管道设计课后作业Word文档下载推荐.docx

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按法兰类型分有平焊PL活套SO对焊WN盲板BL松套LJ等

按材质分碳钢不锈钢合金钢铸钢等

3简述：

管道压力等级的概念？

管道设计时设计压力和设计温度如何确定？

什么条件是最苛刻条件？

GA1,GA2,GB1,GB2,GC1,GC2 

低压管道 

公称压力不超过2.5MPa 

中压管道 

公称压力4-6.4MPa 

高压管道 

公称压力10-100MPa 

超高压管道 

公称压力超过100MPa 

压力管道级别的划分 

6.1 

长输管道为GA 

类，级别划分为：

6.1.1 

符合下列条件之一的长输管道为GA1 

级：

a） 

输送有毒、可燃、易爆气体介质，设计压力P>

1.6MPa 

的管道；

b） 

输送有毒、可燃、易爆液体介质，输送距离（注1）≥200Km 

且管道公 

称直径DN≥300mm 

c） 

输送浆体介质，输送距离≥50Km 

且管道公称直径DN≥150mm 

的管道。

6.1.2 

符合下列条件之一的长输管道为GA2 

输送有毒、可燃、易爆气体介质，设计压力P≤1.6Mpa 

GA1 

b）范围以外的长输管道；

范围以外的长输管道。

6.2 

公用管道为GB 

类,级别划分为：

GB1、燃气管道；

GB2、热力管道。

6.3 

工业管道为GC 

类；

级别划分为：

6.3.1 

符合下列条件之一的工业管道为GC1 

输送GB5044《职业性接触毒物危害程度分级》中，毒性程度为极度危害 

介质的管道；

输送GB50160《石油化工企业设计防火规范》及GBJ16《建筑设计防火 

规范》中规定的火灾危险性为甲、乙类可燃气体或甲类可燃液体介质且设计压力 

P≥4.0MPa 

输送可燃流体介质、有毒流体介质，设计压力P≥4.0MPa 

且设计温度大 

于等于400℃的管道；

d） 

输送流体介质且设计压力P≥10.0MPa 

6.3.2 

符合下列条件之一的工业管道为GC2 

P<

4.0MPa 

输送可燃流体介质、有毒流体介质，设计压力P<

且设计温度≥400 

℃的管道；

输送非可燃流体介质、无毒流体介质，设计压力P<

10.0MPa 

且设计温度 

≥400℃的管道；

输送流体介质，设计压力P<

10.0Mpa 

且设计温度<

400℃的管道；

注1：

输送距离指产地、储存库、用户间的用于输送商品介质管道的直接距 

离

第二问======= 

2管道设计温度系指管道在正常工作过程中，在相应设计压力下可能达到的管道材料温度。

工艺系统专业人员根据化工工艺专业提供的正常工作过程中各种工况的工作 

温度，按“最苛刻条件下的压力温度组合”来选取管道设计温度。

由工艺系统专业提出的管道设计温度（本节中即是管道中介质的最高工作温度）可由以下方法确 

定：

2.6.1 

以传热计算或实测得出的正常工作过程中介质的最高工作温度下的管道壁温，作为设计温度。

2.6.2 

在不便于传热计算或实测管壁温度的情况下，以正常工作过程中介质的最高（或最低）工作温度作为管道设计温度。

2.6.2.1 

金属管道 

不保温管道 

1） 

介质温度＜38℃管道 

管道设计温度=介质最高温度 

2） 

介质温度≥38℃管道 

管道设计温度=95%介质最高温度 

外部保温管道 

内保温管道（用绝热材料衬里） 

管道设计温度=传热计算管壁温度或试验实测的管壁温度 

介质温度≤0℃时 

设计温度=介质最低温度 

2.6.2.2 

非金属管道及非金属衬里的金属管道 

无环境温度影响的管道 

安装在环境温度高于介质最高温度的环境中的管道（除已采取防护措施者以外） 

管道设计温度=环境温度 

2.6.3 

以化工工艺专业提出的正常工作过程中介质的正常工作温度加（或减）一定裕量作为设计温度，按下式确定：

