)等,管(guan)(guan)道壓(ya)(ya)力(li)(li)降(jiang)(jiang)卻相(xiang)差很大(da)。在計(ji)(ji)算(suan)管(guan)(guan)徑時,允許(xu)壓(ya)(ya)力(li)(li)降(jiang)(jiang)相(xiang)同,管(guan)(guan)徑不(bu)同的(de)(de)(de)管(guan)(guan)道應選(xuan)(xuan)用不(bu)同的(de)(de)(de)流速(su)(su),小管(guan)(guan)徑選(xuan)(xuan)用較(jiao)(jiao)低(di)流速(su)(su),大(da)管(guan)(guan)徑選(xuan)(xuan)用較(jiao)(jiao)高流速(su)(su)。黏度(du)較(jiao)(jiao)大(da)的(de)(de)(de)流體(ti),管(guan)(guan)道壓(ya)(ya)力(li)(li)降(jiang)(jiang)較(jiao)(jiao)大(da),應選(xuan)(xuan)用較(jiao)(jiao)低(di)的(de)(de)(de)流速(su)(su),黏度(du)較(jiao)(jiao)小的(de)(de)(de)流體(ti)管(guan)(guan)道壓(ya)(ya)力(li)(li)降(jiang)(jiang)較(jiao)(jiao)小,應選(xuan)(xuan)用較(jiao)(jiao)高的(de)(de)(de)流速(su)(su)。
3. 工藝控制要(yao)求原則
一般調節(jie)(jie)閥(fa)壓(ya)(ya)力(li)(li)降應(ying)占(zhan)整個控(kong)制系(xi)統(tong)(tong)總壓(ya)(ya)力(li)(li)降的30%左右(you),在(zai)流(liu)量比較平穩的管道系(xi)統(tong)(tong)中(zhong),可取調節(jie)(jie)閥(fa)壓(ya)(ya)力(li)(li)降占(zhan)系(xi)統(tong)(tong)總壓(ya)(ya)力(li)(li)降的20%。如果調節(jie)(jie)閥(fa)壓(ya)(ya)力(li)(li)降很小,為(wei)了改變流(liu)量,調節(jie)(jie)閥(fa)閥(fa)桿行程需變化很大的比例,當要(yao)控(kong)制低流(liu)量時,調節(jie)(jie)閥(fa)將幾乎關閉,這樣就使得(de)流(liu)量控(kong)制變得(de)困難(nan)。
4. 限制管壁磨損原則(ze)
在(zai)大(da)多數情況(kuang)下(xia),金屬的(de)(de)耐腐(fu)蝕性能(neng)主要依(yi)靠其接觸腐(fu)蝕介(jie)質(zhi)表面的(de)(de)一(yi)層保(bao)護膜,管內(nei)介(jie)質(zhi)流速過高(gao)會損(sun)壞保(bao)護膜,引起管道(dao)沖蝕和磨損(sun),最(zui)終(zhong)將縮短管道(dao)的(de)(de)預期(qi)使(shi)用壽命。例如,當銅鎳合金管內(nei)為海水介(jie)質(zhi)時(shi),允許的(de)(de)流速為1.5~3m/s,當流速達到45m/s時(shi),其腐(fu)蝕速率將是不允許的(de)(de)。工(gong)(gong)藝(系(xi)統)工(gong)(gong)程(cheng)師在(zai)進行管道(dao)工(gong)(gong)藝計算(suan)時(shi),應(ying)該注意在(zai)下(xia)列條(tiao)件下(xia)會使(shi)腐(fu)蝕速率加快,必須采(cai)取(qu)限制流速的(de)(de)措施:①. 腐(fu)蝕介(jie)質(zhi)會引起管壁脆(cui)弱。②. 軟(ruan)金屬(如鉛(qian)或銅)。③. 工(gong)(gong)藝介(jie)質(zhi)中存在(zai)有磨損(sun)性的(de)(de)固體顆粒。④. 帶有大(da)量(liang)不銹鋼管件的(de)(de)管道(dao)將導致高(gao)的(de)(de)湍流。
如果遇到此類問題,當沒有資料數據(ju),又無(wu)法(fa)解決懷疑的(de)腐蝕(shi)問題時,應該(gai)采取限制流速的(de)辦法(fa),建議液體(ti)最(zui)(zui)大流速為2m/s。部分腐蝕(shi)介質的(de)最(zui)(zui)大流速見表3.2.1。

5. 滿(man)足介質安全輸送的規定(ding)
特殊(shu)介質的流(liu)(liu)速還應(ying)(ying)符(fu)(fu)(fu)(fu)合(he)(he)相應(ying)(ying)的國家(jia)標準。氧氣流(liu)(liu)速應(ying)(ying)符(fu)(fu)(fu)(fu)合(he)(he)GB 50030《氧氣站設計規(gui)范》,氫(qing)氣流(liu)(liu)速應(ying)(ying)符(fu)(fu)(fu)(fu)合(he)(he)GB50177《氫(qing)氣站設計規(gui)范》,乙炔流(liu)(liu)速應(ying)(ying)符(fu)(fu)(fu)(fu)合(he)(he)GB 50031《乙炔站設計規(gui)范》。部分流(liu)(liu)體的最大流(liu)(liu)速可參見(jian)表3.2.2。

