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管道的設(shè)計計算——管徑和管壁厚度
2008-8-1 17:14:00
管道的設(shè)計計算——管徑和管壁厚度
空壓機是通過管路、閥門等和其它設(shè)備構(gòu)成一個完整的系統(tǒng)。管道的設(shè)計計算和安裝不當，將會影響整個系統(tǒng)的經(jīng)濟性及工作的可靠性，甚至?xí)韲乐氐钠茐男允鹿省?/DIV>
A.管內(nèi)徑：管道內(nèi)徑可按預(yù)先選取的氣體流速由下式求得：
式中， 為管道內(nèi)徑（ ）； 為氣體容積流量（ ）； 為管內(nèi)氣體平均流速（ ），下表中給出壓縮空氣的平均流速取值范圍。
管內(nèi)平均流速推薦值
|
氣體介質(zhì) |
壓力范圍 (Mpa) |
平均流速 （m/s） |
|
空 氣 |
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：上表內(nèi)推薦值，為輸氣主管路（或主干管）內(nèi)壓縮空氣流速推薦值；對于長度在1m內(nèi)的管路或管路附件——冷卻器、凈化設(shè)備、壓力容器等的進出口處，有安裝尺寸的限制，可適當提高瞬間氣體流速。
例1：2臺WJF-1.5/30及2臺H-6S型空壓機共同使用一根排氣管路，計算此排氣管路內(nèi)徑。
已知WJF-1.5/30型空壓機排氣量為1.5 m3/min 排氣壓力為3.0 MPa
已知H-6S型空壓機排氣量為0.6 m3/min 排氣壓力為3.0 MPa
4臺空壓機合計排氣量 ＝1.5×2+0.6×2＝4.2 m3/min＝252 m3/h
如上表所示u=6 m/s
帶入上述公式 =121.8
得出管路內(nèi)徑為121 。
B.管壁厚度：管壁厚度 取決于管道內(nèi)氣體壓力。
a.低壓管道，可采用碳鋼、合金鋼焊接鋼管；中壓管道，通常采用碳鋼、合金鋼無縫鋼管。其壁厚可近似按薄壁圓筒公式計算：
=
式中， 為管內(nèi)氣體壓力（MPa）； 為強度安全系數(shù) ，取[σ]為管材的許用應(yīng)力（MPa），常用管材許用應(yīng)力值列于下表； 為焊縫系數(shù)，無縫鋼管 =1，直縫焊接鋼管 =0.8； 為附加壁厚（包括：壁厚偏差、腐蝕裕度、加工減薄量），為簡便起見，通常當 ＞6mm時， ≈0.18 ；當 ≤6mm時， =1mm。
當管子被彎曲時，管壁應(yīng)適當增加厚度，可取
=
式中， 為管道外徑； 為管道彎曲半徑。
b.高壓管道的壁厚，應(yīng)查閱相關(guān)專業(yè)資料進行計算，在此不做敘述。
常用管材許用應(yīng)力
|
鋼 號 |
壁 厚
（mm） |
不同溫度下需用應(yīng)力值 （MPa） | ||
|
≤20oC |
100oC |
150oC | ||
|
10 |
≤10 |
113 |
113 |
109 |
|
20 |
133 |
133 |
131 | |
|
Ocr18Ni9Ti |
140 |
140 |
140 | |
|
1cr18Ni9Ti |
140 |
140 |
140 | |
注：管路輸氣壓力在1.5MPa以上時，管路材料推薦采用20#鋼。
例2： 算出例1中排氣管路的厚度。管路材料為20#鋼
公式 = 中 n=2 , p=3.0 MPa , =121
如上表20＃鋼150oC時的許用應(yīng)力為131，即σ＝131
＝1 , C =1 帶入公式
= ＝ =3.8 mm
管路厚度取4 mm
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