介质正常工作温度为0～300℃，设计温度≥介质正常工作温度+30℃ 

介质正常工作温度大于300℃，设计温度≥介质正常工作温度+15℃ 

2.6.4 

当流体介质温度接近所选材料允许使用温度界限时，应结合具体情况慎重选取设计温度，以免增加投资或降低安全性。

如：

按2.6.3计算结果会引起更换高一档 

的材料时，从经济上考虑，允许按工程设计要求，将15℃附加量减小，但工艺必须有措施，使运行中不至于超温。

2.7 

其它说明 

当工作压力和对应工作温度有各种不同工况或周期性的变动时，工艺系统设计者应将化工工艺专业提出的各种工况数据列出，并向管道材料专业加以说明。

设计的基础就是：

一定要管道的，是什么材质的需要选择，重要的是细节的东西：

上面的一些配件 

三通，四通，弯头，阀门，温度计，伸缩节，过滤器，压力表，温度计，流量计,阻火圈等等等等 

安全阀，通气阀，减压阀，疏水器等等等等等 

安装专业，设备动力专业用的就是：

管道和介质外加设备，以及介质的源泉（量的东西） 

要做就是选择配件和型号 

例如电就是利用电缆，空气开关，开关，熔断器，漏电保护

4管道应力分析主要包括哪些内容，各种分析的目的是什么？

1.进行应力分析的目的是1）使管道应力在规范的许用范围内；

2）使设备管口载荷符合制造商的要求或公认的标准；

3）计算出作用在管道支吊架上的荷载；

4）解决管道动力学问题；

5）帮助配管优化设计。

2.管道应力分析主要包括哪些内容？

各种分析的目的是什么？

答：

管道应力分析分为静力分析和动力分析。

1）静力分析包括：

（l）压力荷载和持续荷载作用下的一次应力计算――防止塑性变形破坏；

（2）管道热胀冷缩以及端点附加位移等位移荷载作用下的二次应力计算――防止疲劳破坏；

（3）管道对设备作用力的计算――防止作用力太大，保证设备正常运行；

（4）管道支吊架的受力计算――为支吊架设计提供依据；

（5）管道上法兰的受力计算――防止法兰泄漏；

（6）管系位移计算――防止管道碰撞和支吊点位移过大。

2）动力分析包括：

（l）管道自振频率分析――防止管道系统共振；

（2）管道强迫振动响应分析――控制管道振动及应力；

（3）往复压缩机气柱频率分析――防止气柱共振；

力分析的目的是 

1） 

使管道应力在规范的许用范围内；

2） 

使设备管口载荷符合制造商的要求或公认的标准；

3） 

计算出作用在管道支吊架上的荷载；

4） 

解决管道动力学问题；

5） 

帮助配管优化设计。

2. 

管道应力分析主要包括哪些内容？

静力分析包括：

（2）管道热胀冷缩以及端点附加位移等位移荷载作用下的二次应力计算――防止疲劳破坏；

（4）管道支吊架的受力计算――为支吊架设计提供依据；

（5）管道上法兰的受力计算――防止法兰泄漏；

动力分析包括：

（2）管道强迫振动响应分析――控制管道振动及应力；

（3）往复压缩机气柱频率分析――防止气柱共振；

5常见的管道连接方法有哪些？

各自的适宜使用条件如何

1、管道丝扣连接（镀锌钢管、衬塑镀锌钢管）

2、管道法兰连接（需要拆卸、与设备阀门等连接）

3、管道焊接，（工作压力在0.1MPa以上的蒸汽管道、一般管径在32mm以上的采暖管道以及高层建筑消防管道可采用电、气焊连接。

）

4、管道承插口链接（一般用于室内、外铸铁排水管道的承插口连接）

5、管道粘接连接（管道粘接不宜在湿度很大的环境中进行，操作场所应远离火源，防止撞击），

6、管道卡套式链接（铝塑复合管）

7、管道热熔链接（目前，多用于室内生活给水PP—R管、PB管的安装）

8、铜管连接（在建筑供水系统中使用铜管，其连接方式主要有卡套式和焊接两种）

9、沟槽式链接（用钢管切割机将钢管按所需长度切割，切口应平整，切口毛刺应用砂轮机磨平，使其端面平整光滑）

10、柔性排水铸铁管链接（A型承插橡胶圈法兰压盖连接 

W型不锈钢卡箍内衬橡胶圈连接）

11、薄壁钢管链接

12、HDPE埋地排水管道热收缩带链接

6.简答压力管道工程材料选用的一般原则?

