化工設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)

中南民族大學(xué)化工專業(yè)課程設(shè)計(jì)學(xué)院：化學(xué)與材料科學(xué)學(xué)院專業(yè):化學(xué)工程與工藝年級(jí)：2011級(jí)題目:KNO3水溶液三效蒸發(fā)工藝設(shè)計(jì)學(xué)生姓名：＊*學(xué)號(hào):＊＊***＊指導(dǎo)教師姓名：***職稱：教授2014年12月29日化工專業(yè)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書設(shè)計(jì)題目：KN03水溶液三效蒸發(fā)工藝設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)條件:1。 年處理能力為7。92xl04t/aKNO3水溶液；2。 設(shè)備型式中央循環(huán)管式蒸發(fā)器；3。 KNO3水溶液的原料液濃度為8%，完成液濃度為48%，原料液溫度為20°C，比熱容為3.5kJ/(kg.°C)；4。 加熱蒸汽壓力為400kPa(絕壓)，冷凝器壓力為20kPa(絕壓)；5。 各效加熱蒸汽的總傳熱系數(shù):K1=2000W/(m2?°C)；K2=1000W/(m2?°C)；K3=500W/(m2?°C)；6。 各效加熱蒸汽的冷凝液均在飽和溫度下排出。各效傳熱面積相等,并忽略濃縮熱和熱損失,不計(jì)靜壓效應(yīng)和流體阻力對(duì)沸點(diǎn)的影響；7。 每年按300天計(jì)，每天24小時(shí)運(yùn)行；設(shè)計(jì)任務(wù)：1。 設(shè)計(jì)方案簡(jiǎn)介：對(duì)確定的工藝流程進(jìn)行簡(jiǎn)要論述.2。 蒸發(fā)器和換熱器的工藝計(jì)算：確定蒸發(fā)器、換熱器的傳熱面積。3。 蒸發(fā)器的主要結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計(jì).4。 主要輔助設(shè)備選型，包括氣液分離器及換熱器等。5。 繪制KNO3水溶液三效蒸發(fā)裝置的流程圖及蒸發(fā)器設(shè)備工藝簡(jiǎn)圖.姓名:班級(jí):化學(xué)工程與工藝專業(yè)學(xué)號(hào)：指導(dǎo)教師簽字：目錄TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"1概述 11.1蒸發(fā)簡(jiǎn)介 11。2蒸發(fā)操作的分類 11。3蒸發(fā)操作的特點(diǎn) 4\o"CurrentDocument"2設(shè)計(jì)條件及設(shè)計(jì)方案說明 52。 1設(shè)計(jì)方案的確定以及蒸發(fā)器選型 5工藝流程簡(jiǎn)介 6\o"CurrentDocument"物性數(shù)據(jù)及相關(guān)計(jì)算 7換熱器設(shè)計(jì)計(jì)算 8管道選材及計(jì)算 93。3。1料液管道管徑的確定 103。3.2加熱蒸汽管道與二次蒸氣管道管徑的確定 103。3.3冷凝水管道管徑的確定 10管材的選擇 11\o"CurrentDocument"4對(duì)本次設(shè)計(jì)任務(wù)的評(píng)價(jià) 161概述1。1蒸發(fā)簡(jiǎn)介在化工、輕工、醫(yī)藥、食品等工業(yè)中，常常需要將溶有固體溶質(zhì)的稀溶液加以濃縮,以便得到濃溶液（固體產(chǎn)品）或制取溶劑,例如硝酸銨、燒堿、抗生素、食糖等生產(chǎn)以及海水淡化等。工業(yè)上常用的濃縮方法是蒸發(fā)，蒸發(fā)是采用加熱的方法，使含有不揮發(fā)性雜質(zhì)（如鹽類）的溶液沸騰，除去其中被汽化單位部分雜質(zhì)，使溶液得以濃縮的單元操作過程?