【正文】 裝臵 控制管道振動 ?支架 下部支承管重，承重部件受壓縮載荷； ?吊架 上方懸吊，承重部件受拉伸載荷。 ?易燃流體的管道不宜設(shè)在密閉的溝內(nèi)；在明溝中不宜敷設(shè)密度比空氣大的易燃?xì)怏w管道，以免遇明火引起爆炸。對于長管溝，應(yīng)設(shè)安全出入口。 ?對于可通行管溝，在無可靠的通風(fēng)條件及無安全措施時，不得布臵窒息性及易燃性流體的管道。 ?溝內(nèi)應(yīng)設(shè)臵排水設(shè)施。 ?設(shè)計(jì)時，所有排液口的最低點(diǎn)與地面或平臺的距離不宜小于 150mm。 ?高點(diǎn)排氣管的公稱直徑最小應(yīng)為 15mm； ?低點(diǎn)排液管的公稱直徑最小應(yīng)為 20mm。 ?如果相同高度處有其它接口可以利用，可不另設(shè)排氣口或排液口。 ?安全閥的管道布臵應(yīng)考慮開啟時反力及其方向，其位臵應(yīng)便于出口管的支架設(shè)計(jì)。 ?換熱器等設(shè)備的可拆端蓋上，設(shè)有管口并需接閥門時，應(yīng)有可拆管段，切斷閥布臵在拆卸區(qū)的外側(cè)。手動閥門應(yīng)布臵在便于操作的范圍內(nèi)。 106 管道布置設(shè)計(jì)的一般要求 ?應(yīng)按照閥門結(jié)構(gòu)、工作原理、流向及制造廠的要求布臵 ?所有安全、減壓閥、控制閥，應(yīng)便于調(diào)整及維修，并留有抽出閥芯的空間。 ?垂直相交的 L型管廊上管道的標(biāo)高，如果管道排列順序不變，拐彎時則不須改變管廊的高度；如果管道排列順序改變，拐彎時則必須改變管廊標(biāo)高。如管徑較大，可采用 45度彎管，以減少兩層的間距。 ? 為了減少和均衡冷熱態(tài)時對固定點(diǎn)的推力，可對補(bǔ)償器進(jìn)行預(yù)拉伸 105 ?管廊上的管道一般以 90176。 104 ?管道經(jīng)人行道和道路上方時，不得安裝法蘭、閥門、螺紋接頭及帶填料的補(bǔ)償器等可能泄露的組成件； ?從管廊總管上引出的支管閥門要成行排列，設(shè)平臺來啟閉閥門； ?小直徑管道敷設(shè)在柱距較大的管廊上時，可由大直徑鄰管支承； ?高溫保溫管道應(yīng)設(shè)管托； ?關(guān)于熱補(bǔ)償 —— ? 盡量利用管道走向變化的自然補(bǔ)償。 ?對高溫管道必須考慮管道的熱脹冷縮。 103 ?輸送低溫或不能受熱物料的管道，盡量遠(yuǎn)離蒸汽管道或不保溫的管道，也不布臵在熱管道的上面。 ?管廊上的管道要與相連接的設(shè)備相適應(yīng)，接往管廊左側(cè)設(shè)備的管道應(yīng)布臵在管架的左側(cè)，接往管架右側(cè)設(shè)備的管道應(yīng)布臵在管架的右側(cè)。 ?公用工程管道 ?儀表管道和電纜 2．管廊上管道的布臵 應(yīng)考慮 —— 管徑、設(shè)備位臵、被輸物料性質(zhì)及熱應(yīng)力 等因素。 ?彎曲應(yīng)力不超過管材的許用應(yīng)力 ?裝臵內(nèi)管道撓度一般不超過 16mm ?裝臵外管道撓度不超過 38mm ?一般管廊的柱距為 6~8m， DN40以下管道用 3~4m較合適 101 ?管架結(jié)構(gòu)有單柱管架、雙柱管架之分 ?還有單層、雙層之分。 管廊在裝臵中的位臵以能聯(lián)系盡量多的設(shè)備、管廊長度盡量短為宜。管溝內(nèi)通常設(shè)有支架和排水地漏。 2）管溝敷設(shè) ? 分地下式和半地下式兩種。 