化工設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)管道設(shè)計(jì)計(jì)算

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)：2023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:專家2023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：KNO3水溶液三效蒸發(fā)工藝設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)條件：1.年解決能力為7.92×104t/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%，完畢液濃度為48%，原料液溫度為20℃，比熱容為3.5kJ/(kg.℃)；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=2023W/（m2?℃）；K2=1000W/（m2?℃）；K3=500W/（m2?℃）；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)，天天24小時(shí)運(yùn)營；設(shè)計(jì)任務(wù)：1.設(shè)計(jì)方案簡介：對(duì)擬定的工藝流程進(jìn)行簡要論述。2.蒸發(fā)器和換熱器的工藝計(jì)算：擬定蒸發(fā)器、換熱器的傳熱面積。3.蒸發(fā)器的重要結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計(jì)。4.重要輔助設(shè)備選型，涉及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1概述 11.1蒸發(fā)簡介 11.2蒸發(fā)操作的分類 11.3蒸發(fā)操作的特點(diǎn) 42設(shè)計(jì)條件及設(shè)計(jì)方案說明 62.1設(shè)計(jì)方案的擬定以及蒸發(fā)器選型 62.2工藝流程簡介 63.物性數(shù)據(jù)及相關(guān)計(jì)算 73.2換熱器設(shè)計(jì)計(jì)算 83.3管道選材及計(jì)算 93.3.1料液管道管徑的擬定 103.3.2加熱蒸汽管道與二次蒸氣管道管徑的擬定 103.3.3冷凝水管道管徑的擬定 113.4管材的選擇 124對(duì)本次設(shè)計(jì)任務(wù)的評(píng)價(jià) 171概述1.1蒸發(fā)簡介在化工、輕工、醫(yī)藥、食品等工業(yè)中，經(jīng)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，使具有不揮發(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。化工生產(chǎn)中蒸發(fā)重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運(yùn)用，或通過冷凝器冷凝蒸發(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，有助于提高蒸發(fā)的傳熱溫度差，減小蒸發(fā)器的傳熱面積；（2）可以運(yùn)用低壓蒸氣作為加熱劑；（3）有助于對(duì)熱敏性物料的蒸發(fā)；（4）操作溫度低，熱損失較小。按二次蒸汽的運(yùn)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)法加以運(yùn)用。最普遍的運(yùn)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)均較本來蒸發(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，運(yùn)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，提高了生蒸汽的運(yùn)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：=1\*GB3①溶液與蒸汽成并流的方法，簡稱并流法；=2\*GB3②溶液與蒸汽成逆流的方法，簡稱為逆流法；=3\*GB3③溶液與蒸汽在有些效間成并流而在有些效間則成逆流，簡稱錯(cuò)流法；=4\*GB3④每一效都加入原料液的方法，簡稱平流法。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。并流法圖1三效蒸發(fā)并流加料流程并流法是工業(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。由于后一效蒸發(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。其缺陷則為最后一效的溶液的濃度較前一效的大，而溫度又較低，粘度增長顯著，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)能力減少。因此，假如碰到溶液的粘度隨濃度的增大而不久增長的情況，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。其缺陷是，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。平流法圖3三效蒸發(fā)平流加料流程圖3三效蒸發(fā)平流加料流程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。此法合用于在蒸發(fā)過程中同時(shí)有結(jié)晶體析出的場合。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312或231。此法的目的是運(yùn)用以上并流法和逆流法的優(yōu)點(diǎn)，克服或減輕兩者的缺陷，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運(yùn)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)過程的簡樸介紹可知，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):(1)沸點(diǎn)升高蒸發(fā)的溶液中具有不揮發(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)的傳熱溫差必然小于加熱純?nèi)軇┑募儫釡夭?，并且溶液的濃度越高，這種影響也越顯著。(2)物料的工藝特性蒸發(fā)的溶液自身具有某些特性，例如有些物料在濃縮時(shí)也許析出晶體，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)物料的特性和工藝規(guī)定，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。(3)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。如何充足運(yùn)用熱量，提高加熱蒸氣的運(yùn)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，得到濃縮的完畢液，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，它重要由加熱室和蒸發(fā)室組成。蒸發(fā)的輔助設(shè)備涉及：使液沫進(jìn)一步分離的除沫器，和使二次蒸氣所有冷凝的冷凝器。減壓操作時(shí)還需真空裝置。茲分述如下：