压力管道金属材料的选用原则

　　①满足操作条件的要求首先应根据使用条件判断该管道是否承受压力，属于哪一类压力管道。

不同类别的压力管道因其重要性各异，发生事故带来的危害程度不同，对材料的要求也不同。

同时应考虑管道的使用环境和输送的介质以及介质对管体的腐蚀程度。

例如插入海底的钢管桩，管体在浪溅区腐蚀速度为海底土中的6倍；

潮差区腐蚀速度为海底土中的4倍。

在选材及防腐蚀措施上应特别关注。

　　②可加工性要求材料应具有良好的加工性和焊接性。

　　③耐用又经济的要求压力管道，首先应安全耐用和经济。

一台设备、一批管道工程，在投资选材前，必要时进行可行性研究，即经济技术分析，拟选用的材料可制定数个方案，进行经济技术分析，有些材料初始投资略高，但是使用可靠，平时维修费用省；

有的材料初始投资似乎省，但在运行中可靠性差，平时维修费用高，全寿命周期费用高。

7简述常用阀门类型并回答应从哪些方面评定阀门质量?

“阀”的定义是在流体系统中，用来控制流体的方向、压力、流量的装置。

阀门是使配管和设备内的介质（液体、气体、粉末）流动或停止并能控制其流量的装置。

　　阀门是管路流体输送系统中控制部件，它是用来改变通路断面和介质流动方向，具有导流、截止、调节、节流、止回、分流或溢流卸压等功能。

用于流体控制的阀门，从最简单的截止阀到极为复杂的自控系统中所用的各种阀门，其品种和规格繁多， 

阀门的公称通径从极微小的仪表阀大至通径达10m的工业管路用阀。

阀门可用于控制水、蒸汽、油品、气体、泥浆、各种腐蚀性介质、液态金属和放射性流体等各种类型流体的流动，阀门的工作压力可从0.0013MPa到1000MPa的超高压，工作温度从-269℃的超低温到1430℃的高温。

阀门的控制可采用多种传动方式，如手动、电动、液动、气动、蜗轮、电磁动、电磁液动、电液动、气液动、正齿轮、伞齿轮驱动等；

可以在压力、温度或其它形式传感信号的作用下，按预定的要求动作，或者不依赖传感信号而进行简单的开启或关闭，阀门依靠驱动或自动机构使启闭件作升降、滑移、旋摆或回转运动，从而改变其流道面积的大小以实现其控制功能。

阀门的分类

　　1.按作用和用途分类

（1）截断阀：

截断阀又称闭路阀，其作用是接通或截断管路中的介质。

截断阀类包括闸阀、截止阀、旋塞阀、球阀、蝶阀和隔膜阀等。

（2） 

止回阀：

止回阀又称单向阀或逆止阀，其作用是防止管路中的介质倒流。

水泵吸水关的底阀也属于止回阀类。

　　（3） 

安全阀：

安全阀类的作用是防止管路或装置中的介质压力超过规定数值，从而达到安全保护的目的。

　　（4）调节阀：

调节阀类包括调节阀、节流阀和减压阀，其作用是调节介质的压力、流量等参数。

　　（5）分流阀：

分流阀类包括各种分配阀和疏水阀等，其作用是分配、分离或混合管路中的介质。

　　（6）排气阀:

