【正文】 常 用 的 流 速 范 圍，m/s可壓縮性氣體（12個大氣壓）815飽和蒸汽壓2040過熱蒸汽3050低壓空氣1215高壓空氣2025水及其他粘度小的液體（110個大氣壓）工業(yè)用水（自來水）粘度較大的液體（鹽類溶液）排氣管2050煤氣速度1215S液體的自流速度（冷凝液）根據(jù)計算所得的管子內(nèi)徑來選相近的公稱直徑。通常都是向偏大的公稱直徑選取。由于該系統(tǒng)的流量為 ：W=3m3/h。 液體的流速：V=（該速度屬于粘度較大的液體）液體的密度：=把以上數(shù)據(jù)代入上式計算得：d=*=50mm。本實驗進(jìn)出口管道設(shè)計管徑均為50mm。根據(jù)GB321689，對于標(biāo)準(zhǔn)實驗管路，從具有自由液面的水池中飲水或者是在閉式回路中所設(shè)置的具有靜止液面的大容器中飲水，入口等徑直管段長度應(yīng)是： 若入口節(jié)流閥一直保持全開狀態(tài)，入口等徑直管段長度應(yīng)不少于7D，即350mm； 若入口節(jié)流閥處于任意開度狀態(tài)，入口等徑直管段長度應(yīng)不少于12D，即600mm。根據(jù)本實驗的實際情況，不需要改變節(jié)流閥的開度，則入口等徑直管短應(yīng)不少于350mm。而出口等徑直管段長度應(yīng)不小于4D，即420mm。 管子壁厚的確定管子壁厚的確定還要根據(jù)管路介質(zhì)和工藝條件，先確定管路材料，再根據(jù)介質(zhì)壓力和溫度等參數(shù)校核管子的壁厚。最后按管子的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格選定常用的管子規(guī)格。對于中低壓碳鋼，合金鋼管子壁厚計算看可按下式= （73）式中 ——管壁厚度，mm； P——管內(nèi)介質(zhì)工作壓力，公斤/厘米2，在壓力不高時，式中分母中的P可取P=0，以簡化計算；D——管子外徑，mm；——焊縫系數(shù)，無縫鋼管=1；直接焊縫鋼管=；螺旋縫焊接鋼管=；—管子材料的許用應(yīng)力 ，公斤/毫米2，參照表15；C—管子壁厚附加量，毫米；附加量應(yīng)包括管子的負(fù)公差，加工時的減薄量以及介質(zhì)腐蝕余量等。（取2mm）由于 。管子外徑57mm。焊縫系數(shù)=1。常溫下20（材料為GB8163）的許用應(yīng)力是130Mpa。 把以上數(shù)據(jù)代入公式得：max= =《化工機械手冊》， 則管子的壁厚=。 管子強度的校核管子的強度計算，要考慮管子完整部分和螺紋根徑部分的強度。對其他所有管件及連接螺栓等均應(yīng)經(jīng)過詳細(xì)的核算，但目前大多數(shù)是按有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行選用。目前可供選用的標(biāo)準(zhǔn)有Q/TH標(biāo)準(zhǔn)和化工部基建總局的H標(biāo)準(zhǔn)等。在利用管道輸送介質(zhì)時，由于管內(nèi)介質(zhì)具有一定的壓力，因此要求管壁必須具有足夠的厚度，用以保證管道系統(tǒng)安全地運行。材質(zhì)一定的管道，其強度大小則取決于管壁的厚度。管道內(nèi)輸送介質(zhì)的壓力越大，要求管壁越厚。