；どa(chǎn)中蒸發(fā)主要用于以下幾種目的：（1）獲得濃縮的溶液產(chǎn)品;（2）將溶液蒸發(fā)增濃后，冷卻結(jié)晶，用以獲得固體產(chǎn)品，如燒堿、抗生素、糖等產(chǎn)品；（3） 脫除雜質(zhì),獲得純凈的溶劑或半成品，如海水淡化。進(jìn)行蒸發(fā)操作的設(shè)備叫做蒸發(fā)器.蒸發(fā)器內(nèi)要有足夠的加熱面積，使溶液受熱沸騰。溶液在蒸發(fā)器內(nèi)因各處密度的差異而形成某種循環(huán)流動(dòng)，被濃縮到規(guī)定濃度后排出蒸發(fā)器外。蒸發(fā)器內(nèi)部有足夠的分離空間，以除去汽化的蒸汽夾帶的霧沫和液滴,或裝有適當(dāng)形式的除沫器以除去液沫，排出的蒸汽可回收熱量加以利用，或經(jīng)過冷凝器冷凝蒸發(fā)過程中經(jīng)常采用飽和蒸汽間壁加熱的方法，通常把作熱源用的蒸汽稱做一次蒸汽從溶液蒸發(fā)出來的蒸汽叫做二次蒸汽。1。2蒸發(fā)操作的分類按操作的方式可以分為間歇式和連續(xù)式，工業(yè)上大多數(shù)蒸發(fā)過程為連續(xù)穩(wěn)定操作的過程。按操作壓力,蒸發(fā)可以分為常壓蒸發(fā)、加壓或減壓蒸發(fā).真空蒸發(fā)有許多優(yōu)點(diǎn):（1）在低壓下操作，溶液沸點(diǎn)較低,有利于提高蒸發(fā)的傳熱溫度差,減小蒸發(fā)器的傳熱面積；（2）可以利用低壓蒸氣作為加熱劑;（3）有利于對(duì)熱敏性物料的蒸發(fā)；（4） 操作溫度低，熱損失較小。按二次蒸汽的利用情況可以分為單效蒸發(fā)和多效蒸發(fā),倘若將加熱蒸汽通入一蒸發(fā)器，則液體受熱而沸騰，所產(chǎn)生的二次蒸汽,其壓力與溫度比較原加熱蒸汽（生蒸汽）為低。但此二次蒸汽仍可設(shè)法加以利用.最普遍的利用方法是將其當(dāng)作加熱蒸汽，引入另一個(gè)蒸發(fā)器，只要后者的蒸發(fā)室壓力和溶液沸點(diǎn)均較原來蒸發(fā)器中為低,則引入的二次蒸汽仍能起到加熱作用。此時(shí)第二個(gè)蒸發(fā)器的加熱室便是第一個(gè)蒸發(fā)器的冷凝器,這就是多效蒸發(fā)的原理。將多個(gè)蒸發(fā)器這樣連接起來一同操作，即組成一個(gè)多效蒸發(fā)器。每一蒸發(fā)器稱為一效，通入生蒸汽的，稱為第一效，利用第一效的二次蒸汽為加熱蒸汽的稱為第二效，以此類推?由于各效（最后一效除外）的二次蒸汽都作為下一效蒸發(fā)器的加熱蒸汽，提高了生蒸汽的利用率，節(jié)省了生蒸汽用量，所以，在蒸發(fā)大量水分時(shí)，廣泛采用多效蒸發(fā)，常用的多效蒸發(fā)有雙效、三效或四效，有的多達(dá)六效。多效蒸發(fā)按加料方式又可分為以下四種：溶液與蒸汽成并流的方法，簡(jiǎn)稱并流法；溶液與蒸汽成逆流的方法，簡(jiǎn)稱為逆流法；溶液與蒸汽在有些效間成并流而在有些效間則成逆流簡(jiǎn)稱錯(cuò)流法；每一效都加入原料液的方法，簡(jiǎn)稱平流法。以三效為例加以說明，當(dāng)效數(shù)有所增減時(shí)，其原則不變.（1） 并流法并流法是工業(yè)中最常用的為并流加料法，如圖1所示,溶液流向與蒸汽相同，即第一效順序流至末效。因?yàn)楹笠恍д舭l(fā)室的壓力較前一效為低，故各效之間可無須用泵輸送溶液，此為并流法的優(yōu)點(diǎn)之一。其另一優(yōu)點(diǎn)為前一效的溶液沸點(diǎn)較后一效的為高，因此當(dāng)溶液自前一效至后一效內(nèi)，即成過熱狀態(tài)而立即自行蒸發(fā)（常稱為自蒸發(fā)或閃蒸），可以發(fā)生更多的二次蒸汽，使能在次一效蒸發(fā)更多的溶液?其缺點(diǎn)則為最后一效的溶液的濃度較前一效的大，而溫度又較低，粘度增加顯著，因而傳熱系數(shù)就小很多。這種情況在最末一、二效尤為嚴(yán)重,使整個(gè)蒸發(fā)系統(tǒng)的生產(chǎn)能力降低。因此，如果遇到溶液的粘度隨濃度的增大而很快增加的情況，不宜采用并流法.

