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工业管道设计基础

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工业 管道 设计 基础
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管道尺寸工程管径对照表(常用)1 英寸=米 =8 英分 1/2 是 四分(4 英分) (6 英分) 分管 分管 ′ ′ ′ ′ ′ ′ ′ 0′ 2′ B/管径应以 1 水煤气输送钢管(镀锌或非镀锌)、铸铁管等管材,管径宜以公称直径 2 无缝钢管、焊接钢管(直缝或螺旋缝)、铜管、不锈钢管等管材,管径宜以外径×壁厚表示; 3 钢筋混凝土(或混凝土)管、陶土管、耐酸陶瓷管、缸瓦管等管材,管径宜以内径4 塑料管材,管径宜按产品标准的方法表示; 5 当设计均用公称直径 有公称直径 建筑排水用硬聚氯乙烯管材规格用 称外径)×e(公称壁厚)表示(给水用聚丙烯(材规格用 de×称外径×壁厚) 分管)、 分管)、 寸管)、 寸 2管)、 寸半管)、 寸管)、 寸半管)、 寸管)、 寸管)、 寸管)、 寸管)、 寸管)、0 寸管)等。水管 Φ25×1/2 的意思它的外径是 25。实际对应的公称直径是 就是人们常说的6分管)分的水龙头。也可以去买 4分的水龙头(只要在管子和水龙头之间加一个变径就可以了)。 家庭用水龙头的款式和材质是千变万化,但是其和管子连接的丝扣部分都是按照 4分、6分、1 寸等大小来分的。不必担心买错。通常说的 4分管是按英寸来说的,因此 4分管就是 1/2英寸(4/8=1/2),而一英寸=以 4分管的内径就是 =这就是通常所说的 此 4分管就指的是 管 4分是直径 2厘米的3分管就是公称通径为 分管就是公称通径为 分管就是公称通径为 较专业的回答是:4 分是英制管道直径长度的叫法,即 1/2英寸.等于公制的 151英寸等于 6分=3/4 英寸=204分=1/2 英寸=15另外记住管道都是以内径计算的. 不过管道的丝扣螺纹都是以中径来计算的.用通径 纹分公制 ,管道螺纹一般用英制,螺纹角度为 55度.公制是 60度..水管直径 4分是多少厘米?是如何换算的?通常说的 4分管是按英寸来说的,因此 4分管就是 1/2英寸(4/8=1/2),而一英寸=以 4分管的内径就是 =这就是通常所说的 因此 4分管就指的是 分管和六分管的直径 1 英寸=米 =8 英分 1/2 是 四分(4 英分) (6 英分) 分管 分管 分管 ′ ′ ′ ′ ′ ′ ′ 0′ 2′ B/管径应以 1 水煤气输送钢管(镀锌或非镀锌)、铸铁管等管材,管径宜以公称直径 2 无缝钢管、焊接钢管(直缝或螺旋缝)、铜管、不锈钢管等管材,管径宜以外径×壁厚表示; 3 钢筋混凝土(或混凝土)管、陶土管、耐酸陶瓷管、缸瓦管等管材,管径宜以内径 4 塑料管材,管径宜按产品标准的方法表示; 5 当设计均用公称直径 有公称直径 建筑排水用硬聚氯乙烯管材规格用 称外径)×e(公称壁厚)表示(给水用聚丙烯(材规格用 de×称外径×壁厚)子的直径可分为外径、内径、公称直径。管材为无缝钢管的管子的外径用字母 后附加外直径的尺寸和壁厚,例如外径为 108的无缝钢管,壁厚为 5 表示,塑料管也用外径表示,如 他如钢筋混凝土管、铸铁管、镀锌钢管等采用 设计图纸中一般采用公称直径来表示,公称直径是为了设计制造和维修的方便人为地规定的一种标准,也较公称通径,是管子(或者管件)的规格名称。管子的公称直径和其内径、外径都不相等,例如:公称直径为 10002*5、108*5等好几种,108 为管子的外径,5 表示管子的壁厚,因此,该钢管的内径为(108*598是它不完全等于钢管外径减两倍壁厚之差,也可以说,公称直径是接近于内径,但是又不等于内径的一种管子直径的规格名称,在设计图纸中所以要用公称直径,目的是为了根据公称直径可以确定管子、管件、阀门、法兰、垫片等结构尺寸与连接尺寸,公称直径采用符号 果在设计图纸中采用外径表示,也应该作出管道规格对照表,表明某种管道的公称直径,壁厚。 . 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 3。法兰标准见表 4。 