從事管道安裝施工的人員必須了解管道強度與管壁厚度之間的關(guān)系，并能進(jìn)行簡單的強度計算，才能正確選用管材，處理施工中遇到的有關(guān)問題。承受內(nèi)壓力的鋼管管壁理論計算厚度按下式算出：由于管路的公稱直徑為：50mm；；；再由下面公式計算管路壁厚： （74）式中：p—油管內(nèi)壓力； —油管材料的需用應(yīng)力。= （75）式中：為管路材料的抗拉強度，n為安全系數(shù)。對于鋼管，當(dāng)p7Mpa時，取n=8； 當(dāng)p，取n=6； 當(dāng)p，取n=4。由于油管的才料是20鋼，其許用應(yīng)力=137Mpa（查化工機械手冊），管路直徑為50mm。則==。，即該管路的強度滿足要求。8 管路附件設(shè)計選擇 閥的介紹管路中除管子以外，為滿足工藝生產(chǎn)和安裝檢修需要，管路中還有許多其他構(gòu)件，如短管，彎頭，三通，異徑管，法蘭，盲板，閥門等，我們通常稱這些構(gòu)件為管路附件，統(tǒng)稱管件。（1）截止閥 截止閥的閥桿軸線與閥座密封面垂直。閥桿開啟或關(guān)閉行程相對較短，并具有非?？煽康那袛鄤幼?，使得這種閥門非常適合作為介質(zhì)的切斷或調(diào)節(jié)及節(jié)流使用。 截止閥一旦處于開啟狀態(tài)，它的閥座和閥瓣密封面之間就不再有接觸，因而它的密封面機械磨損較小，由于大部分截止閥的閥座和閥瓣比較容易修理或更換密封元件時無需把整個閥門從管線上拆下來，這對于閥門和管線焊接成一體的場合是很適用的。介質(zhì)通過此類閥門時的流動方向發(fā)生了變化，因此截止閥的流動阻力較高于其它閥門。 常用的截止閥有以下幾種：1）角式截止閥。在角式截止閥中，流體只需改變一次方向，以致于通過此閥門的壓力降比常規(guī)結(jié)構(gòu)的截止閥小。2）直流式截止閥。在直流式或Y形截止閥中，閥體的流道與主流道成一斜線，這樣流動狀態(tài)的破壞程度比常規(guī)截止閥要小，因而通過閥門的壓力損失也相應(yīng)的小了。3）柱塞式截止閥。這種形式的截止閥是常規(guī)截止閥的變型。在該閥門中，閥瓣和閥座通常是基于柱塞原理設(shè)計的。閥瓣磨光成柱塞與閥桿相連接，密封是由套在柱塞上的兩個彈性密封圈實現(xiàn)的。兩個彈性密封圈用一個套環(huán)隔開，并通過由閥蓋螺母施加在閥蓋上的載荷把柱塞周圍的密封圈壓牢。彈性密封圈能夠更換，可以采用各種各樣的材料制成，該閥門主要用于“開”或者“關(guān)”，但是備有特制形式的柱塞或特殊的套環(huán)，也可以用于調(diào)節(jié)流量。根據(jù)閥瓣的這種移動形式，閥座通口的變化是與閥瓣行程成正比例關(guān)系。由于該類閥門的閥桿開啟或關(guān)閉行程相對較短，而且具有非?？煽康那袛喙δ?，又由于閥座通口的變化與閥瓣的行程成正比例關(guān)系，非常適合于對流量的調(diào)節(jié)。因此，這種類型的閥門非常遷合作為切斷或調(diào)節(jié)以及節(jié)流用。截止閥的優(yōu)點： 1）在開啟和關(guān)閉過程中，由于閥瓣與閥體密封面間的磨擦力比閘閥小，因而耐磨。 2）開啟高度一般僅為閥座通道的1/4，因此比閘閥小得多； 3）通常在閥體和閥瓣上只有一個密封面，因而制造工藝性比較好，便于維修。4）由于其填料一般為石棉與石墨的混合物，故耐溫等級較高。一般蒸汽閥門都用截止閥。 