逆流法圖2三效蒸發(fā)逆流加料流程如圖2所示，原料液由末效流入，而由泵打入前一效。逆流法的優(yōu)點(diǎn)在于溶液的濃度愈大時(shí)蒸發(fā)的溫度亦愈高，使各效溶液均不致出現(xiàn)粘度太大的情況，因而傳熱系數(shù)也就不致過小。其缺點(diǎn)是，除進(jìn)入末效的溶液外，效與效之間皆需用泵輸送溶液，且各效進(jìn)料溫度(末效除外)都較沸點(diǎn)為低，故與并流法比較,所產(chǎn)生的二次蒸汽量減少。平流法此法是按各效分別進(jìn)料并分別出料的方式進(jìn)行的，如圖3所示。此法適用于在蒸發(fā)過程中同時(shí)有結(jié)晶體析出的場(chǎng)合.例如食鹽溶液，當(dāng)蒸發(fā)至27%左右的濃度即達(dá)飽和，若繼續(xù)蒸發(fā),就有結(jié)晶析出；此結(jié)晶不便在效與效之間輸送,故可采用此種流程將含結(jié)晶的濃溶液自各效分別取出.錯(cuò)流法此法的特點(diǎn)是在各效間兼用并流和逆流加料法.例如在三效蒸發(fā)設(shè)備中，溶液的流向可為3f1f2或2f3T?此法的目的是利用以上并流法和逆流法的優(yōu)點(diǎn)，克服或減輕二者的缺點(diǎn)，但其操作比較復(fù)雜.在加壓蒸發(fā)中，所得到的二次蒸氣溫度較高，可作為下一效的加熱蒸氣加以利用。因此，單效蒸發(fā)多為真空蒸發(fā)；多效蒸發(fā)的前效為加壓或常壓操作，而后效則在真空下操作。1.3蒸發(fā)操作的特點(diǎn)從上述對(duì)蒸發(fā)過程的簡(jiǎn)單介紹可知，常見的蒸發(fā)時(shí)間壁兩側(cè)分別為蒸氣冷凝和液體沸騰的傳熱過程，蒸發(fā)器也就是一種換熱器.但和一般的傳熱過程相比，蒸發(fā)操作又有如下特點(diǎn)：沸點(diǎn)升高蒸發(fā)的溶液中含有不揮發(fā)性的溶質(zhì)，在港臺(tái)壓力下溶液的蒸氣壓較同溫度下純?nèi)軇┑恼魵鈮旱?，使溶液的沸點(diǎn)高于純?nèi)芤旱姆悬c(diǎn)，這種現(xiàn)象稱為溶液沸點(diǎn)的升高.在加熱蒸氣溫度一定的情況下，蒸發(fā)溶液時(shí)的傳熱溫差必定小于加熱純?nèi)軇┑募儫釡夭?，而且溶液的濃度越高，這種影響也越顯著。物料的工藝特性蒸發(fā)的溶液本身具有某些特性，例如有些物料在濃縮時(shí)可能析出晶體，或易于結(jié)垢；有些則具有較大的黏度或較強(qiáng)的腐蝕性等。如何根據(jù)物料的特性和工藝要求，選擇適宜的蒸發(fā)流程和設(shè)備是蒸發(fā)工藝設(shè)計(jì)時(shí)必須要考慮的問題。節(jié)約能源蒸發(fā)時(shí)汽化的溶劑量較大,需要消耗較大的加熱蒸氣.如何充分利用熱量，提高加熱蒸氣的利用率是蒸發(fā)操作要考慮的另一個(gè)問題。1.4蒸發(fā)設(shè)備蒸發(fā)設(shè)備的作用是使進(jìn)入蒸發(fā)器的原料液被加熱，部分汽化，得到濃縮的完成液，同時(shí)需要排出二次蒸氣，并使之與所夾帶的液滴和霧沫相分離。蒸發(fā)的主體設(shè)備是蒸發(fā)器,它主要由加熱室和蒸發(fā)室組成。蒸發(fā)的輔助設(shè)備包括:使液沫進(jìn)一步分離的除沫器，和使二次蒸氣全部冷凝的冷凝器.減壓操作時(shí)還需真空裝置。茲分述如下：由于生產(chǎn)要求的不同，蒸發(fā)設(shè)備有多種不同的結(jié)構(gòu)型式。對(duì)常用的間壁傳熱式蒸發(fā)器，按溶液在蒸發(fā)器中的運(yùn)動(dòng)情況,大致可分為以下兩大類：（1）循環(huán)型蒸發(fā)器特點(diǎn)：溶液在蒸發(fā)器中做循環(huán)流動(dòng)，蒸發(fā)器內(nèi)溶液濃度基本相同接近于完成液的濃度。操作穩(wěn)定。