某金属冶炼车间除尘系统中的管道设计

资源与环境环境工程0902班学生胡适麒课程设计第1页共8页济南大学课程设计用纸目录一、设计目的.....................................................2二、绪论..........................................................2三、管道设计原始资料..............................................4四、设计计算.....................................................4五、系统保温......................................................6六、管道材料选择..................................................6七、热补偿设计....................................................7八、课程设计小结.................................................7九、参考文献......................................................7资源与环境环境工程0902班学生胡适麒课程设计第2页共8页济南大学课程设计用纸某金属冶炼车间除尘系统中的管道设计1、设计目的课程设计的目的在于进一步巩固和加深课程理论知识，并能结合实践，学以致用。本设计为某金属冶炼车间的净化系统中的管道设计，能使自己得到一次综合训练，特别是：1、工程设计的基本方法、步骤，技术资料的查找与应用；2、基本计算方法和绘图能力的训练；3、综合运用本课程及其有关课程的理论知识解决工程设计中的实际问题；4、熟悉、贯彻国家环境保护法规及其它有关政策。2、绪论金属管道种类繁多、数量大，使用工况千差万别。我国不同行业采用不同的应用标准体系，标准之间差别很大。当然，由于金属管道的工况，如温度、压力、介质、环境等不同，标准有差距是客观存在的。例如，电力电站管道高压、高温、蒸汽介质居多；石化、石油管道受压、腐蚀介质居多；化工行业管道还有剧毒介质（如氯气）；机械行业压力容器，按使用情况及工况分成低压、中压、高压、超高压，按容器类别分成第一类压力容器、第二类压力容器、第三类压力容器。船舶管道有高压的蒸汽管道、主机冷却的海水管道（承压及受腐蚀）、污水管道（承压及受高温）、燃油输送管道、压缩空气管道等，在不同的工况条件下运行。以下择要介绍一些基本标准。1、压力管道分类1.压力管道的定义压力管道是指在生产、生活中使用的可能引爆或中毒等危险性较大的特种设备及管道。①输送GB5044①《职业性接触毒物性危害程度分级》中规定的毒性程度为极度危害介质的管道。②输送GB5016②《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、乙类介质的管道。③最高工作压力不小于0.1MPa（表压，下同），输送介质为气（汽）体及液化气体的管道。④最高工作压力不小于0.1MPa，输送介质为可燃、易焊、有毒以及有腐蚀性或高温工作温度不小于标准沸点的液体管道。⑤上述四项规定管道的附属设施（弯头、大小头、三能、管帽、加强管接头、异径短管、管箍、仪表管、嘴、漏斗、快速接头等管件；法兰、垫片、螺栓、螺母、限流孔板、资源与环境环境工程0902班学生胡适麒课程设计第3页共8页济南大学课程设计用纸盲板、法兰盖等连接件；各类阀门、过滤器、流水器、视镜等管道设备，还包括管道支架以及安装在压力管道上的其他设施）。2.压力管道分类、分级（见表1）表1压力管道分类、分级名称类别级别工况和参数长输管道GAGA1⑴介质：有毒、可燃易爆气体，P＞1.6MPa的管道⑵介质：有毒、可燃易爆气体，DN≥300mm，输送距离≥200km的管道⑶介质：浆体中，DN≥150mm，输送距离≥50km的管道GA2⑴介质：有毒、可燃易爆气体，P≤1.6MPa的管道⑵GA1(2)范围以外的长输管道⑶GA1(3)范围以外的长输管道公用管道GBGB1燃气管道GB2热力管道工业管道GCGC1⑴GB5044标准中，毒性程度为极度危害介质的管道⑵GB50160、GBJ16标准中规定的火灾危险性为甲、乙类可燃气体或甲类可燃气体介质，且P≥4.0MPa的管道⑶输送流体介质，且P≥10.0MPa的管道GC2⑴输送GB50160、GBJ160标准中规定的火灾危险性为甲、乙类可燃气体或甲类可燃气体介质，且P＜0.4MPa的管道⑵流体介质：可燃、有毒，P＜4.0MPa，t≥400℃的管道⑶流体介质：不可燃、无毒，P＜10MPa，t≥400℃的管道⑷流体介质：P＜10.0MPa，t＜400℃的管道3.管子系列标准压力管道设计及施工，首先考虑压力管道及其元件标准系列的选用。世界各国应用的标准体系虽然多，大体可分成两大类。压力管道标准见表2。法兰标准见表3。表2压力管道标准分类大外径系列小外径系列规格DN-公称直径Ф－外径DN15-ф22mm，DN20-ф27mmDN25-ф34mm，DN32-ф42mmDN40-ф48mm，DN50-ф60mmDN65-ф76(73)mm，DN80-ф89mmDN100-ф114mm，DN125-ф140mmDN150-ф168mm，DN200-ф219mmDN250-ф273mm，DN300-ф324mmDN350-ф360mm，DN400-ф406mmDN450-ф457mm，DN500-ф508mmDN600-ф610mm，DN15-ф18mm，DN20-ф25mmDN25-ф32mm，DN32-ф38mmDN40-ф45mm，DN50-ф57mmDN65-ф73mm，DN80-ф89mmDN100-ф108mm，DN125-ф133mmDN150-ф159mm，DN200