截止閥的缺點： 1）由于介質(zhì)通過閥門的流動方向發(fā)生了變化，因此截止閥的最小流阻也較高于大多數(shù)其他類型的閥門； 2）由于行程較長，開啟速度較球閥慢。（2）球閥 球閥是由旋塞閥演變而來。它具有相同的旋轉(zhuǎn)90度提動作，不同的是旋塞體是球體，有圓形通孔或通道通過其軸線。球面和通道口的比例應(yīng)該是這樣的，即當(dāng)球旋轉(zhuǎn)90度時，在進(jìn)、出口處應(yīng)全部呈現(xiàn)球面，從而截斷流動。 球閥只需要用旋轉(zhuǎn)90度的操作和很小的轉(zhuǎn)動力矩就能關(guān)閉嚴(yán)密。完全平等的閥體內(nèi)腔為介質(zhì)提供了阻力很小、直通的流道。通常認(rèn)為球閥最適宜直接做開閉使用，但近來的發(fā)展已將球閥設(shè)計成使它具有節(jié)流和控制流量之用。球閥的主要特點是本身結(jié)構(gòu)緊湊，易于操作和維修，適用于水、溶劑、酸和天然氣等一般工作介質(zhì)，而且還適用于工作條件惡劣的介質(zhì)，如氧氣、過氧化氫、甲烷和乙烯等。球閥閥體可以是整體的，也可以是組合式的。球閥的優(yōu)點： 1）具有最低的流阻（實際為0）； 2）因在工作時不會卡?。ㄔ跓o潤滑劑時），故能可靠地應(yīng)用于腐蝕性介質(zhì)和低沸點液體中； 3）在較大的壓力和溫度范圍內(nèi)，能實現(xiàn)完全密封； 4）可實現(xiàn)快速啟閉，~，以保證能用于試驗臺的自動化系統(tǒng)中?？焖賳㈤]閥門時，操作無沖擊。 5）球形關(guān)閉件能在邊界位置上自動定位； 6）工作介質(zhì)在雙面上密封可靠； 7）在全開和全閉時，球體和閥座的密封面與介質(zhì)隔離，因此高速通過閥門的介質(zhì)不會引起密封面的侵蝕； 8）結(jié)構(gòu)緊湊、重量輕，可以認(rèn)為它是用于低溫介質(zhì)系統(tǒng)的最合理的閥門結(jié)構(gòu)；9）閥體對稱，尤其是焊接閥體結(jié)構(gòu)，能很好地承受來自管道的應(yīng)力；10）關(guān)閉件能承受關(guān)閉時的高壓差。 全焊接閥體的球閥，可以直埋于地下，使閥門內(nèi)件不受浸蝕，最高使用壽命可達(dá)30年，是石油、天然氣管線最理想的閥門。 球閥的缺點： 1）因為球閥最主要的閥座密封圈材料是聚四氟乙烯，它對幾乎所有的化學(xué)物質(zhì)都有是惰性的，且具有摩擦系數(shù)小、性能穩(wěn)定、不易老化、溫度適用范圍廣和密封性能優(yōu)良的綜合性特點。但聚四氟乙烯的物理特性，包括較高的膨脹系數(shù)，對冷流的敏感性和不良的熱傳導(dǎo)性，要求閥座密封的設(shè)計必須圍繞這些特性進(jìn)行。所以，當(dāng)密封材料變硬時，密封的可靠性就受到破壞。而且，聚四氟乙烯的耐溫等級較低，只能在小于180℃情況下使用。超過此溫度，密封材料就會老化。而考慮長期使用的情況下，一般只會在120℃以下使用。 2）它的調(diào)節(jié)性能相對于截止閥要差一些，尤其是氣動閥（或電動閥）。（3）蝶閥 　 蝶閥的蝶板安裝于管道的直徑方向。在蝶閥閥體圓柱形通道內(nèi)，圓盤形蝶板繞著軸線旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)角度為0176。~90176。之間，旋轉(zhuǎn)到90176。