此類蒸發(fā)器主要有：中央循環(huán)管式蒸發(fā)器懸筐式蒸發(fā)器外熱式蒸發(fā)器列文式蒸發(fā)器強(qiáng)制循環(huán)蒸發(fā)器其中?前四種為自然循環(huán)蒸發(fā)器。（2）單程型蒸發(fā)器特點(diǎn)：溶液以液膜的形式一次通過加熱室，不進(jìn)行循環(huán).優(yōu)點(diǎn)：溶液停留時(shí)間短，故特別適用于熱敏性物料的 蒸發(fā)；溫度差損失較小，表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)較大。缺點(diǎn)：設(shè)計(jì)或操作不當(dāng)時(shí)不易成膜，熱流量將明顯下降；不適用于易結(jié)晶、結(jié)垢物料的蒸發(fā)。此類蒸發(fā)器主要有：a。 升膜式蒸發(fā)器b。 降膜式蒸發(fā)器c。 刮板式蒸發(fā)器2設(shè)計(jì)條件及設(shè)計(jì)方案說明2。1設(shè)計(jì)方案的確定以及蒸發(fā)器選型本次設(shè)計(jì)要求采用中央循環(huán)管式蒸發(fā)器,在工業(yè)上被稱為標(biāo)準(zhǔn)蒸發(fā)器（如圖4所示）.其特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)緊湊，制造方便，傳熱較好，操作可靠等優(yōu)點(diǎn)，應(yīng)用十分廣泛，有”標(biāo)準(zhǔn)蒸發(fā)器"之稱。它的加熱室由垂直的加熱管束組成，在管束中央有一根直徑很大的管子，稱為中央循環(huán)管。當(dāng)管內(nèi)液體被加熱沸騰時(shí)，中央循環(huán)管內(nèi)氣液混合物的平均密度較大；而其余加熱管內(nèi)氣液混合物的平均密度較小。在密度差的作用下，溶液由中央循環(huán)管下降，而由加熱管上升，做自然循環(huán)流動(dòng)。溶液的循環(huán)流動(dòng)提高了沸騰表面?zhèn)鳠嵯禂?shù),強(qiáng)化了蒸發(fā)過程。為使溶液有良好的循環(huán)，中央循環(huán)管的截面積，一般為其余加熱管總截面積的40％~100％;加熱管的高度一般為1?2m;加熱管徑多為25?75mm之間。但實(shí)際上，由于結(jié)構(gòu)上的限制，其循環(huán)

速度一般在0。4?0。5m/s以下；蒸發(fā)器內(nèi)溶液濃度始終接近完成液濃度；清洗和維修也不夠方便。在蒸發(fā)操作中，為保證傳熱的正常進(jìn)行，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，每效分配到的溫差不能小于5?7°C。通常，對(duì)于沸點(diǎn)升高較大的電解質(zhì)溶液，應(yīng)采取2?3效。由于本次設(shè)計(jì)任務(wù)是處理kno3溶液。這種溶液是一種沸點(diǎn)升高較大的電解質(zhì)，故選用三效蒸發(fā)器。另外，由于kno3溶液是一種粘度不大的料液，故多效蒸發(fā)流程采用并流操作。多效蒸發(fā)器工藝設(shè)計(jì)的主要依據(jù)是物料衡算、熱量衡算及傳熱速率方程?計(jì)算的主要項(xiàng)目有:加熱蒸氣（生蒸氣）的消耗量，各效溶劑蒸發(fā)量以及各效的傳熱面積等。多效蒸發(fā)器的計(jì)算一般采用迭代計(jì)算法。外殼；2-加熱室;中央嶠環(huán)爸】4?蒸發(fā)室：5-除探器“圖4中央循環(huán)管式蒸發(fā)器一外殼；2-加熱室;中央嶠環(huán)爸】4?蒸發(fā)室：5-除探器“圖4中央循環(huán)管式蒸發(fā)器一迄蒸汽原料液生蒸汽I效蒸發(fā)器II效

蒸

爰去拎卻器拎號(hào)水

