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第一章 管线器材及其选择1

1.1 钢管的种类和尺寸1

1.1.1 管子的分类1

1.1.2 管子的种类2

1.1.3 各标准的对照8

1.1.4 钢管的尺寸系列8

1.1.5 钢管的选择12

1.2 管件22

1.2.1 管件的种类22

1.2.2 管件连接处的形状22

1.2.3 管件的选择25

1.3.1 法兰与管子的连接26

1.3 法兰26

1.3.2 法兰密封面28

1.3.3 压力-温度等级28

1.4 法兰用垫片42

1.4.1 垫片的种类42

1.4.2 垫片系数m和预紧比压y42

1.4.3 常用垫片的特征43

1.4.4 垫片的选用58

1.4.5 垫片的设计58

1.4.6 垫片密封不佳的原因和安装注意事项58

1.5 螺栓、螺母59

1.5.1 螺栓和螺母的形状59

1.5.2 螺纹的形状60

1.5.3 各种形状螺栓的适用范围60

1.5.4 螺栓和螺母的材质62

1.5.5 法兰用螺栓、螺母的选用63

1.6 阀门64

1.6.1 石油化工常用的阀门65

1.6.2 阀门的选用76

1.7 选择管线器材的依据78

1.7.1 管系的设计压力和设计温度78

1.7.2 管线器材的设计压力78

1.7.3 管线器材的设计温度79

1.7.4 管系中压力温度有变动时压力温度等级的划分79

参考文献80

2.1.1 预防第二次危险的发生82

2.1.2 限制第二次危险的危害范围82

2.1 安全设计的措施82

第二章 装置的平面布置82

2.1.3 抢救和疏散83

2.2 设备平面布置的原则83

2.2.1 设备布置露天化83

2.2.2 流程式布置工艺设备83

2.2.3 缩短管廊长度、有效利用管廊空间83

2.2.4 其它83

2.3 危险区的划分83

2.4 安全距离92

2.5 控制室的位置98

2.6 设备平面布置设计方法和举例99

2.6.1 设计前的准备99

2.6.2 设计时必需的资料99

2.6.3 开始平面布置规划100

2.6.4 拟定平面布置规划的尺寸104

2.6.5 平面布置图的绘制105

2.6.6 设备间标高差的确定106

2.7 平台、梯子和道路106

2.7.1 平台、梯子106

2.7.2 道路和通道108

2.7.3 施工和检修用地108

2.8 典型的布置举例108

2.8.1 美国德士古石油公司某加氢装置布置图108

2.8.2 典型的装置断面图108

2.8.3 危险区划分举例109

第三章 管线的设计110

3.1 管线设计的一般原则110

3.1.1 一般管线的设计110

3.1.2 仪表管线的设计112

3.2 阀门安装要领123

3.2.1 安装阀门的位置123

3.2.2 阀门直径的确定125

3.2.3 阀门的旁通127

3.2.4 启闭阀门的传动装置127

3.2.5 双阀的应用127

3.2.6 其它129

3.2.7 气动调节阀的安装129

3.2.8 安全阀的安装130

3.3 单元设备的管线布置135

3.3.1 管廊(管桥)和管廊上管线的布置136

3.3.2 塔的布置和管线设计153

3.3.3 槽(容器)的布置和管线设计168

3.3.4 换热器的布置和管线设计171

3.3.5 泵的布置和管线设计181

3.3.6 压缩机的布置和管线设计191

3.3.7 加热炉的布置和管线设计200

3.3.8 具有特殊要求的管线设计217

3.4 管线伴热222

3.4.1 需要伴热的管线222

3.4.2 伴热体的热容量222

3.4.3 管线蒸汽伴热223

3.5 公用工程管线设计245

3.5.1 蒸汽管线245

3.5.2 蒸汽凝结水管线251

3.5.3 软管站252

3.5.4 工业用水管线252

3.5.7 燃料油管线254

3.5.5 压缩空气管线254

3.5.6 氮气管线254

3.5.8 燃料气管线255

3.5.9 火炬系统的管线255

3.5.10 消防系统256

参考文献257

第四章 管系的支承259

4.1 管系支承的要领259

4.1.1 管系支承装置的分类259

4.1.2 吊架的荷重变化率260

4.1.3 恒力吊架261

4.1.4 弹簧吊架263

4.1.6 限制性支架265

4.1.5 刚性支架265

4.1.7 防振器和抑振267

4.1.8 支架的附属配件271

4.2 管线支吊架设计的基础数据的确定275

4.3 管线支吊架位置的确定275