時，閥門就處于全開狀態(tài)。 蝶閥結(jié)構(gòu)簡單、體積小、重量輕，只由少數(shù)幾個零件組成。而且只需旋轉(zhuǎn)90176。即可快速啟閉，操作簡單，同時該閥門具有良好的流體控制特性。蝶閥處于完全開啟位置時，蝶板厚度是介質(zhì)流經(jīng)閥體時唯一的阻力，因此通過該閥門所產(chǎn)生的壓力降很小，故具有較好的流量控制特性。蝶閥有彈密封和金屬的密封兩種密封型式。彈性密封閥門，密封圈可以鑲嵌在閥體上或附在蝶板周邊。 采用金屬密封的閥門一般比彈性密封的閥門壽命長，但很難做到完全密封。金屬密封能適應(yīng)較高的工作溫度，彈性密封則具有受溫度限制的缺陷。如果要求蝶閥作為流量控制使用，主要的是正確選擇閥門的尺寸和類型。蝶閥的結(jié)構(gòu)原理尤其適合制作大口徑閥門。蝶閥不僅在石油、煤氣、化工、水處理等一般工業(yè)上得到廣泛應(yīng)用，而且還應(yīng)用于熱電站的冷卻水系統(tǒng)。 常用的蝶閥有對夾式蝶閥和法蘭式蝶閥兩種。對夾式蝶閥是用雙頭螺栓將閥門連接在兩管道法蘭之間，法蘭式蝶閥是閥門上帶有法蘭，用螺栓將閥門上兩端法蘭連接在管道法蘭上。閥門的強度性能是指閥門承受介質(zhì)壓力的能力。閥門是承受內(nèi)壓的機械產(chǎn)品，因而必須具有足夠的強度和剛度，以保證長期使用而不發(fā)生破裂或產(chǎn)生變形。（4）閘閥 閘閥是作為截止介質(zhì)使用的，在全開時整個流通直通，此時介質(zhì)運行的壓力損失最小。閘閥通常適用于不需要經(jīng)常啟閉，而且保持閘板全開或全閉的工況。不適用于作為調(diào)節(jié)或節(jié)流使用，對于高速流動的介質(zhì)，閘板在局部開啟狀況下可以引起閘門的振動，而振動又可能損傷閘板和閥座的密封面，而節(jié)流會使閘板遭受介質(zhì)的沖蝕。從結(jié)構(gòu)形式上，主要的區(qū)別是所采用的密封元件的形式。根據(jù)密封元件的形式，常常把閘閥分成幾種不同的類型，如：楔式閘閥、平行式閘閥、平行雙閘板閘閥、楔式雙閘板閘等。最常用的形式是楔式閘閥和平行式閘閥。這種類型的閥門的作用是只允許介質(zhì)向一個方向流動，而且阻止方向流動。通常這種閥門是自動工作的，在一個方向流動的流體壓力作用下，閥瓣打開；流體反方向流動時，由流體壓力和閥瓣的自重合閥瓣作用于閥座，從而切斷流動。其中止回閥就屬于這種類型的閥門，它包括旋啟式止回閥和升降式止回閥。旋啟式止回閥有一介鉸鏈機構(gòu)，還有一個像門一樣的閥瓣自由地靠在傾斜的閥座表面上。為了確保閥瓣每次都能到達(dá)閥座面的合適位置，閥瓣設(shè)計在鉸鏈機構(gòu)，以便閥瓣具有足夠有旋啟空間，并使閥瓣真正的、全面的與閥座接觸。閥瓣可以全部用金屬制成，也可以在金屬上鑲嵌皮革、橡膠、或者采用合成覆蓋面，這取決于使用性能的要求。旋啟式止回閥在完全打開的狀況下，流體壓力幾乎不受阻礙，因此通過閥門的壓力降相對較小。升降式止回閥的閥瓣座落位于閥體上閥座密封面上。此閥門除了閥瓣可以自由地升降之外，其余部分如同截止閥一樣，流體壓力使閥瓣從閥座密封面上抬起，介質(zhì)回流導(dǎo)致閥瓣回落到閥座上，并切斷流動。根據(jù)使用條件，閥瓣可以是全金屬結(jié)構(gòu)，也可以是在閥瓣架上鑲嵌橡膠墊或橡膠環(huán)的形式。