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化工工艺系统设计之 ”设计方法“
3.1 PID设计
根据工艺专业PFD、工艺控制要求、工艺操作指南、仪表PCD进行安全及可操作性研究(正常操作、事故停车、各种工况),设计PID(Piping & Instrumentation Diagram)。
PID分:工艺PID,即PID
公用工程PID(又称UID),即公用工程系统图
3.2 化工管道设计(不是配管设计):化工管道设计的理论基础为流体力学。
3.2.1系统压力降分析
流体流动存在流速的限制,流速主要由压力降确定。流速过大,管径虽然较小,但压力降大,要求管道初始的压力高,选泵时泵的功率就要大,要作好系统压力降分析。因此必须掌握下列原理,并能灵活运用,解决工程中的具体问题。
柏努利方程
流体的物理特性,主要是粘度和密度
雷诺数
摩擦产生压力损失
摩擦系数与管道粗糙度的影响
阀门及管件的当量长度
3.2.2管道中可压缩流体的阻力计算(不包括长输管道,非牛顿流体、含固体颗粒气流输送管道)。
初选管径,可采用图表法计算,估算出经济流速,经济压降值。
最终确定管径。
3.2.3管道中不可压缩流体的阻力计算
确定流动状态,计算Re(管内光滑)
层流< 2000
2000~4000可能层流也可能紊流
>4000紊流
20000湍流(换热器垂直管间Re>100湍流)
计算管道压力降:包括直管压力降和局部阻力—当量长度法、局部阻力压力降计算。
3.2.4管道、阀门噪声控制
工业企业厂区各类地点噪声标准
管道噪声控制
噪声发生的原因:流体流动
减噪措施:在满足工艺条件下,考虑投资和操作费,采用消音器,管道外包覆隔音材料,采用挠性软管连接;火炬采用多孔喷嘴、消声罩;与管道设计专业共同配合,合理配管。
阀门噪声控制:
选择低噪声的阀门,气动噪音是常见控制阀噪音。
疏水器减噪措施:采用低温排水的热静力型疏水器。
把出口管插入排水槽水面以下。
凝结水压力低时,采用较长的出口管(2m以上)。
出口管通过排水沟底部。
安装消音器。
凝结水直接排到砂土地面。
3.2.5设备管口要求:管口大小取决于流速和压降,尤其在低压系统;再沸器管口压降不能超过再沸器总压降30%。
3.2.6机泵压差要求
泵应进行扬程计算和轴功率校核。
考虑计算的误差,泵扬程的安全数为1.1~1.15。
特别对于输送高粘度液体,应将泵的性能指标(流量、扬程)换算成被输送液体的流量和扬程。
扬程计算。
泵轴功率校核。