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(dao)口徑大小的確定是管道設計的首要任務之一。
1. 管徑的經濟性最優(you)原則
管(guan)徑(jing)應根(gen)據流體的(de)(de)流量(liang)、性質、流速及管(guan)道允(yun)許的(de)(de)壓力損失等確(que)定(ding)。對大直(zhi)徑(jing)厚壁合金鋼等管(guan)道管(guan)徑(jing)的(de)(de)確(que)定(ding),應進行(xing)建設費用和運行(xing)費用方面的(de)(de)經濟比較。
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管件(jian)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. 滿足壓力降要求原(yuan)則(ze)
管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)道壓(ya)力(li)降(jiang)(jiang)計(ji)算是按閥門全開的(de)(de)(de)(de)(de)(de)情(qing)(qing)況下計(ji)算的(de)(de)(de)(de)(de)(de),管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)道的(de)(de)(de)(de)(de)(de)壓(ya)力(li)降(jiang)(jiang)必須小(xiao)(xiao)(xiao)于(yu)允(yun)許(xu)壓(ya)力(li)降(jiang)(jiang),否則工藝(yi)所需最大(da)(da)(da)流(liu)(liu)(liu)量(liang)將低(di)于(yu)所需值。允(yun)許(xu)壓(ya)力(li)降(jiang)(jiang)較(jiao)(jiao)小(xiao)(xiao)(xiao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)道,應選(xuan)(xuan)用(yong)較(jiao)(jiao)低(di)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)流(liu)(liu)(liu)速(su),允(yun)許(xu)壓(ya)力(li)降(jiang)(jiang)較(jiao)(jiao)大(da)(da)(da)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)道可選(xuan)(xuan)用(yong)較(jiao)(jiao)高的(de)(de)(de)(de)(de)(de)流(liu)(liu)(liu)速(su)。對于(yu)同一介質(zhi)在不(bu)同管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)徑(jing)(jing)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)情(qing)(qing)況下,流(liu)(liu)(liu)速(su)雖相(xiang)等,管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)道壓(ya)力(li)降(jiang)(jiang)卻相(xiang)差很大(da)(da)(da)。在計(ji)算管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)徑(jing)(jing)時,允(yun)許(xu)壓(ya)力(li)降(jiang)(jiang)相(xiang)同,管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)徑(jing)(jing)不(bu)同的(de)(de)(de)(de)(de)(de)管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)道應選(xuan)(xuan)用(yong)不(bu)同的(de)(de)(de)(de)(de)(de)流(liu)(liu)(liu)速(su),小(xiao)(xiao)(xiao)管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)徑(jing)(jing)選(xuan)(xuan)用(yong)較(jiao)(jiao)低(di)流(liu)(liu)(liu)速(su),大(da)(da)(da)管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)徑(jing)(jing)選(xuan)(xuan)用(yong)較(jiao)(jiao)高流(liu)(liu)(liu)速(su)。黏度(du)較(jiao)(jiao)大(da)(da)(da)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)流(liu)(liu)(liu)體,管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)道壓(ya)力(li)降(jiang)(jiang)較(jiao)(jiao)大(da)(da)(da),應選(xuan)(xuan)用(yong)較(jiao)(jiao)低(di)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)流(liu)(liu)(liu)速(su),黏度(du)較(jiao)(jiao)小(xiao)(xiao)(xiao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)流(liu)(liu)(liu)體管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)道壓(ya)力(li)降(jiang)(jiang)較(jiao)(jiao)小(xiao)(xiao)(xiao),應選(xuan)(xuan)用(yong)較(jiao)(jiao)高的(de)(de)(de)(de)(de)(de)流(liu)(liu)(liu)速(su)。
