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. 管徑的經濟性最優原則
管(guan)(guan)徑(jing)應(ying)根據流(liu)體的(de)流(liu)量、性質(zhi)、流(liu)速及管(guan)(guan)道允許的(de)壓力損失等(deng)確定(ding)。對大直徑(jing)厚壁合(he)金(jin)鋼等(deng)管(guan)(guan)道管(guan)(guan)徑(jing)的(de)確定(ding),應(ying)進行(xing)建設(she)費用(yong)和運(yun)行(xing)費用(yong)方(fang)面(mian)的(de)經濟(ji)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(xiu)鋼管(guan)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. 滿足壓力降要求原則(ze)
管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)道(dao)壓力(li)(li)(li)降計算(suan)是按閥門全開(kai)的(de)(de)情況(kuang)下計算(suan)的(de)(de),管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)道(dao)的(de)(de)壓力(li)(li)(li)降必須(xu)小(xiao)(xiao)于(yu)(yu)(yu)允許(xu)壓力(li)(li)(li)降,否則工藝所需最大(da)(da)(da)(da)流(liu)(liu)量將低于(yu)(yu)(yu)所需值。允許(xu)壓力(li)(li)(li)降較(jiao)(jiao)(jiao)小(xiao)(xiao)的(de)(de)管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)道(dao),應選(xuan)(xuan)(xuan)用(yong)(yong)較(jiao)(jiao)(jiao)低的(de)(de)流(liu)(liu)速(su)(su),允許(xu)壓力(li)(li)(li)降較(jiao)(jiao)(jiao)大(da)(da)(da)(da)的(de)(de)管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)道(dao)可選(xuan)(xuan)(xuan)用(yong)(yong)較(jiao)(jiao)(jiao)高的(de)(de)流(liu)(liu)速(su)(su)。對于(yu)(yu)(yu)同一介質在不(bu)同管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)徑(jing)的(de)(de)情況(kuang)下,流(liu)(liu)速(su)(su)雖相等,管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)道(dao)壓力(li)(li)(li)降卻相差很大(da)(da)(da)(da)。在計算(suan)管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)徑(jing)時(shi),允許(xu)壓力(li)(li)(li)降相同,管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)徑(jing)不(bu)同的(de)(de)管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)道(dao)應選(xuan)(xuan)(xuan)用(yong)(yong)不(bu)同的(de)(de)流(liu)(liu)速(su)(su),小(xiao)(xiao)管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)徑(jing)選(xuan)(xuan)(xuan)用(yong)(yong)較(jiao)(jiao)(jiao)低流(liu)(liu)速(su)(su),大(da)(da)(da)(da)管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)徑(jing)選(xuan)(xuan)(xuan)用(yong)(yong)較(jiao)(jiao)(jiao)高流(liu)(liu)速(su)(su)。黏(nian)度較(jiao)(jiao)(jiao)大(da)(da)(da)(da)的(de)(de)流(liu)(liu)體,管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)道(dao)壓力(li)(li)(li)降較(jiao)(jiao)(jiao)大(da)(da)(da)(da),應選(xuan)(xuan)(xuan)用(yong)(yong)較(jiao)(jiao)(jiao)低的(de)(de)流(liu)(liu)速(su)(su),黏(nian)度較(jiao)(jiao)(jiao)小(xiao)(xiao)的(de)(de)流(liu)(liu)體管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)道(dao)壓力(li)(li)(li)降較(jiao)(jiao)(jiao)小(xiao)(xiao),應選(xuan)(xuan)(xuan)用(yong)(yong)較(jiao)(jiao)(jiao)高的(de)(de)流(liu)(liu)速(su)(su)。