去川換產(chǎn)品圖5蒸發(fā)工藝流程簡(jiǎn)圖如圖5所示,20°C的原料液三臺(tái)列管式換熱器換熱后達(dá)到泡點(diǎn)進(jìn)入第I效蒸發(fā)器，在生蒸汽的給熱下蒸發(fā)大量水蒸氣形成二次蒸汽，同時(shí)生蒸汽損失熱量發(fā)生相變冷凝成水，但此時(shí)其溫度仍很高，是品味很高的熱源，可做為第III換熱器的熱流體，由并流加料法的特點(diǎn)知第II效蒸發(fā)器壓力較第I效為低，故第I效中產(chǎn)生的大量二次蒸汽作為第II效的加熱蒸汽進(jìn)入第II效，經(jīng)加熱料液冷凝成冷凝水，但較第I效的冷凝水溫度為低J乍為第II換熱器的熱源對(duì)原料液進(jìn)行預(yù)熱。第II效料液的沸點(diǎn)較第I效為低，故第I效的完成液一進(jìn)入第II效便成過熱狀態(tài)而立即蒸發(fā)出大量二次蒸汽，同理，該二次蒸氣作為加熱蒸汽進(jìn)入第III效蒸發(fā)器，其冷凝水溫度進(jìn)一步降低，只能作為第I換熱器的熱源，對(duì)常溫下的原料液進(jìn)行初步的預(yù)熱。第III效蒸發(fā)器的二次蒸汽經(jīng)冷卻器冷卻，冷凝成水后回收利用?從第三效蒸發(fā)器出來的料液已達(dá)到所需濃度要求，可輸送到儲(chǔ)槽儲(chǔ)存利用。為實(shí)現(xiàn)能量利用的最大化選擇泡點(diǎn)進(jìn)料，但經(jīng)換熱器I~III預(yù)熱后的原料液無法達(dá)到泡點(diǎn)，故用高溫的過熱蒸汽在換熱器W中對(duì)原料液進(jìn)行進(jìn)一步加熱使其達(dá)到泡點(diǎn).3。物性數(shù)據(jù)及相關(guān)計(jì)算3.1蒸發(fā)器設(shè)計(jì)計(jì)算圖6并流加料三效蒸發(fā)的物料衡算及熱量衡算圖

對(duì)三效蒸發(fā)器進(jìn)行物料衡算和熱量衡算，得到下述結(jié)果:表1物料計(jì)算的結(jié)果效次IIIIII冷凝器加熱蒸汽溫度,oC143。4132。64109.9560。1操作壓力P'i，kPai，273.33146。662020溶液溫度(沸點(diǎn))t.oCi，133。62111.4464。15完成液濃度xi,%i,10。917.548蒸發(fā)量Wi，kg/h2897.53078。33190。9蒸氣消耗量D,kg/h2764.1傳熱面積Si,m283。283。283。2完成液流量kg/h8073。45028。61833.33。2換熱器設(shè)計(jì)計(jì)算對(duì)換熱器進(jìn)行物料衡算和熱量衡算得到如下結(jié)果：表2物料計(jì)算結(jié)果效次IIIIIIW管程進(jìn)/出口溫度，oC2o/4949。0/76.576.598.6/殼程進(jìn)/出口溫度，oC1o9.5/57.976.5132.6/8143。143。4管程流量kg/s57.93。1殼程流量kg/so.7680。8050.85管程流體密度kg/m31300殼程流體密度kg/m3950。1932。3922。50.1307管程流體比熱容kJ/(kg?°C)1.869殼程流體比熱容嘀?/?C)4。2334。184.181.850管程流體粘度1o—7Pa?s43000殼程流體粘度?1；0-7Pa?s2。1142。8282。72145管程流體熱導(dǎo)率W/m?C0。521殼程流體熱導(dǎo)率W/m?C0。6850.6860.680。029

表3換熱器結(jié)構(gòu)參數(shù)效次IIIIIIW熱流量，KW5900傳熱系數(shù)，W/(m2K)600裕度/％10形式固定板式換熱器殼體內(nèi)徑mm273400管徑mm025x2.5025x2.5管長(zhǎng)mm20003000管子根數(shù)3876臺(tái)數(shù)31管程數(shù)14管子排列△△材質(zhì)碳鋼3。3管道選材及計(jì)算流體進(jìn)出口計(jì)算公式d仝nu表4各效冷凝水密度效次IIIIII溶液溫度t.oC1,133。62111。4464。15完成液濃度X.%1,10.917.548冷凝水的密度P7水，kg/m3931.7949。9981.0各效中溶液的平均密度計(jì)算：FFFp=u=1-XiVV (F-FX力p1-X水 i 水i

