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压缩空气管道壁厚管径设计计算


管道的设计计算——管径和管壁厚度
空压机是通过管路、阀门等和其它设备构成一个完整的系统。管道的设计计算和安装不当, 将会影响整个系统的经济性及工作的可靠性,甚至会带来严重的破坏性事故。 A.管内径:管道内径可按预先选取的气体流速由下式求得:
?q ? d i ? 18.8 ? v ? ? u ?
1 2

式中, d i 为管道内

径( mm) qv 为气体容积流量( m ; 表中给出压缩空气的平均流速取值范围。

3

h

) u 为管内气体平均流速( m ) ; ,下 s

管内平均流速推荐值
平均流速 u(m/s) 0.3~0.6 10~20 0.6~1.0 10~15 空 气 1.0~2.0 8~12 2.0~3.0 3~6 注:上表内推荐值,为输气主管路(或主干管)内压缩空气流速推荐值;对于长度在 1m 内的管 路或管路附件——冷却器、净化设备、压力容器等的进出口处,有安装尺寸的限制,可适当提高 瞬间气体流速。 例 1:2 台 WJF-1.5/30 及 2 台 H-6S 型空压机共同使用一根排气管路,计算此排气管路内径。 已知 WJF-1.5/30 型空压机排气量为 1.5 m3/min 已知 H-6S 型空压机排气量为 0.6 m3/min 排气压力为 3.0 MPa 气体介质 压力范围 p (Mpa)

排气压力为 3.0 MPa

4 台空压机合计排气量 qv =1.5×2+0.6×2=4.2 m3/min=252 m3/h 如上表所示 u=6 m/s
?q ? 带入上述公式 d i ? 18.8 ? v ? ? u ?
1 2

? 252 ? 2 d i ? 18.8 ? ? =121.8 mm ? 6 ?

1

得出管路内径为 121 mm。

B.管壁厚度:管壁厚度 ? 取决于管道内气体压力。 a.低压管道,可采用碳钢、合金钢焊接钢管;中压管道,通常采用碳钢、合金钢无缝钢管。其 壁厚可近似按薄壁圆筒公式计算:
npdi ?c 2?? ?? ? np 式中,p 为管内气体压力 (MPa) n 为强度安全系数 n ? 1.5~2.5 , ; 取[σ]为管材的许用应力 (MPa) ,

? min =

常用管材许用应力值列于下表; ? 为焊缝系数,无缝钢管 ? =1,直缝焊接钢管 ? =0.8; c 为附加 壁厚(包括:壁厚偏差、腐蚀裕度、加工减薄量) ,为简便起见,通常当 ? >6mm 时, c ≈0.18 ? ; 当 ? ≤6mm 时, c =1mm。 当管子被弯曲时,管壁应适当增加厚度,可取
d0 2R 式中, d 0 为管道外径; R 为管道弯曲半径。

? ' =? ? ?

b.高压管道的壁厚,应查阅相关专业资料进行计算,在此不做叙述。

常用管材许用应力
不同温度下需用应力值 ?? ? ≤20oC 100oC 10 113 113 20 133 133 ≤10 Ocr18Ni9Ti 140 140 1cr18Ni9Ti 140 140 注:管路输气压力在 1.5MPa 以上时,管路材料推荐采用 20#钢。 钢 号 壁 厚 ? (mm) 例 2: 算出例 1 中排气管路的厚度。管路材料为 20#钢 公式 ? min =
npdi ?c中 2?? ?? ? np

(MPa) 150oC 109 131 140 140

n=2 ,

p=3.0 MPa , d i =121

如上表 20#钢 150oC 时的许用应力为 131,即σ=131

? =1 , C =1 带入公式

? min =

npdi 2 ? 3 ? 121 ? 1 =3.8 mm ?c= 2 ? 131 ? 1 ? 2 ? 3 2?? ?? ? np

管路厚度取 4 mm


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