3. 工藝(yi)控制(zhi)要求原則
一(yi)般(ban)調節(jie)(jie)閥壓力(li)降應占整(zheng)個(ge)控(kong)制系(xi)統總(zong)(zong)壓力(li)降的(de)30%左(zuo)右,在流量(liang)比較平穩的(de)管道系(xi)統中,可取調節(jie)(jie)閥壓力(li)降占系(xi)統總(zong)(zong)壓力(li)降的(de)20%。如果調節(jie)(jie)閥壓力(li)降很小,為了改變(bian)流量(liang),調節(jie)(jie)閥閥桿行程需變(bian)化很大的(de)比例,當要控(kong)制低流量(liang)時,調節(jie)(jie)閥將幾乎關閉,這樣(yang)就使得流量(liang)控(kong)制變(bian)得困難。
4. 限制管(guan)壁磨損原則(ze)
在(zai)大(da)(da)多數情況下,金屬的(de)耐腐(fu)蝕性能主要依靠其接(jie)觸腐(fu)蝕介質(zhi)表(biao)面的(de)一層保(bao)護膜,管(guan)(guan)內(nei)介質(zhi)流(liu)速(su)(su)過高會損(sun)壞保(bao)護膜,引起(qi)管(guan)(guan)道(dao)(dao)沖蝕和磨(mo)損(sun),最(zui)終(zhong)將(jiang)(jiang)縮短(duan)管(guan)(guan)道(dao)(dao)的(de)預期使用壽命(ming)。例如(ru),當銅鎳合金管(guan)(guan)內(nei)為海水介質(zhi)時(shi),允許的(de)流(liu)速(su)(su)為1.5~3m/s,當流(liu)速(su)(su)達到45m/s時(shi),其腐(fu)蝕速(su)(su)率將(jiang)(jiang)是(shi)不允許的(de)。工(gong)(gong)藝(yi)(系統)工(gong)(gong)程師(shi)在(zai)進行管(guan)(guan)道(dao)(dao)工(gong)(gong)藝(yi)計算(suan)時(shi),應(ying)該注意(yi)在(zai)下列條件下會使腐(fu)蝕速(su)(su)率加(jia)快,必(bi)須采(cai)取(qu)限制(zhi)流(liu)速(su)(su)的(de)措施:①. 腐(fu)蝕介質(zhi)會引起(qi)管(guan)(guan)壁脆弱(ruo)。②. 軟金屬(如(ru)鉛或銅)。③. 工(gong)(gong)藝(yi)介質(zhi)中存在(zai)有(you)磨(mo)損(sun)性的(de)固(gu)體顆粒。④. 帶有(you)大(da)(da)量不銹(xiu)鋼管(guan)(guan)件的(de)管(guan)(guan)道(dao)(dao)將(jiang)(jiang)導致高的(de)湍流(liu)。
如果遇到(dao)此類問題,當(dang)沒有資(zi)料數據,又無(wu)法解決懷疑的腐蝕(shi)問題時(shi),應該采(cai)取限(xian)制(zhi)流(liu)速(su)的辦(ban)法,建(jian)議液體最大(da)流(liu)速(su)為2m/s。部分腐蝕(shi)介質的最大(da)流(liu)速(su)見(jian)表3.2.1。

5. 滿足(zu)介質安全(quan)輸送的規定
特(te)殊介質的(de)流(liu)速還(huan)應(ying)符合(he)相應(ying)的(de)國(guo)家標準。氧氣流(liu)速應(ying)符合(he)GB 50030《氧氣站設(she)計規(gui)(gui)范》,氫氣流(liu)速應(ying)符合(he)GB50177《氫氣站設(she)計規(gui)(gui)范》,乙炔(gui)流(liu)速應(ying)符合(he)GB 50031《乙炔(gui)站設(she)計規(gui)(gui)范》。部分流(liu)體(ti)的(de)最(zui)大(da)流(liu)速可參見表(biao)3.2.2。

注(zhu):本表(biao)摘自《化學工程手(shou)冊》。氫氣(qi)和(he)氧氣(qi)的具體(ti)流速(su)應根據(ju)壓力和(he)管道(dao)材質按有(you)關規(gui)范及標準(zhun)做(zuo)調整。
6. 滿(man)足噪聲控制要(yao)求