931.7P= =1045.7kg/m31-0.109949.9P= =1151.4kg/m31-0.175981.01981.01-0.48二1886.5g/m33。3.1料液管道管徑的確定為統(tǒng)一管徑,按第I效的流量計(jì)算,溶液的適宜流速按強(qiáng)制流動(dòng)算，即u二0.8~15m/s,此處選取u二0.8m/s貝y=0.0029m3/s=0.0029m3/sV=—=—sp1045.7x36001：4xO.0029=0.06795m=67.95mm兀x0.8u=20~30m/s，此處取u=u=20~30m/s，此處取u=30m/s氣強(qiáng)制流體的液體，m/s自然流體的液體,m/s飽和蒸汽，m/s空氣及其他氣體，m/s0.8?150。08?0.1520?3015?203。3。2加熱蒸汽管道與二次蒸氣管道管徑的確定表5流體的適宜流速飽和蒸汽適宜的流速為統(tǒng)一管徑，取體積流量最大的末效流量為計(jì)算管徑的體積流量，貝W3190.9V=—3= =6.7816m3/sS3 p0.1307x3600d=氣d=氣4V；4x67816號(hào)= - =0.5366m=536.6mmnu 兀x30氣依據(jù)無縫鋼管的常用規(guī)格選用為0600x10mm的標(biāo)準(zhǔn)管.3。3.3冷凝水管道管徑的確定冷凝水的排出屬于自然流，u=0.08?0」5m/s,設(shè)u冷凝水=0.15m/s分別計(jì)算各效冷凝水的管徑：

VS1D2764.1VS1= = =8.24xlO-4m3/sp931.7x36004V冷凝水Id=1nu=寫苗x103=83.65mmV=S2W2897.5p= =8.47x104V冷凝水Id=1nu=寫苗x103=83.65mmV=S2W2897.5p= =8.47x10-4m3/sp 949.9x3600水24V冷凝水nu:4x&47x10-4x103=84.83mm兀x0.15W3190.9V=亠= =9.04x10-4m3/sS3p981.0x3600水34Vd= S3—3 nui冷凝水4x仙x10-4x103=87.60mm兀x0.15為統(tǒng)一管徑，取計(jì)算得到各效最大的管徑為設(shè)計(jì)的管徑,則咕87曲依據(jù)無縫鋼管的常用規(guī)格選用直徑為?95x3.5mm的標(biāo)準(zhǔn)管。表6主要管道尺寸的確定加熱管主要結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)尺寸料液輸送管道管徑?76x3.5mm加熱蒸氣與二次蒸氣輸送管道管徑0600xlOmm冷凝水管道管徑?95x3.5mm3.4管材的選擇在進(jìn)行壓力管道設(shè)計(jì)時(shí)，管徑經(jīng)計(jì)算確定以后，就要選擇管子的材料。壓力管道常用管子材料的使用是根據(jù)所輸送介質(zhì)的操作條件（如壓力、溫度）及其在該條件下的介質(zhì)特性決定的。材料選擇不當(dāng)，會(huì)造成浪費(fèi)或埋下事故隱患。如可以用普通材料的管子時(shí)，選用了較昂貴材料的管子,就增加了不必要的基建投資。該用耐酸不銹鋼的場(chǎng)合用了碳鋼就會(huì)直接影響壓力管道的正常運(yùn)行，甚至留下禍根。所以在選擇管子材料時(shí)，要求設(shè)計(jì)人員首先要了解管子的種類、規(guī)格、性能、使用范圍,最好還要調(diào)查該管子在其他類似的壓力管道的應(yīng)用情況，再根據(jù)以下的原則確定管子的材料.