由于生產(chǎn)規(guī)定的不同，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，大體可分為以下兩大類：（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，\o"接近于完畢液濃度：完畢液濃度的大小取決于蒸發(fā)器的熱流密度和溶液在蒸發(fā)器中的停留時(shí)間。"接近于完畢液的濃度。操作穩(wěn)定。此類蒸發(fā)器重要有：

a.中央循環(huán)管式蒸發(fā)器

b.懸筐式蒸發(fā)器

c.外熱式蒸發(fā)器

d.列文式蒸發(fā)器

e.強(qiáng)制循環(huán)蒸發(fā)器

其中，\o"溶液的循環(huán)流動(dòng)由密度差引起，由于結(jié)構(gòu)不同，溶液的循環(huán)速度不同，傳熱效果和適應(yīng)場合也不相同"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，故特別合用于熱敏性物料的

蒸發(fā)；\o"循環(huán)型蒸發(fā)器加熱管中溶液濃度接近于完畢液濃度，單程型蒸發(fā)器中的溶液平均濃度接近預(yù)料液濃度和完畢液濃度的平均值。由于溶液濃度較低，因此由于沸點(diǎn)升高所引起的溫度差損失也較小。"溫度差損失較小，表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)較大。

缺陷：設(shè)計(jì)或操作不妥時(shí)不易成膜，熱流量將明顯下降；不合用于易結(jié)晶、結(jié)垢物料的蒸發(fā)。

此類蒸發(fā)器重要有:

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)方案的擬定以及蒸發(fā)器選型本次設(shè)計(jì)規(guī)定采用中央循環(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。但事實(shí)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畢液濃度；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)，每效分派到的溫差不能小于5～7℃。通常，對(duì)于沸點(diǎn)升高較大的電解質(zhì)溶液，應(yīng)采用2～3效。由于本次設(shè)計(jì)任務(wù)是解決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。此外，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)的重要依據(jù)是物料衡算、熱量衡算及傳熱速率方程。計(jì)算的重要項(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。圖4中央循環(huán)管式蒸發(fā)器2.2工藝流程簡介圖5蒸發(fā)工藝流程簡圖如圖5所示，20℃的原料液三臺(tái)列管式換熱器換熱后達(dá)成泡點(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，作為第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效的完畢液一進(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)一步減少，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，冷凝成水后回收運(yùn)用。從第三效蒸發(fā)器出來的料液已達(dá)成所需濃度規(guī)定，可輸送到儲(chǔ)槽儲(chǔ)存運(yùn)用。為實(shí)現(xiàn)能量運(yùn)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)成泡點(diǎn)，故用高溫的過熱蒸汽在換熱器Ⅳ中對(duì)原料液進(jìn)行進(jìn)一步加熱使其達(dá)成泡點(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，0143.4132.64109.9560.1操作壓力P'i,kPa273.33146.662020溶液溫度（沸點(diǎn)）ti,0133.62111.4464.15完畢液濃度xi,%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完畢液流量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ⅠⅡⅢⅣ管程進(jìn)/出口溫度，020/4949.0/76.576.576.5/98.698.6/133.6殼程進(jìn)/出口溫度，0109.5/57.957.9132.6/81.1143.4/102143.4管程流量kg/s3.13.13.13.1殼程流量kg/s0.7680.8050.855管程流體密度kg/m313003190.9殼程流體密度kg/m3950.1932.3922.50.1307管程流體比熱容kJ/（kg?℃）kJ/（kg?℃）1.869殼程流體比熱容kJ/（kg?℃）4.2334.184.181.850管程流體粘度10-7Pa?s10-7Pa?s43000殼程流體粘度10-7Pa?s2.1142.8282.72145管程流體熱導(dǎo)率W/m?℃0.521殼程流體熱導(dǎo)率W/m?℃0.6850.6860.6850.029表3換熱器結(jié)構(gòu)參數(shù)效次ⅠⅡⅢⅣ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mm管長mm20233000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83.23.3管道選材及計(jì)算流體進(jìn)出口計(jì)算公式：表4各效冷凝水密度效次ⅠⅡⅢ溶液溫度ti,0133.62111.4464.15完畢液濃度xi,%10.917.548冷凝水的密度931.7949.9981.0各效中溶液的平均密度計(jì)算：3.3.1料液管道管徑的擬定為統(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，即則依據(jù)鋼管的常用規(guī)格選為的標(biāo)準(zhǔn)管。3.3.2加熱蒸汽管道與二次蒸氣管道管徑的擬定表5流體的適宜流速強(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/s0.8～150.08～0.1520～3015～20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，則依據(jù)無縫鋼管的常用規(guī)格選用為的標(biāo)準(zhǔn)管。3.3.3冷凝水管道管徑的擬定冷凝水的排出屬于自然流，分別計(jì)算各效冷凝水的管徑：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，則依據(jù)無縫鋼管的常用規(guī)格選用直徑為的標(biāo)準(zhǔn)管。表6重要管道尺寸的擬定加熱管重要結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)尺寸料液輸送管道管徑加熱蒸氣與二次蒸氣輸送管道管徑冷凝水管道管徑3.4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)算擬定以后，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。材料選擇不妥，會(huì)導(dǎo)致浪費(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，就增長了不必要的基建投資。該用耐酸不銹鋼的場合用了碳鋼就會(huì)直接影響壓力管道的正常運(yùn)營，甚至留下禍端。所以在選擇管子材料時(shí)，規(guī)定設(shè)計(jì)人員一方面要了解管子的種類、規(guī)格、性能、使用范圍，最佳還要調(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)以下的原則擬定管子的材料。（1）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，金屬材料不合用時(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，不合用時(shí)再選用不銹鋼。在考慮碳鋼材料時(shí)，先考慮焊接鋼管，不合用時(shí)再選用無縫鋼管。（2）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)管子材料的規(guī)定一般也越高。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，一般選用材料為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。（3）介質(zhì)溫度的影響不同材料的管子，合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℃時(shí)，一般采用20無縫鋼管，當(dāng)氫氣的溫度在351～400℃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℃材料牌號(hào)受壓管子使用溫度范圍℃Q235AF0～250純鈦≤350Q235A0～350鋁-268～15020R-20～475銅、黃銅-196～20020g-20～475純鋁≤12016MnR-14～475硬鋁≤14016Mn-40～475灰鑄鐵≤2500.5Mo≤520球墨鑄鐵≤350Cr18Ni9-196～700