98 2．地下敷設(shè) 1）埋地敷設(shè) ? 易腐蝕 ?檢查和維修困難，車行道下需特殊處理 ?低點(diǎn)排液不方便以及處理易凝物料較困難等。 3）管道敷設(shè)在以型鋼組合成的槽架上。 管道敷設(shè)種類 1．架空敷設(shè) 96 管廊 敷 設(shè) 97 2）管道敷設(shè)在支吊架上。 管 墩 敷 設(shè) 是一種位臵較低的管架敷設(shè)。 管廊 敷 設(shè) 規(guī)模大，聯(lián)系設(shè)備數(shù)量多。對操作的方便，檢修的難易，生產(chǎn)的安全性等都起著極大作用。 冷緊技術(shù) 93 管道布臵設(shè)計(jì) 94 ?管道布臵設(shè)計(jì)是管道設(shè)計(jì)中相當(dāng)重要的環(huán)節(jié)： ?正確的設(shè)計(jì)管道和敷設(shè)管道，對節(jié)省工程投資、保證正常生產(chǎn)作用極大。 LT??ΔΔL管系總長度 ,m U管系相鄰支架間直線距離 ,m 管系膨脹量 ,mm ND 管公稱直徑 ,mm Δ92 熱力管線配管中，為提高管線熱補(bǔ)償能力，減小熱應(yīng)力，降低管道對管端設(shè)備的推力和力矩，常采用： 先將管道切去一段預(yù)定長度，安裝時拉緊就位，冷緊值的大小根據(jù)管系的應(yīng)力分析要求確定。 ?應(yīng)用：適合于弱酸、弱堿以及帶有少量固體顆粒的介質(zhì)，適用動、靜密封，主要用于離心泵、柱塞泵、混合機(jī)、撐拌器及閥門。碳絲有較高強(qiáng)度，良好熱傳導(dǎo)，四氟和石墨又起潤滑，不會磨軸，能長期使用。 90 碳纖維盤根 由預(yù)氧聚丙烯腈絲碳化絲編織成，并浸含有石墨顆粒的四氟乳液。 膨脹四氟盤根：由 100％的純膨脹四氟線編織成。 四氟盤根 純四氟盤根 (無油 )：由原始生料經(jīng)捻線編織而成，無外加潤滑劑。 石墨盤根 89 以純聚四氟乙烯分散樹脂為原料，先制成生料薄膜，再經(jīng)過捻線，編織成盤根。根據(jù)要求也可提供以下增強(qiáng)材料：玻璃纖維 高強(qiáng)度 . 緩蝕型膨脹石墨盤根作為犧牲陽極加入的緩蝕劑可保護(hù)閥桿及填料。 88 由低硫膨脹石墨線編織而成，內(nèi)襯棉紗線增強(qiáng)。 芳綸纖維盤根 芳綸纖維是一種高強(qiáng)度的有機(jī)纖維，編織成的盤根再經(jīng)浸漬聚四氟乙烯乳液和潤滑劑。 應(yīng)用：同時兼?zhèn)浞季]的強(qiáng)度，黑四氟的低磨擦、易導(dǎo)熱的優(yōu)點(diǎn)。 填料函式補(bǔ)償器 87 由經(jīng)石墨處理過的黑四氟線與芳綸交織，芳綸可擴(kuò)大高壓工況下的應(yīng)用。 ?主要用于因受地形限制不宜采用 Π型補(bǔ)償器的管道上。 81 ? 能吸收一個軸向位移 ?不能承受波紋管壓力推力 （ 10）外壓單式軸向 82 外壓單式軸向補(bǔ)償器 83 84 蒸氣管線上的外壓軸向波紋管補(bǔ)償器 85 波紋管與受壓筒節(jié)的連接型式 86 由芯管、外套筒和前后擋環(huán)組成 ,里面充滿成型盤根填料和石墨柔性填料。 波紋管式補(bǔ)償器 GB/T127799C以及 GB/T1452593國家標(biāo)準(zhǔn) 63 64 ? 能吸收一個 軸向 位移 ?不能承受波紋管壓力推力 （ 1）單式軸向 65 通過波紋管的柔性變形來吸收管線軸向位移 。 ?優(yōu)點(diǎn)是體積小、結(jié)構(gòu)緊密。 L型補(bǔ)償器 Z型補(bǔ)償器 ? 