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出版者:

作者:郑茂鼎 编

出品人:

页数:205

译者:

出版时间:2008-4

价格:36.00元

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isbn号码:9787122018854

丛书系列:

图书标签:

• 管道
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《管道工程设计实用技巧与案例解析》 内容简介 本书是一本面向广大管道工程技术人员、设计师、项目经理以及相关院校师生的实用性技术手册。它深入浅出地探讨了管道工程设计中的关键环节，涵盖了从基础理论到复杂工程应用的各个方面，旨在为读者提供一套系统、全面、可操作的设计思路和方法。本书最大的特色在于其强调“实用”与“落地”，摒弃了空泛的理论叙述，而是着重于工程实践中的难点、痛点，并提供切实可行的解决方案。 第一部分：管道工程设计基础理论回顾与深化 本部分旨在巩固读者在管道工程设计中的基础知识，并在此基础上进行深化和拓展。 流体输送系统的基本原理： 流体的性质与特性： 详细介绍各种流体（水、油、气体、浆料等）的物理化学性质，如密度、粘度、表面张力、腐蚀性等，以及这些性质对管道设计的影响。例如，粘度对压降计算的重要性，腐蚀性流体对管道材质选择的决定性作用。 伯努利方程与能量守恒： 深入解析伯努利方程在理解流体在管道中流动时的能量转换过程中的应用，并结合实际工程案例，讲解如何运用能量守恒原理分析系统压降、提升效率。将理论公式与实际工况相结合，例如，在输送高粘度流体时，如何通过调整流速和管道直径来优化能耗。 流体流动状态（层流与紊流）： 详细阐述雷诺数在判断流体流动状态中的作用，区分层流、过渡流和紊流的特点，以及不同流动状态对管道内壁摩擦阻力、流速分布的影响。通过图示和实例，展示紊流状态下能量耗散的复杂性，并指出如何通过优化管道内壁光滑度来降低阻力。 压降计算与流量控制： 系统介绍计算管道系统压降的各种方法，包括达西-魏斯巴赫公式、海曾-威廉斯公式等，并详细讲解摩擦阻力系数、局部阻力系数的确定方法。着重讨论如何根据工艺要求，通过调整泵的扬程、阀门的开度、管道直径等参数，实现对流量的精确控制。例如，在一个复杂的流程中，如何平衡各支路的流量分配。 管道材料选择的原则与考量： 常见管道材料的性能分析： 对碳钢、不锈钢、合金钢、塑料（如PVC、PPR、PE）、玻璃钢、衬里管道等常用管道材料进行详细的性能对比，包括强度、耐腐蚀性、耐温性、耐压性、韧性、加工性能、成本等。 基于流体性质与工况的选材策略： 强调根据输送介质的腐蚀性、温度、压力、磨损性等关键因素，以及环境条件（如埋地、架空、海洋环境），制定最优的管道材料选择方案。提供选材对照表，并结合案例说明，例如，输送高温高压蒸汽时，如何选择合适的合金钢；输送酸碱介质时，如何选择耐腐蚀的塑料或衬里管道。 材料连接方式与可靠性： 详细介绍焊接、法兰连接、螺纹连接、卡压连接、热熔连接等不同连接方式的原理、适用范围、优缺点，以及如何通过合理的连接方式保证管道系统的整体可靠性和密封性。例如，在高压系统中，法兰连接的密封面选择和螺栓拧紧力矩的重要性。 管道系统设计的基本原则： 满足工艺流程要求： 强调管道设计必须首先服务于工艺流程，确保流体能够以所需的流量、压力、温度、纯度等条件到达指定地点，并满足工艺操作的灵活性与安全性。 经济性原则： 在满足所有工程要求的前提下，追求最优的投资回报比，考虑管道材料成本、安装成本、运行能耗、维护成本等全生命周期成本。 安全性原则： 确保管道系统在正常运行和异常工况下都不会发生泄漏、破裂等危险事故，充分考虑压力、温度、应力、振动等因素的影响。 可靠性与可维护性： 设计易于操作、检修和维护的管道系统，方便设备的安装、拆卸、清洗和更换。 第二部分：管道系统应力分析与热胀冷缩补偿 这一部分将聚焦于管道系统在复杂工况下的应力表现，以及如何有效补偿热胀冷缩带来的影响，确保系统的长期稳定运行。 