優(yōu)先選用的管材在選用管子材料時(shí)，一般先考慮采用金屬材料，金屬材料不適用時(shí)，再考慮非金屬材料。金屬材料優(yōu)先選擇鋼制管材,后考慮選用有色金屬材料。鋼制管材中，先考慮采用碳鋼，不適用時(shí)再選用不銹鋼。在考慮碳鋼材料時(shí),先考慮焊接鋼管,不適用時(shí)再選用無縫鋼介質(zhì)壓力的影響輸送介質(zhì)的壓力越高，管子的壁厚就越厚，對(duì)管子材料的要求一般也越高。介質(zhì)壓力在1．6MPa以上時(shí)，可選用無縫鋼管或有色金屬管子。壓力很高時(shí)，如在合成氨、尿素和甲醇生產(chǎn)中，有的管子介質(zhì)壓力高達(dá)32MPa,—般選用材料為20鋼或15MnV的高壓無縫鋼管。在真空設(shè)備上的管子及壓力大于10MPa時(shí)的氧氣管子，一般采用銅管和黃銅管.介質(zhì)壓力在1．6MPa以下時(shí),可考慮采用焊接鋼管、鑄鐵管或非金屬管子。但鑄鐵管子承受介質(zhì)的壓力不得大于1.0MPa。非金屬管子所能承受的介質(zhì)壓力，與非金屬材料品種有關(guān)，如硬聚氯乙烯管子，使用壓力小于或等于1.6MPa；增強(qiáng)聚丙烯管子，使用壓力小于或等于1.0MPa;ABS管子，使用壓力小于或等于0.6MPa。對(duì)水管，當(dāng)水的壓力在1.0MPa以下時(shí)，通常采用材料為Q235A的焊接鋼管;當(dāng)水的壓力大于2.5MPa時(shí)，一般采用材料為20鋼的無縫鋼管。介質(zhì)溫度的影響不同材料的管子，適用于不同的溫度范圍。壓力為1.0MPa的氫氣，當(dāng)氫氣的溫度小于350°C時(shí)，一般采用20無縫鋼管，當(dāng)氫氣的溫度在351?400°C范圍時(shí)，一般采用15MnV或12CrMo無縫鋼管。表7不同材料管道的使用溫度范圍材料牌號(hào)受壓管子使用溫度范圍C材料牌號(hào)受壓管子使用溫度范圍CQ235AF0?250純鈦W350Q235A0?350鋁-268?15020R—20?475銅、黃銅-196?20020g-20?475純鋁<120

16MnR-14?475硬鋁<14016Mn-40~475灰鑄鐵<2500.5MoW520球墨鑄鐵<350Crl8Ni9-196?7004） 介質(zhì)化學(xué)性質(zhì)的影響輸送不同介質(zhì),采用不同的管材。有的介質(zhì)呈中性,一般對(duì)材料要求不高,可選用普通碳鋼管；有的介質(zhì)呈酸性或堿性，就要選擇耐酸或耐堿的管材。強(qiáng)酸強(qiáng)堿與弱酸弱堿對(duì)管子的材料要求也不一樣，同樣的酸或堿,濃度不同對(duì)管子的材料要求也有區(qū)別。如輸送水及水蒸汽，采用碳鋼材料的管子就可以了。如在尿素裝置中，輸送二氧化碳的管子,一般采用不銹鋼管，因?yàn)槎趸加鏊纬商妓?，碳酸?duì)一般鋼管有腐蝕作用。如發(fā)煙硫酸可選用碳鋼管子，稀硫酸就不得用碳鋼管子，因?yàn)橄×蛩岷吞间撃芷鸹瘜W(xué)反應(yīng),對(duì)碳鋼有腐蝕，可采用硬鋁管.5） 管子本身功能的影響有些管子除需具備輸送介質(zhì)的功能外，還要具有吸震的功能、吸收熱脹冷縮的功能，在工作狀況下,能經(jīng)常移動(dòng)的功能。如民用液化石油氣、氧氣、乙炔氣在灌瓶的部位，管子常采用高壓鋼絲編織膠管，而不能使用移動(dòng)不方便的硬質(zhì)鋼管。6）常用管道的類型一般用途及選用材料情況參見下表：表8常用管道的類型、選材、一般用途一覽表序號(hào)管道類型選用材料一般用途標(biāo)準(zhǔn)號(hào)1無縫鋼管①中低壓用普通碳素鋼、優(yōu)質(zhì)碳素鋼、低合金鋼、合金結(jié)構(gòu)鋼輸送對(duì)碳鋼無腐蝕或腐蝕速度很小的各種流體GB8163—87GB3082-82GB9948-88②高壓用20、15MnV等合成氨、尿素、甲醇生產(chǎn)中大量使用GB6479-86③不銹鋼1Cr18Ni9Ti等液堿、丁醛、丁醇、液氨、硝酸、硝銨溶液的輸送GB2270—802焊接鋼管①水煤氣輸送鋼管Q235-A適用于輸送水、壓縮空氣、煤氣、乏汽，冷凝水和采暖系統(tǒng)的管路GB3091-93②螺旋縫電焊鋼管Q235、16Mn等SY5036—83③不銹鋼1Cr18Ni9Ti等HG20537—3。4—92