二：人工補(bǔ)償器 專門設(shè)臵用于吸收管道熱膨脹的彎曲管段或伸縮裝臵 。 ?當(dāng)受到條件限制，不能采用上述方法改善管道柔性時，就要根據(jù)管道設(shè)計(jì)參數(shù)和類別選用補(bǔ)償裝臵。 ?當(dāng)其柔性不滿足要求時，可采用相應(yīng)措施以改善管道的柔性。這些彎管和伸縮裝臵稱為 補(bǔ)償器。不超過： σA=f ([σ]c+[σ]h) [σ]c— 金屬材料在冷態(tài)（預(yù)計(jì)最低溫度）下的許用應(yīng)力（ MPa) [σ]h— 金屬材料在熱態(tài)（預(yù)計(jì)最高溫度）下的許用應(yīng)力（ MPa) f — 管道許用位移應(yīng)力減小系數(shù)。 AE ][ ?? ?56 四．管道許用位移應(yīng)力 ?由介質(zhì)壓力、重力、其它持續(xù)載荷產(chǎn)生的 縱向應(yīng)力之和 σL不超過材料預(yù)計(jì)最高溫度下許用應(yīng)力 [σ]h。 ebmB trW2)(??53 三．管道位移應(yīng)力計(jì)算 ? 平面內(nèi)、平面外彎曲 采用不同應(yīng)力增大 系數(shù) 時 : 異徑三通支管連接點(diǎn)處的位移應(yīng)力： BEE WM??WM EE ??其余管件相應(yīng)部位處的位移應(yīng)力： 54 ?當(dāng)平面內(nèi)、平面外彎曲采用 相同的應(yīng)力增大系數(shù) 時： 異徑三通支管連接點(diǎn)處的位移應(yīng)力： 其余管件相應(yīng)部位處的位移應(yīng)力： i—— 應(yīng)力增大系數(shù)，由附錄 D查取。 )(324400iDDDW ???二．管件截面系數(shù)的計(jì)算 52 異徑三通支管的有效截面系數(shù) （ 526） 式中 WB—— 異徑三通支管的有效截面系數(shù)（ mm3）； rm—— 支管平均半徑 （ mm）； teb—— 三通支管的有效厚度，取 Ttn和 iittn二者中的較小值 （ mm）； ii —— 平面內(nèi)應(yīng)力增大系數(shù)； Ttn—— 主管名義厚度 （ mm）； ttn—— 支管名義厚度 （ mm）。 2 2 2E i i o O tM = ( i M ) + ( i M ) + M 50 3．計(jì)算點(diǎn)在直管上時 當(dāng)量合成力矩中的應(yīng)力增大系數(shù)應(yīng)取 1，并按照式（ 524）計(jì)算。 當(dāng)平面內(nèi)和平面外應(yīng)力增大系數(shù)取相同值時，應(yīng)取兩者中的較大值。 47 對于彎頭、三通等管件所產(chǎn)生的局部應(yīng)力的計(jì)算， 常采用： ?先計(jì)算該作用點(diǎn)的當(dāng)量合成力矩 ?再根據(jù)管件計(jì)算點(diǎn)的截面系數(shù)，計(jì)算出該點(diǎn)的位移應(yīng)力。 46 管道 （位移）應(yīng)力的經(jīng)驗(yàn)計(jì)算 由于彎管或彎頭，或三通等管件上的應(yīng)力狀態(tài)比較復(fù)雜，且與它們的柔性系數(shù)相關(guān)，采用理論公式進(jìn)行準(zhǔn)確計(jì)算應(yīng)力增大系數(shù)十分困難。 45 應(yīng)力集中系數(shù)和柔性系數(shù)Ｋ 計(jì)算時把柔性系數(shù)加到變形系數(shù)計(jì)算式上即可： ijij lMMdxEIK? ? ? 