管(guan)(guan)道(dao)(dao)(dao)系(xi)(xi)統在高(gao)(gao)流(liu)(liu)(liu)速(su)、節流(liu)(liu)(liu)、氣(qi)穴(xue)、湍流(liu)(liu)(liu)等(deng)情況(kuang)下都會產生噪(zao)聲(sheng)(sheng)(sheng)。工藝(yi)(系(xi)(xi)統)工程師(shi)應(ying)確定(ding)合(he)適(shi)的(de)(de)(de)(de)流(liu)(liu)(liu)速(su),對管(guan)(guan)道(dao)(dao)(dao)系(xi)(xi)統的(de)(de)(de)(de)閥門(包括控制(zhi)閥)、特殊管(guan)(guan)件(jian)(如(ru)噴(pen)射器等(deng))和由于(yu)管(guan)(guan)道(dao)(dao)(dao)中(zhong)物料流(liu)(liu)(liu)向突變(bian)的(de)(de)(de)(de)管(guan)(guan)道(dao)(dao)(dao)系(xi)(xi)統以及火炬管(guan)(guan)道(dao)(dao)(dao)系(xi)(xi)統、安全閥放空管(guan)(guan)道(dao)(dao)(dao)系(xi)(xi)統等(deng),在工作時由于(yu)高(gao)(gao)流(liu)(liu)(liu)速(su)湍流(liu)(liu)(liu)引起(qi)的(de)(de)(de)(de)高(gao)(gao)噪(zao)聲(sheng)(sheng)(sheng)進行控制(zhi)。流(liu)(liu)(liu)體在閥門或(huo)管(guan)(guan)道(dao)(dao)(dao)內的(de)(de)(de)(de)流(liu)(liu)(liu)速(su)越快,噪(zao)聲(sheng)(sheng)(sheng)也(ye)越高(gao)(gao),降低(di)(di)流(liu)(liu)(liu)速(su)可(ke)減小噪(zao)聲(sheng)(sheng)(sheng)。在無(wu)氣(qi)穴(xue)的(de)(de)(de)(de)情況(kuang)下,流(liu)(liu)(liu)速(su)增(zeng)加(jia)(jia)1倍(bei),噪(zao)聲(sheng)(sheng)(sheng)增(zeng)加(jia)(jia)18dB。對噪(zao)聲(sheng)(sheng)(sheng)限(xian)制(zhi)較嚴的(de)(de)(de)(de)管(guan)(guan)道(dao)(dao)(dao),需對流(liu)(liu)(liu)速(su)加(jia)(jia)以限(xian)制(zhi),一般采用(yong)擴大管(guan)(guan)徑的(de)(de)(de)(de)方法(fa)來降低(di)(di)流(liu)(liu)(liu)速(su)。對于(yu)截面與(yu)流(liu)(liu)(liu)向急(ji)劇變(bian)化的(de)(de)(de)(de)管(guan)(guan)段,其流(liu)(liu)(liu)速(su)還應(ying)進一步降低(di)(di)。在實際(ji)使(shi)用(yong)中(zhong),不同的(de)(de)(de)(de)環境對管(guan)(guan)道(dao)(dao)(dao)噪(zao)聲(sheng)(sheng)(sheng)有(you)不同的(de)(de)(de)(de)要求,但氣(qi)流(liu)(liu)(liu)輸送(song)情況(kuang)不受(shou)此限(xian)制(zhi),因為氣(qi)流(liu)(liu)(liu)中(zhong)固(gu)體顆粒(li)與(yu)管(guan)(guan)壁的(de)(de)(de)(de)摩擦將大大增(zeng)加(jia)(jia)管(guan)(guan)道(dao)(dao)(dao)噪(zao)聲(sheng)(sheng)(sheng)。管(guan)(guan)道(dao)(dao)(dao)內流(liu)(liu)(liu)速(su)的(de)(de)(de)(de)限(xian)制(zhi)值見表3.2.3。
當(dang)無法用(yong)降低流速的辦(ban)法控(kong)制噪(zao)聲時,可查閱有關噪(zao)聲控(kong)制設計規范,如(ru)HG/T20570.10-1995《工(gong)藝系統專業(ye)噪(zao)聲控(kong)制設計》,用(yong)其他方法控(kong)制管道系統噪(zao)聲。

7. 符合管材的標準規格(ge)
公制(zhi)和英制(zhi)管道具有(you)不(bu)同的(de)(de)外徑及壁厚(hou)系列。常(chang)用(yong)公稱直徑的(de)(de)管道外徑見本書有(you)關章(zhang)節。除另有(you)規定或采(cai)取有(you)效(xiao)措施外容易堵塞的(de)(de)液體(ti)不(bu)宜采(cai)用(yong)公稱直徑小(xiao)于25mm的(de)(de)不(bu)銹(xiu)鋼管道。

