管道和管道选型

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1、第10章蒸汽分配管道和管道选型章节10.210.2管道和管道选型蒸汽和冷凝水系统手册10.2.1703第10章蒸汽分配管道和管道选型章节10.2管道和管道选型标准和管道壁厚目前世界上有很多的管道标准，但全球接受的标准来源于美国石油研究所(API)，管道按表示管壁厚度系列的号码来分类。这些表示管壁厚度系列的号码与管道的压力等级有关。这些管标号根据管道的压力等级分为11个系列，从最低的5至10、20、30、40、60、80、100、120、140和160。对公称口径小于150mm(6in)的管道，管

2、标号40(有时也称为”标准重量”)是管道重量最轻的管标号，常用于蒸汽系统。不管管标号大小，一旦管道口径确定，它们的外径都相同（不含制造公差）。随着管标号的增加，管道壁厚也随之增大，而实际的内径减小。例如：管标号40公称口径100mm管道的外径为114.30mm，管道壁厚是6.02mm，因此内径102.26mm。管标号80公称口径100mm管道的外径为114.30mm，管道壁厚是8.56mm，因此内径97.18mm。只有40和80管标号覆盖了从15mm（1/2in）到600mm的所有公称口径，也是

3、蒸汽系统中最常用的管道管标号。本章节考虑的是BS1600标准中管标号为40的管道。BS1600标准给出了表示管壁厚度系列的管标号表，其中公称口径和壁厚的单位是毫米。表10.2.1比较了不同管标号下不同公称口径管道的实际内径。在欧洲大陆，管道是按照DIN标准制造的，DIN2448标准见表10.2.1。管道公称通径(mm)1520253240506580100150管标号4015.821.026.635.140.952.562.777.9102.3154.1管标号8013.818.924.332.5

4、38.149.259.073.797.2内径(mm)146.4表10.2.1管道标准和实际内径的比较在英国，如果不是法兰连接而是螺纹连接的管道按照BS1387标准（钢管和其它用于BS21管螺纹标准的管材）。通常以“蓝色带”和“红色带”作为参考，这也是管道等级确认标志。不同的颜色代表了特定的管道等级。红色带，表示重级，常用于蒸汽管道。蓝色带，表示中级，通常用于空气分配管道，有时也用于低压蒸气系统。颜色标记带大约50mm宽，在管道上的位置也可表明管道的长度。短于4m的管道只有一个在管道末端的颜色带标

5、记，4~7m长的管道在两端附近都有—颜色标记。图10.2.1红色标记带，重级，小于4m的管道图10.2.2蓝色标记带，中级，长度4~7m之间的管道管道材质蒸汽系统的管道通常采用符合ANSIB16.9A106标准的碳钢管。冷凝水管道也可使用相同材质的管道，尽管在有些行业也会使用铜管。对于高温的过热蒸汽主管，为了增强管道在高温下的应力和柔性强度，会包含某些合金成分，如铬和钼。一般，每段管道的长度为6m。10.2.2蒸汽和冷凝水系统手册704第10章蒸汽分配管道和管道选型章节10.2管道选型任何流体输

6、送系统的目的都是在正确的压力下把流体输送至使用点。因此随之而来的一个重要的因素就是经过输送系统的压力降。液体第4章流量计中讨论了伯努利定理（DanielBernoulli1700-1782）。在此基础上，DArcy（DArcyThompson1860-1948）指出流体要产生流动，在点1的能量必须比点2的能量多（见图10.2.3）。能量之差用来克服管道和流动流体之间的摩擦阻力。hfh1h2管道直径(D)流速(u)长度(L)点1点2图10.2.3管道的摩擦阻力伯努利定理阐述了流体中总能量的变化与能

7、量消耗的关系，用压头损失hf（m）或比能损失hf（J/kg）来表示。但这无法预测在特定情况下压力的损失，因此用处不是很大。此处我们引进了流体机械能损失中最重要的一点，即总的机械能损失是由于稳定流体在均匀管道内流动时管壁上摩擦造成的。管道内流动流体的总能量损失取决于：L=管道长度(m)；D=管道口径(m)；u=流体的平均流速(m/s)；μ=流体的动力黏性系数(kg/(m·s)=Pas)；ρ=流体密度(kg/m3)；ks=管壁的粗糙度*(m)。*因为能量损失与管壁侧的剪切应力有关，管壁的特性具有很大

8、的影响。相对较光滑的管壁与粗糙的管壁对流体的相互作用是完全不同的。将这些变量代入DArcy-Weisbach公式（通常指DArcy公式），得到公式10.2.1。公式中还有一个无量纲参数，为摩擦系数，它和管道绝对粗糙度、流体的密度、速度和粘度以及管道口径有关。描述与流体密度、速度和黏度以及管道口径有关的参数叫做雷诺数，以雷诺（1842－1912）命名，他在1883年首先给出了计算流体中能量损失的科学方法。DArcy公式(公式10.2.1):4fLu²hf=2gD公式10.2.1式中：hf=由于摩擦