3. 工藝控制要求原則(ze)
一般調(diao)節閥(fa)(fa)壓力(li)(li)降應占整個控(kong)制(zhi)系統總(zong)壓力(li)(li)降的30%左(zuo)右,在(zai)流量(liang)比(bi)較平穩的管道系統中,可取調(diao)節閥(fa)(fa)壓力(li)(li)降占系統總(zong)壓力(li)(li)降的20%。如果調(diao)節閥(fa)(fa)壓力(li)(li)降很小,為(wei)了改變流量(liang),調(diao)節閥(fa)(fa)閥(fa)(fa)桿行程需變化很大的比(bi)例,當要控(kong)制(zhi)低流量(liang)時,調(diao)節閥(fa)(fa)將幾乎關(guan)閉,這樣就使得(de)流量(liang)控(kong)制(zhi)變得(de)困難(nan)。
4. 限制管(guan)壁(bi)磨損原則(ze)
在(zai)大(da)多數情況下,金(jin)屬(shu)的(de)(de)(de)耐腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)性(xing)能主要依靠其接觸腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)介(jie)質(zhi)表面的(de)(de)(de)一層保(bao)護膜,管內介(jie)質(zhi)流(liu)(liu)速過高會(hui)損壞(huai)保(bao)護膜,引起(qi)管道(dao)沖蝕(shi)(shi)(shi)和磨損,最終將縮短管道(dao)的(de)(de)(de)預期使(shi)用壽命(ming)。例如(ru),當(dang)銅鎳合金(jin)管內為海(hai)水介(jie)質(zhi)時,允許的(de)(de)(de)流(liu)(liu)速為1.5~3m/s,當(dang)流(liu)(liu)速達到(dao)45m/s時,其腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)速率將是(shi)不(bu)允許的(de)(de)(de)。工藝(yi)(系(xi)統(tong))工程師在(zai)進行管道(dao)工藝(yi)計算時,應該(gai)注意在(zai)下列條(tiao)件下會(hui)使(shi)腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)速率加(jia)快(kuai),必須(xu)采取限制流(liu)(liu)速的(de)(de)(de)措(cuo)施(shi):①. 腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)介(jie)質(zhi)會(hui)引起(qi)管壁脆(cui)弱。②. 軟金(jin)屬(shu)(如(ru)鉛或銅)。③. 工藝(yi)介(jie)質(zhi)中(zhong)存在(zai)有磨損性(xing)的(de)(de)(de)固體(ti)顆粒(li)。④. 帶有大(da)量(liang)不(bu)銹(xiu)鋼管件的(de)(de)(de)管道(dao)將導致高的(de)(de)(de)湍(tuan)流(liu)(liu)。
如(ru)果(guo)遇到(dao)此類問題,當(dang)沒有(you)資(zi)料數(shu)據,又無法解決懷疑的(de)腐蝕問題時,應該采取(qu)限制流(liu)(liu)速(su)(su)的(de)辦法,建議液體最(zui)大流(liu)(liu)速(su)(su)為2m/s。部分腐蝕介(jie)質的(de)最(zui)大流(liu)(liu)速(su)(su)見表3.2.1。
5. 滿足介質安全輸送的規定(ding)
特(te)殊(shu)介質(zhi)的流(liu)(liu)速還應(ying)符合(he)相應(ying)的國(guo)家(jia)標(biao)準。氧(yang)氣流(liu)(liu)速應(ying)符合(he)GB 50030《氧(yang)氣站(zhan)設計(ji)規范(fan)》,氫氣流(liu)(liu)速應(ying)符合(he)GB50177《氫氣站(zhan)設計(ji)規范(fan)》,乙炔流(liu)(liu)速應(ying)符合(he)GB 50031《乙炔站(zhan)設計(ji)規范(fan)》。部分流(liu)(liu)體的最大流(liu)(liu)速可(ke)參見表3.2.2。
注:本表摘自《化學工程(cheng)手冊》。氫氣和氧氣的具(ju)體流速應根(gen)據壓力(li)和管(guan)道材質按有(you)關規范及標準(zhun)做調整。
6. 滿足(zu)噪聲控制要求(qiu)