像截止閥一樣，流體通過升降式止回閥的通道也是狹窄的，因此通過升降式止回閥的壓力降比旋啟式止回閥大些，而且旋啟式止回閥的流量受到的限制很少。（5）底閥專門裝在水泵吸入管進(jìn)水口處的一種單向閥門，俗稱“井底瓦拉”、“蓮蓬頭”等。 （6）直氣門與直角閥門 直氣門是散熱器專用的一種閥門，可用于汽暖散熱器的入口處和水暖用熱器的出口、入口處。直角閥門的進(jìn)口與出口成90。直角。暖氣系統(tǒng)用的直角閥門俗稱八字氣門。專門用于散熱器上，汽暖時用于散熱的進(jìn)汽口處，水暖時可用于散熱器的進(jìn)、出水口處，起調(diào)節(jié)汽量或水量的作用。 （7）減壓閥 減壓閥用以降低管道內(nèi)介質(zhì)壓力，使介質(zhì)壓力符合生產(chǎn)的需要。常用的減壓閥有活塞式、波紋管式減壓閥、鼓膜式及彈簧式等。 減壓閥應(yīng)直立安裝在水平管道上，閥蓋要與水平管道垂直，安裝時注意閥體的箭頭方向。減壓閥兩側(cè)應(yīng)裝置閥門。高低壓管上都設(shè)有壓力表，同時低壓系統(tǒng)還要設(shè)置安全閥。這些裝置的目的是為了調(diào)節(jié)和控制壓力方便可靠，對低壓系統(tǒng)保證安全運行尤其重要。所以很據(jù)以上敘述的閥的特點和結(jié)構(gòu)本試驗臺選擇閘“閘閥”和“減壓閥”和“截止閥”三種閥應(yīng)用其中。 閥門的調(diào)節(jié)機構(gòu)在生產(chǎn)過程中，為了使介質(zhì)的壓力、流量等參數(shù)符合工藝流程的要求，需要安裝調(diào)節(jié)機構(gòu)對上述參數(shù)進(jìn)行調(diào)節(jié)。調(diào)節(jié)機構(gòu)的主要工作原理，是靠改變閥門閥瓣與閥瓣與閥座間的流通面積，達(dá)到調(diào)節(jié)上述參數(shù)的目的。屬于這類閥門的統(tǒng)稱為控制閥，其中分為依靠介質(zhì)本身動力驅(qū)動的稱為自驅(qū)式控制閥如減壓閥、穩(wěn)壓閥等，凡利用動力驅(qū)動的（如電力、壓縮空氣和液動力）稱為他驅(qū)式控制閥，如電動調(diào)節(jié)閥、氣動調(diào)節(jié)閥和液動調(diào)節(jié)閥等。手動閥門是最基本的驅(qū)動方式的閥門。它包括用手輪、手柄或板手直接驅(qū)動和通過傳動機構(gòu)進(jìn)行驅(qū)動兩種。當(dāng)閥門的啟力矩較大時，可通過齒輪或蝸輪傳動進(jìn)行驅(qū)動，以達(dá)到省略的目的。齒輪傳動分直齒圓柱齒輪傳動和錐齒傳動。齒輪傳動減速比小，適用于閘閥和截止閥，蝸輪傳動減速比較大，適用于旋塞閃、球閥和蝶閥。繼而該實驗臺都將使用手動閥門。 閥門的選擇閥門的品種繁多，根據(jù)閥體的類別，結(jié)構(gòu)形式，驅(qū)動方式，連接方式，密封面或襯里材料，公稱壓力等，有不同品種和型號的閥門。查《化工機械手冊》截止閥比閘閥的調(diào)節(jié)性能好，制造維修方便，但不宜用于粘度大，含有顆粒易沉淀的介質(zhì)，也不宜作放空閥及真空系統(tǒng)的閥門.本實驗臺進(jìn)出口管路直徑均為50mm，則可根據(jù)GB321689來設(shè)計管路長度。 閥門的口徑并不是依據(jù)工藝管線的尺寸來確定的，通過用比管徑低一檔的尺寸來選擇閥門口徑，是很不科學(xué)的。閥門口徑的計算實際是流通能力的計算，既保證閥門全開時能達(dá)到工藝要求的最大流量