焊接鋼管3金屬軟管①纖焊不銹鋼軟管lCrl8Ni9Ti一般適用于輸送帶有腐蝕性氣體②P2型耐壓軟管低碳鍍鋅鋼一般用于輸送中性的液體、氣體及混合物③P3型吸塵管低碳鍍鋅鋼一般用于通風(fēng)、吸塵的管道④PM1型耐壓管低碳鍍鋅鋼一般用于輸送中性液體4有色金屬①銅管和黃銅管T2、T3、T4、TUP、TUI、TU2、H68、H62適用于一般工業(yè)部門，用作機(jī)器和真空設(shè)備上的管路及壓力小于lOMPa時(shí)的氧氣管路GB1527?1530—87②鉛及其合金管純鉛，Pb4、Pb5、Pb6,鉛銻合金（硬鉛），PbSb4、PbSb6、PbSb8適用于化學(xué)、染料、制藥及其它工業(yè)部門作耐酸材料和管道，如輸關(guān)15?65%的硫酸、干或濕的二氧化硫、60%的氫氟酸、濃度小于80%的醋酸、鉛管的最高使用溫度為200°C,但溫度高于140°C時(shí),不宜在壓力下使用。GB1472—88鋁及其合金L2、L3、工業(yè)純鋁鋁管用于輸送脂及酸、硫化氫及二氧化碳，鋁管最高使用溫度C,溫度高于160°C時(shí)，不宜在壓力下使用，鋁管還可以用于輸送濃硝酸、醋酸、蟻酸、硫的化全物及硫酸鹽。不能用于鹽酸、堿液，特別是含氯離子的化合物。鋁管不可用對(duì)鋁有腐蝕的碳酸鎂、含堿玻璃棉保溫。GB6893—86GB4436—845纖維纏繞玻璃鋼承插膠粘直管、對(duì)接直管和0型環(huán)承插連進(jìn)管玻璃鋼一般在公稱壓力0°6~1.6MPa、公稱直徑大于50mm的管道上HGJS34-91玻璃鋼烯玻璃鋼低壓接觸成型進(jìn)管使用壓力

官官小于等于0.6MPa,長(zhǎng)絲纏繞直管，合用壓力小等于1.6MPa。6增強(qiáng)聚丙烯管聚丙烯具有輕質(zhì)高強(qiáng)、耐腐蝕性好、致密性好,價(jià)格低等特點(diǎn)。使用溫度為120C,合用壓力為小于等于1.0MPa。HG20539—927玻璃管增強(qiáng)聚氣乙烯復(fù)合管玻璃、聚氣乙烯一般用于公稱直徑15~400mm,PN小于等于1。6MPa管道上。HG20520—928玻璃鋼增強(qiáng)聚氣乙烯復(fù)合管玻璃鋼、聚氣乙烯使用壓力小于等于1。6MPa。HGJ515-879鋼襯改性聚丙燃復(fù)合管鋼、聚丙烯使用壓力可大于1.6MPa.10鋼襯聚四氟乙燃推壓管鋼、聚四氟乙烯使用壓力可大于1.6MPaHG/T21562-9411鋼襯高性能聚乙烯管鋼、聚乙烯具有耐腐蝕、耐磨損等特點(diǎn)12鋼噴涂聚乙烯管鋼、聚乙烯使用壓力小于等于0。6MPa13鋼襯橡膠管鋼、橡膠使用壓力可大于1.6MPaHG21501—9314鋼襯玻璃管鋼、玻璃使用壓力可大于1。6MPa15搪玻璃管鋼、瓷釉使用壓力小于0.6MPaHG/T2130-9116硬聚氣乙烯管聚氣乙烯使用壓力小于等于1.6MPaGB4219-8417ABS管ABS使用壓力小于等于0。6MPa18耐酸陶瓷管陶瓷使用壓力小于等于0。6MPaZB/TG94004—8619聚丙烯管聚丙烯一般用于化工防腐蝕管道上SG246-8120氟塑料管聚四氟乙烯耐腐蝕，且耐負(fù)壓ZBG33001-8521輸水、吸水膠管橡膠a。 夾套輸水膠管，輸送常溫水和一般中性液體，公稱壓力小于等于0.7MPab。 纖維纏繞輸水膠管，輸送常溫水，工作壓力小于等于1.0MPac。 吸水膠管，適用于常溫水和一般中性液體HG2184—8122夾布輸氣管橡膠一般適用輸送壓縮空氣和惰性氣體用23輸油、吸油膠管耐油