管(guan)(guan)(guan)道(dao)(dao)系(xi)(xi)(xi)統在(zai)高(gao)(gao)流(liu)(liu)(liu)速(su)(su)、節流(liu)(liu)(liu)、氣(qi)穴(xue)、湍(tuan)(tuan)流(liu)(liu)(liu)等情(qing)況下(xia)都(dou)會(hui)產生噪(zao)(zao)(zao)聲(sheng)(sheng)。工(gong)(gong)藝(系(xi)(xi)(xi)統)工(gong)(gong)程師應確定合(he)適的(de)(de)(de)(de)流(liu)(liu)(liu)速(su)(su),對(dui)(dui)管(guan)(guan)(guan)道(dao)(dao)系(xi)(xi)(xi)統的(de)(de)(de)(de)閥(fa)門(包(bao)括控制(zhi)(zhi)閥(fa))、特(te)殊管(guan)(guan)(guan)件(jian)(如(ru)噴射器(qi)等)和由(you)于管(guan)(guan)(guan)道(dao)(dao)中(zhong)物料(liao)流(liu)(liu)(liu)向突變的(de)(de)(de)(de)管(guan)(guan)(guan)道(dao)(dao)系(xi)(xi)(xi)統以(yi)及火(huo)炬(ju)管(guan)(guan)(guan)道(dao)(dao)系(xi)(xi)(xi)統、安全閥(fa)放(fang)空管(guan)(guan)(guan)道(dao)(dao)系(xi)(xi)(xi)統等,在(zai)工(gong)(gong)作(zuo)時由(you)于高(gao)(gao)流(liu)(liu)(liu)速(su)(su)湍(tuan)(tuan)流(liu)(liu)(liu)引起的(de)(de)(de)(de)高(gao)(gao)噪(zao)(zao)(zao)聲(sheng)(sheng)進(jin)行(xing)控制(zhi)(zhi)。流(liu)(liu)(liu)體在(zai)閥(fa)門或(huo)管(guan)(guan)(guan)道(dao)(dao)內(nei)的(de)(de)(de)(de)流(liu)(liu)(liu)速(su)(su)越快,噪(zao)(zao)(zao)聲(sheng)(sheng)也越高(gao)(gao),降低(di)流(liu)(liu)(liu)速(su)(su)可減小噪(zao)(zao)(zao)聲(sheng)(sheng)。在(zai)無氣(qi)穴(xue)的(de)(de)(de)(de)情(qing)況下(xia),流(liu)(liu)(liu)速(su)(su)增(zeng)加(jia)1倍,噪(zao)(zao)(zao)聲(sheng)(sheng)增(zeng)加(jia)18dB。對(dui)(dui)噪(zao)(zao)(zao)聲(sheng)(sheng)限(xian)制(zhi)(zhi)較嚴的(de)(de)(de)(de)管(guan)(guan)(guan)道(dao)(dao),需對(dui)(dui)流(liu)(liu)(liu)速(su)(su)加(jia)以(yi)限(xian)制(zhi)(zhi),一(yi)般采用擴大(da)管(guan)(guan)(guan)徑的(de)(de)(de)(de)方法來降低(di)流(liu)(liu)(liu)速(su)(su)。對(dui)(dui)于截面與(yu)流(liu)(liu)(liu)向急(ji)劇(ju)變化的(de)(de)(de)(de)管(guan)(guan)(guan)段,其流(liu)(liu)(liu)速(su)(su)還應進(jin)一(yi)步降低(di)。在(zai)實際使用中(zhong),不同的(de)(de)(de)(de)環(huan)境對(dui)(dui)管(guan)(guan)(guan)道(dao)(dao)噪(zao)(zao)(zao)聲(sheng)(sheng)有不同的(de)(de)(de)(de)要求,但氣(qi)流(liu)(liu)(liu)輸送情(qing)況不受此(ci)限(xian)制(zhi)(zhi),因為氣(qi)流(liu)(liu)(liu)中(zhong)固(gu)體顆粒與(yu)管(guan)(guan)(guan)壁的(de)(de)(de)(de)摩擦將大(da)大(da)增(zeng)加(jia)管(guan)(guan)(guan)道(dao)(dao)噪(zao)(zao)(zao)聲(sheng)(sheng)。管(guan)(guan)(guan)道(dao)(dao)內(nei)流(liu)(liu)(liu)速(su)(su)的(de)(de)(de)(de)限(xian)制(zhi)(zhi)值見表3.2.3。
當無法(fa)用降低流(liu)速的辦法(fa)控制噪(zao)聲時,可查閱(yue)有(you)關噪(zao)聲控制設(she)計規(gui)范,如HG/T20570.10-1995《工藝系統專業(ye)噪(zao)聲控制設(she)計》,用其他方法(fa)控制管道(dao)系統噪(zao)聲。
7. 符合管材(cai)的標(biao)準規格
公(gong)制和英(ying)制管道具(ju)有(you)不(bu)同的(de)外徑(jing)及壁(bi)厚系列。常(chang)用公(gong)稱直徑(jing)的(de)管道外徑(jing)見本書(shu)有(you)關章節。除(chu)另有(you)規定或采(cai)取(qu)有(you)效措施外容易堵(du)塞的(de)液體不(bu)宜采(cai)用公(gong)稱直徑(jing)小于25mm的(de)不(bu)銹鋼管道。