4.4 支承荷载的计算275

4.5 支承点移动量的计算278

4.6 计算举例280

4.7 用计算机进行支架设计289

参考文献294

第五章 管系的应力分析295

5.1 管系的荷载295

5.2 管系的应力295

5.2.1 管系的应力及其合成295

5.2.2 应力的分类299

5.3 许用应力和安全性的判断300

5.3.1 许用应力的确定300

5.3.2 许用应力范围SA与疲劳强度302

5.3.3 对管系安全性的判断302

5.4 管材的物理特性303

5.4.1 管材的线膨胀系数α303

5.4.2 管材的弹性模量E303

5.4.3 泊松比?304

5.4.4 柔度系数K和应力集中系数i304

5.4.5 焊接系数和质量系数306

5.5 管系的热应力307

5.5.1 管系热应力的产生307

5.5.2 研究的程序308

5.5.3 管系的特性310

5.6 管系热应力的计算312

5.6.1 热应力的计算基础312

5.6.2 ANSI判断法314

5.6.3 凯洛格图解法322

5.6.4 导向悬臂法326

5.6.5 弹性中心法333

5.6.6 数表或图表计算法358

5.6.7 详细解析法386

5.6.8 冷紧及推力计算391

5.6.9 设备的允许推力和应力393

5.7 管系自然补偿设计注意事项401

附表5.1 管件柔度系数K和应力集中系数i405

附图5.1 判断式线算图407

附图5.2 确定90°L形管系(两端固定)短臂长度的算图408

附图5.3 90°L形管系(两端固定，于固定点无位移)作用于固定点的力和力矩的算图409

附图5.4 L形管系(两端固定、于一固定点有位移时)短臂长度的算图410

附图5.5 L形管系(两端固定、于一固定点有位移时)作用在固定点的力和力矩算图411

附图5.6 L形管系(两端固定，与固定点成垂直方向上有位移时)短臂长度计算图413

附图5.7 L形管系(两端固定，在Y向有位移时)固定点的力和力矩计算图413

附图5.8 对称U形补偿器计算图414

附图5.9 对称U形补偿器的力和力矩计算图415

附图5.10 导向悬臂计算图416

附图5.11 导向悬臂法的修正系数f417

附图5.12 金属单位线膨胀量418

参考文献418

6.2.1 有关振动的几个基本术语的定义420

6.2 振动的基本知识420

6.1 管系的振动420

第六章 管系的振动420

6.2.2 振动的形式421

6.3 管系的起振力421

6.3.1 管系起振的种类421

6.3.2 迴转机械和往复运动机械运动不平衡引起的振动421

6.3.3 管线内压力的脉动422

6.3.4 流体涡流引起的振动425

6.3.5 风机的振动和噪音425

6.3.6 阀门的自激振动426

6.4 管系固有振动频率的计算426

6.4.1 一个自由度的弹性系统426

6.4.2 梁的横向振动427

6.4.4 弯曲管系的近似振动频率431

6.4.3 瑞雷近似解法431

6.4.5 机械振动和振幅倍率436

6.4.6 支架对管系振动的影响437

6.4.7 设备基础弹性的影响437

6.5 管系音响振动438

6.5.1 转移矩阵的计算438

6.5.2 带储罐管系的固有振动频率440

6.5.3 近似计算法442

6.5.4 管系允许压力脉动值448

6.5.5 模拟计算机法和模型配管452

6.6 防振和抑振454

6.6.1 振动的测定454

6.6.2 机械振动的防止454

6.6.3 音响振动的防止455

6.6.4 压力脉动衰减器456

参考文献460

第七章 管线图的绘制461

7.1 管线图的种类461

7.2 管线图的绘制方法461

7.2.1 平面、立面管线布置图461

7.2.2 立体管线图的绘制方法481

7.2.3 管段图的绘制方法483

7.3 配管模型设计493

7.3.1 模型的分类494

7.3.2 模型的设计494

7.3.3 模型的坐标系496

7.3.4 模型工作量的估算500

7.3.5 模型工场的配备503

7.4 电子计算机绘制配管图503

7.4.1 计算机绘制管段图503

7.4.2 自动设计制图系统503

7.4.3 用计算机进行图形处理508

7.4.4 系统设备的组成511

7.4.5 配管自动设计的效果511

7.5 配管图的校核513

参考文献519

附录一 铁素系金属的纵向弹性模数E520

附录二 有色金属的纵向弹性模数E522

附录三 各种金属的单位线胀率e524

附录四 常用国产钢管截面惯性矩I和抗弯断模数Z529