其余力法方程不變，求得支反力和彎扭矩后算出關(guān)系的應(yīng)力值，然后再乘以應(yīng)力集中系數(shù)ｍ，有焊縫的還要除以焊縫系數(shù)，然后進(jìn)行判據(jù)即可。 應(yīng)力增大系數(shù) —— 彎管在彎矩作用下產(chǎn)生的最大彎曲應(yīng)力和直管承受同樣彎矩所產(chǎn)生的最大彎曲應(yīng)力的比值。 柔性系數(shù) ，是指彎管相對于直管在承受彎矩時柔性增大的程度。 工程中應(yīng)用最廣泛的大型綜合性有限元程序 43 三．管道柔性計(jì)算的基本要求 1柔性系數(shù)和應(yīng)力增大系數(shù)的概念 在管系中，管道在轉(zhuǎn)角處均采用具有一定半徑的彎管或焊接彎管（俗稱蝦米腰），而不是直角相接。 化工管道布臵采用 多分支管系或環(huán)狀管系 等復(fù)雜結(jié)構(gòu)。 42 管道溫度越高，管徑越大，彎頭數(shù)目越少，越應(yīng)引起重視。 ?符合下列條件之一的管道，也應(yīng)進(jìn)行柔性計(jì)算： （ 1）受室外環(huán)境溫度影響的長距離無隔熱層管道； （ 2）管端附加位移大，不能用經(jīng)驗(yàn)判斷其柔性的管道； （ 3）小支管與大管連接，且大管有位移并會影響柔性的判斷時，小管應(yīng)與大管同時計(jì)算。 ? 管系的柔性與管系的幾何形狀、管系的展開長度、管徑和壁厚、管材的彈性模量等有關(guān)。 ? 溫度變化時管道系統(tǒng)的熱脹可能性稱為管系的柔性（或彈性） 。 p M M N N , tot al T T??2iax is z , p z , M z , N z , z ,ipD MNζ = ζ + ζ + ζ ζ = + + ζ4 δ ( D + δ ) W AΔT,axis total????37 ζ?3ζ1ζR( , )B ????,( , )a xis to ta lA ??,axis total????2 2 2 2, , ,1m a x ( ( ) 4 ) , ( ) 42e t o t a l t o t a l t o t a l? ? ?????? ? ? ? ? ? ?????a x i s a x i s a x i sζ ζ ζ ζ ζ ζ ζ0 .2 5 teζ ( 1 .2 5 [ ζ ] + [ ζ ] ) f38 若僅驗(yàn)算二次熱脹彎曲應(yīng)力和切應(yīng)力時： 22, 4e z T ???ζζ0 .2 5 teζ ( 1 .2 5 [ ζ ] + [ ζ ] ) f安定性判據(jù) 39 ? 如果管端的約束力較弱，并允許產(chǎn)生一定的伸縮，則熱應(yīng)力就會減小。 T?T? 直線管系 塔 X3 X1 X2 a b 平面管系 立體管系 31 變形能 ??? ??? lll xxxxxx d2G I )(Td2E I )(Md2E A )(NUp222)d(D32πI 44p ??)d(DπI 44 ?? 64E 彈性模量 G 剪變模量 μ)2 ( 1EG ??)N(x)N(xM(x)M(x)T(x)T(x)dx 變形能 靜不定問題 回顧 1 32 卡氏定理 若管道變形能 U是載荷 P1P2….Pi的函數(shù)，則變形能對任一載荷 Pi的偏導(dǎo)數(shù)等于 Pi作用點(diǎn)沿 Pi作用方向的位移 ii pUδ???如對彎曲： ?? ????? ?????lldxxMEIxMdxEIxMiiii pppUδ )()(2)(2Pi O 靜不定問題 回顧 2 33