排气阀是管道系统中必不可少的辅助元件，广泛应用于锅炉、空调、石油天然气、给排水管道中。

往往安装在制高点或弯头等处，排除管道中多余气体、提高管道路使用效率及降低能耗。

　　2.按公称压力分类

（1）真空阀：

指工作压力低于标准大气压的阀门。

（2）低压阀：

指公称压力PN≤1.6Mpa的阀门。

　　（3）中压阀：

指公称压力PN为2.5、4.0、6.4Mpa的阀门。

　　（4）高压阀：

指工称压力PN为10～80Mpa的阀门。

　　（5）超高压阀：

指公称压力PN≥100Mpa的阀门。

　　3.按工作温度分类

（1）超低温阀：

用于介质工作温度t<

－100℃的阀门。

（2）低温阀：

用于介质工作温度－100℃≤t≤－40℃的阀门。

　　（3）常温阀：

用于介质工作温度－40℃≤t≤120℃的阀门。

　　（4）中温阀：

用于介质工作温度120℃

　　（5）高温阀：

用于介质工作温度t>

450℃的阀门。

　　4.按驱动方式分类

（1）自动阀是指不需要外力驱动，而是依靠介质自身的能量来使阀门动作的阀门。

如安全阀、减压阀、疏水阀、止回阀、自动调节阀等。

（2）动力驱动阀：

动力驱动阀可以利用各种动力源进行驱动。

　　电动阀：

借助电力驱动的阀门。

　　气动阀：

借助压缩空气驱动的阀门。

　　液动阀：

借助油等液体压力驱动的阀门。

　　此外还有以上几种驱动方式的组合，如气-电动阀等。

　　（3）手动阀：

手动阀借助手轮、手柄、杠杆、链轮，由人力来操纵阀门动作。

当阀门启闭力矩较大时，可在手轮和阀杆之间设置此轮或蜗轮减速器。

必要时，也可以利用万向接头及传动轴进行远距离操作。

　　5.按公称通径分类

（1）小通径阀门：

公称通径DN≤40mm的阀门。

（2）中通径阀门：

公称通径DN为50～300mm的阀门。

（3）大通径阀门：

公称阀门DN为350～1200mm的阀门。

　　（4）特大通径阀门：

公称通径DN≥1400mm的阀门。

　　6.按结构特征分类

（1）截门阀：

关闭件沿着阀座中心移动；

（2）旋塞阀：

关闭件是柱塞或球，围绕本身的中心线旋转；

　　（3）闸门形：

关闭件沿着垂直阀座中心移动；

　　（4）旋启阀：

关闭件围绕阀座外的轴旋转；

　　（5）蝶　阀：

关闭件的圆盘，围绕阀座内的轴旋转；

　　（6）滑　阀：

关闭件在垂直于通道的方向滑动。

　　7.按连接方法分类

（1）螺纹连接阀门：

阀体带有内螺纹或外螺纹，与管道螺纹连接。

（2）法兰连接阀门：

阀体带有法兰，与管道法兰连接。

　　（3）焊接连接阀门：

阀体带有焊接坡口，与管道焊接连接。

　　（4）卡箍连接阀门：

阀体带有夹口，与管道夹箍连接。

　　（5）卡套连接阀门：

与管道采用卡套连接。

　　（6）对夹连接阀门：

用螺栓直接将阀门及两头管道穿夹在一起的连接形式。

　　8.按阀体材料分类

（1）金属材料阀门：

其阀体等零件由金属材料制成。

如铸铁阀、碳钢阀、合金钢阀、铜合金阀、铝合金阀、铅合金阀、钛合金阀、蒙乃尔合金阀等。

（2）非金属材料阀门：

其阀体等零件由非金属材料制成。

如塑料阀、陶阀、搪阀、玻璃钢阀等。

　　（3）金属阀体衬里阀门：

阀体外形为金属，内部凡与介质接触的主要表面均为衬里，如衬胶阀、衬塑料阀、衬陶阀等。

8阅读《压力管道应力分析》第一章第三节内容，并抄作判断式1.3.1的应用实例

9.阅读《压力管道应力分析》第三章第二节内容，并回答公式3.2.5的适用条件。