表 3 压力管道标准 分 类 大外径系列 小外径系列 规格 -外径 3) 锌钢管这样的,一般用公称直径 锈钢管之类的,用 D××+壁厚表示. 道以其可靠的连接性、长久的使用寿命、较好的耐冲击性、良好的可挠性、较小的流体阻力及卓越的耐腐蚀性能,在给水系统、空调系统、污水排放、化工管道、通讯管道、非开挖穿线管和深水网箱等领域有着广泛的应用。特别是 键词:密度聚乙烯 管道连接久的使用寿命、较好的耐冲击性、良好的可挠性、较小的流体阻力及卓越的耐腐蚀性能,在给水系统、空调系统、污水排放、化工管道、通讯管道、非开挖穿线管和深水网箱等领域有着广泛的应用。特别是 用的 焊连接、电焊管箍连接接件连接、带密封圈的承插式套管连接、丝扣连接法、线性伸缩承插管连接、法兰连接法。这些连接方法各有各的性能特点,使用场合、安装也不尽相同。一.对焊连接对焊连接适用所有管径从 φ32管件。该连接方法的性能特点是:刚性连接、不可拆装、抗拉力。对焊连接是一种最简单的管件连接方法,它为整个系统的预制安装提供了许多方便有利的前提条件,且不需其它部件。因而,无论预制安装是在现场或是在车间都可以用对焊连接。对焊的焊接断面很小,焊接边缘不会干扰管道,管道内部截面也没有任何变化。对焊接面容许的厚度近乎与管壁厚度一样,所以也不浪费管材。通过对焊连接法,管子长度和弯头连接处都能得到充分利用。管径250L/单管路 m,输送水头 m,要求输送流量 L/s,求组成管0l 15的直径和长度。解:计算 (305200 1=d 2=450 2=择 的管路为 m,则 管1m,则有)(x)30(1212代入 H=15m,2==算得m 的两段管路组成。401越坝虹吸输水管路中,已知数据如下:m, m, m, m,管径相等 径粗糙度61弯头三个,阻力系数 ,闸阀一个阻力系数 ,进口损失5. 系数 ,出口损失系数 。虹吸管到进水液面距离 m,到出水液面的距离1314 21确定虹吸管流量和虹吸管内的最低压强。吸管路解:虹吸管路工作原理是,启动真空泵形成负压,大气压力使 处液面的液体充入管内。1气设备可关闭。以最高轴线为基准,对液面(1(2 程  大气压力) ,液面(1(2度 。由于管径相a 0,21相同,流程损失 ,另外局部损失 ,则有212由相关手册或资料中查知 m, ,将有关数据代入,0.)可求管内流速 um/ 为m3/s= L/s= m3/d 46以真空泵处水管轴线为基准,再列(1断面(3的 程2(1又,).取 kg/则有170082([空度)为 复杂管路计算并联管路即带有分支的管路,即复杂管路,可分为支管闭合的并联管路(in 支管不闭合的分支管路(前者又称环形管路,复杂管路多按长管计算。1.闭合并联管路示,液流自 A 点 3 支分流到 B 点又三支并流。管路 1,2,3 的损失水头是相同的,即 的损失水头321者(322121321 1,d2,l3,合并联管路上两式即为闭合并联管路的基本方程。例 7图 7示的管路中,设m; m; m。150,求分支路上的流量 及 损失水头 。8于 3 支分路上的压力损失相等,即 ,故 可23221,用 表示为1,21213设水管较旧,由相关手册中可以查出, 则有 112 113 2.1321 95.(80 所以 L/s, L/s, L/支管路示,分支点 A 的位置高度为 z,压力水头为 h。3 分支管路的位置标高依次为 ,压力水头依次为 ,流量依次为 ,则有321,1,支管路12 2332211321)()()(据式(可解决分支管路的各种问题。连续均匀出流管路前述章节中讨论的管中流量都是固定不变的,称为通过流量 。或者说前述章节中讨论的而一条管路中任意断面上的流量都是相同的。在有些工矿企业或农业的管路系统中,则要求管路有均匀的外泄量,即单位长度上外泄量长度为 L 的外泄量 。 7匀出流管路如图 7示,在管路中的 B 点,按流量连续方程,该处流量取 B 点为坐标原点,管路中的 P 点坐标为 x,则该点流量 Q(x)为()()(式中 —管路末端或出口流量。路长度为 L 上的总外泄流量 。l P 处取增量 ,则微段上损失水头 为2 )()(图 7续均匀出流长度 L 上的损失 为20)5.( )31((中 —计算流量 。c 时,则 为0上式可知,均匀出流管路中的压力损失,在其他条件相同时仅为同一固定流量损失的1/3。这是因为管路中过流断面的流量或流速递减的缘故。