（4）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)材料規(guī)定不高，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)管子的材料規(guī)定也不同樣，同樣的酸或堿，濃度不同對(duì)管子的材料規(guī)定也有區(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，由于二氧化碳遇水形成碳酸，碳酸對(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，由于稀硫酸和碳鋼能起化學(xué)反映，對(duì)碳鋼有腐蝕，可采用硬鋁管。（5）管子自身功能的影響有些管子除需具有輸送介質(zhì)的功能外，還要具有吸震的功能、吸取熱脹冷縮的功能，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GB8163-87

GB3082-82

GB9948-88②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合用于輸送水、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不銹鋼焊接鋼管1Cr18Ni9Ti等HG20537-3.4-923金屬軟管①纖焊不銹鋼軟管1Cr18Ni9Ti一般合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、

TU1、TU2、H68、H62合用于一般工業(yè)部門，用作機(jī)器和真空設(shè)備上的管路及壓力小于10MPa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合用于化學(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℃，但溫度高于140℃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℃，溫度高于160℃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。GB6893-86

GB4436-845纖維纏繞

玻璃鋼管承插膠粘直管、

對(duì)接直管和O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玻璃鋼烯管玻璃鋼低壓接觸成型進(jìn)管使用壓力小于等于0.6MPa，長絲纏繞直管，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120℃，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0.6MPa

13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1.6MPa

15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0.6MPa

18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0.7MPa

b.纖維纏繞輸水膠管，輸送常溫水，工作壓力小于等于1.0MPa

c.吸水膠管，合用于常溫水和一般中性液體HG2184-8122夾布輸氣管橡膠一般合用輸送壓縮空氣和惰性氣體用

23輸油、