-ф219mmDN250-ф273mm，DN300-ф325mmDN350-ф377mm，DN400-ф426mmDN450-ф480mm，DN500-ф530mmDN600-ф630mm，表3法兰标准分类欧式法兰（以200℃为计算基准温度）美式法兰（以430℃为计算基准温度）规格PN－压力等级压力等级：PN0.1,PN0.25,PN0.6,PN1.0,PN1.6,PN2.5,PN4.0,PN6.3,PN10.0,N16.0,压力等级：PN2.0(CL150),PN5.0(CL300),PN6.8(CL400),PN10(CL600),PN15.0(CL600),资源与环境环境工程0902班学生胡适麒课程设计第4页共8页济南大学课程设计用纸PN25.0,PN40.0PN25(CL1500),PN42.0(CL2500)注：对于CL150(150lb级)是以300℃作计算基准温度。从表2、表3可知，无论是管子还是法兰，两个系列均不能混合使用。3、管道设计原始资料气体中颗粒物占8.0%，颗粒粒径范围：0-1.5；1.5-2.5；2.5-3.0；3.0-5.0；5.0-6.0；6.0-8.0。分别为80；140；160；250；200；50个。气体中颗粒物占8.0%，允许的排风速度最大1.0m/s；车间有3个，相距10m。烟气粘度：2.4×10－5pa.s烟气温度：25℃允许罩内最大负压：25Pa；允许压力损失：1000pa烟气密度：1.18kg/m3烟气真密度：2.2g/cm3排放标准（标准状况下）：200㎎/L环境温度：-5℃当地气压：100KPa净化系统布置场地在车间北侧20-25米以内4、设计计算管段①据qv,1=5040m³／h,v=16m/s,得d=334㎜,λ/d=0.0598实际流速v=Q/π(d/2)²=16.0m/s动压ρν²／2=151.0pa则摩擦压力损失为△pι1=ι1·λρv²／2d=90.3pa集气罩1：ξ1=0.12；90º弯头，ξ=0.25；90º直流三通，ξ=0.4∑ξ=0.12+0.25+0.4=0.77则局部压力损失为△Pm1=∑ξρν²／2=116.3pa管段②据qv,2=10080m³／h,v=16m/s，得d=472㎜,λ/d=0.0424实际流速v=Q/π(d/2)²=16.0m/s动压ρν²／2=151.0pa则摩擦压力损失为△pι2=ι2·λρv²／2d=64.0pa集气罩2：ξ2=0.12；90º直流三通，ξ12=0.4；90º直流三通，ξ23=0.4∑ξ=0.12+0.4+0.4=0.92则局部压力损失为△Pm2=∑ξρν²／2=138.9pa资源与环境环境工程0902班学生胡适麒课程设计第5页共8页济南大学课程设计用纸管段③据qv,3=15120m³／h,v=16m/s，得d=578㎜,λ/d=0.0346实际流速v=Q/π(d/2)²=16.0m/sº动压ρν²／2=151.0pa则摩擦压力损失为△pι3=ι3·λρv²／2d=52.4pa集气罩3:局部压力损失为合流三通对应总管动压的压力损失。其局部压力损失系数ξ=0.11；除尘器压力损失为545pa则局部压力损失为△Pm3=∑ξρν²／2+545=579.7pa管段④：qv,4=qv,3=15120m³／h,选择管径d=578㎜,λ/d=0.0346实际流速v=Q/π(d/2)²=16.0m/s动压ρν²／2=151.0pa则摩擦压力损失为△pι4=ι4·λρv²／2d=26.2pa该管段有90º弯头两个，ξ=0.25则局部压力损失为△Pm4=∑ξρν²／2=75.5pa管段⑤：qv,5=qv,4=15120m³／h,d=578㎜,λ/d=0.0346实际流速v=Q/π(d/2)²=16.0m/s动压ρν²／2=151.0pa则摩擦压力损失为△pι5=ι5·λρv²／2d=146.3pa该管段局部压力损失主要包括通风机进出口及排风口伞形风帽的压力损失，若通风机入口处变径管压力损失忽略不计，通风机出口ξ=0.1（估计），伞形风帽ξ=1.3∑ξ=1.4则局部压力损失为△Pm5=∑ξρν²／2=211.4pa并联管路压力平衡：△P1=△pι1+△Pm1=90.3+116.3=206.6pa△P2=△pι2+△Pm2=64.0+138.9=202.9pa△P3=△pι3+△Pm3=52.4+579.7=632.1pa①②（△p1－△p2）／△p1=1.8％＜10％节点压力平衡；资源与环境环境工程0902班学生胡适麒课程设计第6页共8页济南大学课程设计用纸①③（△p3－△p1）／△p3=67.3％＞10％节点压力不平衡，采用调整管径方法，进行压力平衡调节调整后管径为d1=d(△P1／△P3)º`²²³=259.7㎜圆整管取径d1=260㎜②③（△p3－△p2）／△p2=67.9％＞10％节点压力不平衡，采用调整管径方法，进行压力平衡调节调整后管径为d2=d(△P2／△P3)º`²²³=365.5㎜圆整管取径d2=366㎜除尘系统总压力损失：△P=△P3＋△P4＋△P5=632.1+（26.2+75.5）+(146.3+211.4)=1091.5pa5、系统保温1.管道系统保温材料选择矿渣棉及玻璃棉制品，用于管道保温时采用管壳形式；阀门等管件也可用毡类材料保温。.2.保温结构设计管道和设备保温结构由保温层和保护层两部分结构组成，保温结构设计直接影响到保温效果、投资费用和使用年限。保温结构设计应满足保温需要，有足够的机械强度，处理好保温层和管道、设备的热补偿，要有良好的保护层，适应安装的环境条件和防雨防潮要求，结构简单，投资低，施工简单，维护检修方便。3.管道和设备保温的采用预制结构在预制加工厂预制成半圆形管壳、弧形瓦或梯形瓦等，在现场用铁丝固定在管道和设备上，外加保护层。这类结构应用广泛，施工方便，外形平整，使用年限较长。6、管道材料的选择根据烟气温度：25℃，我们选择普通碳素钢。普通碳素结构钢又称普通碳素钢。含碳量小于0.38%，以小于0