注:本表(biao)摘自《化(hua)學工程(cheng)手冊(ce)》。氫氣(qi)和氧氣(qi)的具體流(liu)速應根據壓力和管(guan)道材(cai)質按(an)有(you)關規(gui)范及標準做(zuo)調整。
6. 滿足噪(zao)聲控制要求
管(guan)(guan)道(dao)系(xi)(xi)統(tong)(tong)(tong)在(zai)高(gao)流(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)速(su)(su)(su)、節(jie)流(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)、氣(qi)穴(xue)、湍流(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)等情況下(xia)都會產生噪(zao)(zao)聲(sheng)(sheng)。工藝(系(xi)(xi)統(tong)(tong)(tong))工程(cheng)師應確(que)定合(he)適(shi)的(de)(de)流(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)速(su)(su)(su),對(dui)(dui)管(guan)(guan)道(dao)系(xi)(xi)統(tong)(tong)(tong)的(de)(de)閥門(men)(包(bao)括控(kong)制(zhi)閥)、特殊(shu)管(guan)(guan)件(如噴射器等)和由(you)于(yu)管(guan)(guan)道(dao)中物料流(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)向突變的(de)(de)管(guan)(guan)道(dao)系(xi)(xi)統(tong)(tong)(tong)以及火(huo)炬管(guan)(guan)道(dao)系(xi)(xi)統(tong)(tong)(tong)、安(an)全(quan)閥放空管(guan)(guan)道(dao)系(xi)(xi)統(tong)(tong)(tong)等,在(zai)工作時(shi)由(you)于(yu)高(gao)流(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)速(su)(su)(su)湍流(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)引起的(de)(de)高(gao)噪(zao)(zao)聲(sheng)(sheng)進行(xing)控(kong)制(zhi)。流(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)體在(zai)閥門(men)或管(guan)(guan)道(dao)內的(de)(de)流(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)速(su)(su)(su)越快(kuai),噪(zao)(zao)聲(sheng)(sheng)也越高(gao),降低流(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)速(su)(su)(su)可減小噪(zao)(zao)聲(sheng)(sheng)。在(zai)無氣(qi)穴(xue)的(de)(de)情況下(xia),流(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)速(su)(su)(su)增加1倍,噪(zao)(zao)聲(sheng)(sheng)增加18dB。對(dui)(dui)噪(zao)(zao)聲(sheng)(sheng)限(xian)(xian)制(zhi)較嚴的(de)(de)管(guan)(guan)道(dao),需對(dui)(dui)流(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)速(su)(su)(su)加以限(xian)(xian)制(zhi),一般采用擴大(da)管(guan)(guan)徑(jing)的(de)(de)方法來(lai)降低流(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)速(su)(su)(su)。對(dui)(dui)于(yu)截面與流(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)向急劇變化的(de)(de)管(guan)(guan)段,其(qi)流(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)速(su)(su)(su)還(huan)應進一步降低。在(zai)實際使用中,不(bu)同的(de)(de)環境對(dui)(dui)管(guan)(guan)道(dao)噪(zao)(zao)聲(sheng)(sheng)有不(bu)同的(de)(de)要求,但(dan)氣(qi)流(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)輸送情況不(bu)受此限(xian)(xian)制(zhi),因為氣(qi)流(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)中固體顆粒與管(guan)(guan)壁的(de)(de)摩擦將大(da)大(da)增加管(guan)(guan)道(dao)噪(zao)(zao)聲(sheng)(sheng)。管(guan)(guan)道(dao)內流(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)速(su)(su)(su)的(de)(de)限(xian)(xian)制(zhi)值見表3.2.3。
當無(wu)法用降低流速的辦(ban)法控制(zhi)噪(zao)聲(sheng)(sheng)時,可查閱有關噪(zao)聲(sheng)(sheng)控制(zhi)設(she)計規范,如HG/T20570.10-1995《工藝(yi)系(xi)統(tong)專(zhuan)業噪(zao)聲(sheng)(sheng)控制(zhi)設(she)計》,用其(qi)他方(fang)法控制(zhi)管道系(xi)統(tong)噪(zao)聲(sheng)(sheng)。

7. 符合(he)管材(cai)的標準規格
公制和英制管(guan)(guan)(guan)道(dao)具有不同的(de)外(wai)(wai)徑(jing)(jing)及壁厚(hou)系列。常用公稱直徑(jing)(jing)的(de)管(guan)(guan)(guan)道(dao)外(wai)(wai)徑(jing)(jing)見本書有關章(zhang)節。除(chu)另有規定(ding)或采取有效措(cuo)施(shi)外(wai)(wai)容易(yi)堵塞的(de)液體不宜采用公稱直徑(jing)(jing)小于25mm的(de)不銹(xiu)鋼管(guan)(guan)(guan)道(dao)。