10.GB50316《工业金属管道设计》对允许跨距的确定原则如何规定？

1连续敷设的水平直管段按图3.1.1确定。

2水平弯管的允许最大外伸尺寸按图3.1.2确定。

3水平∏形管段的最大悬伸尺寸按图3.1.3确定。

4带垂直段的Z形管段其最大允许外伸及垂直段尺寸按图3.1.4确定。

5受集中载荷的水平直管段按图3.1.5确定。

11.回答压力管道应力如何分类，并简述管道应力的校核准则。

在管道强度设计中采用第三强度理论，即最大剪应力强度理论。

根据管状特性,压力管道上的应力分布划分为:

轴向应力,环向应力,径向应力,剪应力.

其中轴向应力包括:

由作用于管道的轴向力引起的管子轴向正应力,压力引起的轴向正应力,由作用于管道上的弯距引起的轴向正应力

12.简答管道柔性的概念和管道柔性设计的一般方法。

在管道设计中，增加管道柔性的方法主要有：

改变管道走向、选用波纹管膨胀节和弹簧支吊架。

在条件允许的情况下，应首先考虑采用改变管道走向和选用弹簧支吊架的方法来增加管道柔性。

当两固定点位置一定时，增加管系的长度和弯头的数量可以增加管道的柔性；

管系在某一方向过于刚硬时，增加与其垂直方向的管道长度可减小管系的刚度。

选用弹簧支吊架可使支吊架处存在垂直位移，从而将约束放松，增加管系的柔性。

当管径较大、场地收到限制且所需补偿量较大时，可考虑采用波纹管膨胀节来增加管道柔性。

但波纹管膨胀节制造较为复杂，价格高，适用于低压大直径管道。

波纹管膨胀节是管道中的薄弱环节，应尽量避免采用。

进行管道柔性设计时，在保证管道具有足够柔性来吸收变形的前提下，应注意避免使管系过分柔软，这不但可以避免管系产生振动，还可以减少投资。

13.简答管道支吊架的种类和作用。

管道支吊架可分为以下几类：

　　序号大分类小分类

　　1承重支吊架1）刚性支吊架

　　2）可调刚性支吊架

　　3）弹簧支吊架

　　4）恒力支吊架

　　2限制性支吊架4）固定支架

　　5）限位支架

　　6）导向支架

　　3防振支架7）减振器

　　8）阻尼器

14．压缩机进出口管道振动分为哪几个振系？

各个振系的激振力和振体分别是什么？

并简要回答控制各个振系振动的措施？

（1）．改变管道的固有频率

1在管道系统上加装平衡块，改变质量矩阵M，以改变系统固有频率，避免共振发生。

2改变系统的阻尼矩阵C，如在管道的固定支撑的部位放置金属弹簧、橡皮或软木等，以达到隔振、消振的目的

3）通过增加系统的刚度矩阵K，如增设支承、调整支承位置或改变支承性质。

通过改变管道支承性质，3）通过增加系统的刚度矩阵K，如增设支承、调整支承位置或改变支承性质。

通过改变管道支承性质。

2．消减气流振动 

（1）调整气柱固有频率，避开气柱共振。

气柱固有频率取决于管系的配管方式、长度、管径、容器容积的大小和配置位置以及气体的种类和温度等，改变管道和容器的尺寸以及配置方式，可改变管系的气柱固有频率。

在配管设计时，根据工艺流程的需要做好配管初步设计后，应计算管系的气柱固有频率，并通

过调整，使它们不与激振频率重合以避免气柱共振。

（2）降低脉动压力强度。

工程中在压缩机管系靠近汽缸进出口处设缓冲器，使脉动压力不均匀度降低。

另外孔板是气流阻力元件，设孔板是现场管道消减振动的有效方法之一。

同时在管道内安装声学滤波器等，

以控制气流脉动，达到消振的目的。

15.阅读《石油化工装置工艺管道安装设计手册第1篇设计与计算》，并简答管道管道敷设的方式有哪几类？

其优缺点是什么？

书本148.