在图 ,管路的总损失 H 为221)(( 时,则有0(力管路中的水击现象图 7压力输水管路(也可是输油管路) 。在长度为 L 的 A,B 两点之间,流体在一定的压差水头 H 下稳定传输,管中各点流速均为 ,A 点压力为 ,B 点压力为 。若将安装0 处的阀门突然关闭,则 A 点处的流速由 突然变为零,动能转为压力能,引起压力急剧升高,这种现象称水击(象,亦称水锤现象。如果流体是油液则称油击(锤)现象。这是非恒定流的一个特殊状态。 B 击现象1. 水击现象的传播过程现将水击现象的传播过程说明如下:(1 )全线流动依次静止和压力依次升高过程 在 时,图 7各点流速均为 ,即 ,A 和 B 的压力为 ,0t 01当突然关闭阀门时, ,靠近 A 点的薄层流动的速度由 降为零,压力2t 0这一过程依次以一定的速度从 A 向 B 传播,当 时,B 点的状态即 A 点的状态。因而当 时,是全线由 A 到 B 的依次停止流动和升压过程。0t 0这一过程在 时完成。 )全线反向流动的压力恢复过程 当 时,B 点的速度 , 。由于 高于大容器 B 左侧的压力 ,t 2,B 处的流体反向流动。这一速度为 (流体以 冲入容器) ,同时T 0u0压力由 恢复到 ,当 时,A 点处的压力由 恢复到 ,A 点流p0202Tt p11速 。在 瞬间,液流以 反向流动,各点压力与 时相等。uAt 0ut(3 )全线流速由 到零的降压过程 0当 瞬间,A 处的液体开始向 B 方向流动,使 A 处形成真空趋势,但压力下降而抑 瞬间 , ,这一过程依次向 B 点传01播,当 时完成这一过程。在 瞬间,间的管路中液体速度归零,各点压B 点压力降为 。p02(4 )全线流速恢复和压力恢复过程 在 时,大容器内的液体压力高于 B 点压力,以速度 流过 B 点,使 B 点附近液体这一过程依次从 B 向 A 推进,即任意点的速度由零变为 瞬间,压力升02p 0当 时,A 点的速度为 ,压力 升为 ,如同 时状态。A 点0101示,速度变化如图 7示。从理论上讲,这种变化规律将周而复始地传播下去。 3 T 4 T 5 T p ( t )02、水击压强 及其传播速度p参看图 7阀门突然关闭时,紧靠近阀门的 段微流体在 时内停止流动,nm递到 面上,设 传播(移动)速度为 ,则有m管道的 段液体在 瞬间内压力变为 ,则液体受压缩,密度 增加(;同时管道为弹性体,其面积 变为 ,则质量d244(22增加量 为)(  d 段内的质量增加量等于管内流体以速度 在 时间内流过未变形 的液面的质量 ,则有(中 —微段液体的长度或 的传播路程, 。力液体 的传播速度, 。 7A 点压力变化 图 7A 点速度大小和压力变化0图 7段管道内的 传播p- t )3 4 T 5 T 变形为(同除 )(0根据流体可压缩性公式 ,可得出(中 —流体密度及其增量。d,—压力增量。p—流体的体积弹性模数。e—控制域内的流体体积及增量。数学知 , ,则有24d(壁弹性模数 E 与管件径向变形关系为(中 —管壁内应力, 。2pE—管件的弹性模数。由上述分析可得出(式(和式(代入式((0(者 )1(0(据动量定理,(( 间或 段上的流体动量变化量 等于外力冲量则有(者 0c(式(中 换成 ,则有1(c 即压力波(传播速度(of 。对于刚性管壁,则有E((压力液(声波)传播速度,称茹柯夫斯基(俄)公式。例 7铁管直径 壁厚度 性模数 中2031098m/s,水的弹性模数 密度 kg/0e试确定水锤(击)的传播速度及压强。解:(1) 声波在水中传播速度 0cm/c(2) 压力波在铸铁管中传播速度m/(3) . 水击现象的抑制方法水击现象形成的压力冲击对管路是十分有害的。由前分析知,突然关闭阀闸的压力波变化周期 ;保持稳定周期 。若闸阀关闭时间为 ,当 时,力波将在管路中交替传播,形成的水击为直接水击;当 时,当压力波折回阀门处0s时,因阀门尚未完全关闭,这时的水击为间接水击,间接水击压强可近似为:(式(,缓慢关闭阀(延长关闭时间 )和缩短管道长度可显著减小 ;在管路s p中安装蓄能器可吸收冲击的能量,减弱压力冲击;在管路中可以安装安全阀,限制最大冲击压力,从而保护管路安全。
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