管道热胀冷缩的机理与影响： 热膨胀系数与温差计算： 详细解释不同材料的线膨胀系数，以及如何根据系统的工作温度范围（最大与最小工作温度）计算出管道的总热膨胀量。 热应力的产生与破坏形式： 深入分析热膨胀受阻时产生的热应力，以及这些应力可能导致的管道变形、弯曲、位移，甚至超过材料许用应力导致设备损坏或管道破裂。例如，连接在刚性结构上的长管道，在温度变化时会产生巨大的推力。 管道系统中的应力类型： 除了热应力，还将介绍由于内压、外载荷（如自重、风雪荷载）、介质流动产生的动态载荷、安装偏差等引起的其他应力，如压力应力、弯曲应力、剪切应力、扭转应力等。 热胀冷缩补偿技术： 波纹膨胀节（补偿器）的选用与设计： 详细介绍各种类型波纹膨胀节（轴向、侧向、角向、万向）的结构特点、补偿能力、适用场合，以及如何根据管道位移量、压力、温度等因素选择合适的膨胀节型号、尺寸和材质。提供膨胀节的安装与维护要点。 管道自然补偿（走弯、弹簧支架）： 探讨如何通过合理布置管道走向，利用管道本身的弯曲和柔性来吸收热胀冷缩的位移（冷弯补偿）。介绍弹簧支架、吊架在吸收垂直方向位移方面的作用，以及不同类型弹簧支架的选择原则。 管道应力分析方法： 简化计算方法（经验公式与图表法）： 介绍一些适用于简单管道系统的简化应力计算方法，例如，基于管道柔性的经验公式，以及利用标准图表快速评估应力水平。 有限元分析（FEA）在复杂系统中的应用： 讲解有限元分析软件在管道应力分析中的作用，如何建立三维模型，输入载荷和边界条件，进行详细的应力、位移、应变计算。重点关注如何解读FEA结果，识别高应力区域，并提出改进设计。 应力分析的校核与优化： 强调应力分析的最终目的是为了确保管道系统的安全可靠，并在此基础上进行优化设计，降低材料消耗，提高经济性。 管道支架与固定件的设计： 支架与吊架的类型与功能： 介绍固定支架、滑动支架、导向支架、弹簧支架等不同类型支架的功能，以及它们在限制管道位移、承受载荷、导向热膨胀方面的作用。 支架间距的确定： 根据管道的直径、壁厚、材质、输送介质、环境条件等因素，计算并确定合理的支架间距，以防止管道产生过大的挠度或应力集中。 支架与固定件的载荷计算： 详细介绍如何计算管道系统中的各种载荷，包括管道自重、介质重力、保温层重量、风雪荷载、地震载荷、以及热膨胀产生的推力等，并以此为依据选择承载能力足够的支架与固定件。 支架布置的优化： 讲解如何通过合理的支架布置，有效地分散管道应力，减小热膨胀对设备接口的影响，并方便管道的安装与维护。 第三部分：管道系统安装、试运行与维护 本部分着重于管道系统的实际施工过程和运行维护，强调细节决定成败，以及预防性维护的重要性。 管道预制与安装工艺： 现场预制与工厂预制： 分析两种预制方式的优缺点，以及在不同项目规模和复杂性下的适用性。 管道下料、坡口与坡口准备： 强调精确的下料尺寸和规范的坡口加工是保证焊接质量的基础，并介绍不同的坡口形式及其适用范围。 管道预制（下料、坡口、组对、焊接）： 详细讲解管道预制的各个环节，包括测量放线、下料尺寸的计算、坡口加工要求、管道组对时的间隙与错边控制，以及各类焊接工艺（手工电弧焊、埋弧焊、TIG焊、MIG/MAG焊）的选择与应用。 现场安装技术： 介绍管道就位、临时固定、找正校直、正式焊接、起吊与就位方法，以及在复杂地形、高空作业等特殊情况下的安装注意事项。 焊接质量控制与无损检测： 详细阐述焊缝外观检查、磁粉探伤、射线探伤、超声波探伤等无损检测方法，以及如何根据规范要求进行质量评定。 管道系统试运行与检查： 水压试验（强度与严密性试验）： 详细介绍水压试验的流程、介质选择、试验压力、保压时间、温度控制等关键要素，以及如何判断试验结果。 气密性试验： 讲解气密性试验的原理、试验介质（如氮气、压缩空气）、试验压力、检测方法（肥皂水法、压降法等），以及其在检测气体管道或真空管道密封性方面的应用。 吹扫与清洗： 介绍管道系统吹扫（去除异物）与清洗（去除油污、氧化皮等）的目的、方法（蒸汽吹扫、水冲洗、化学清洗等），以及吹扫介质的选择与速度控制。 冲砂试验（适用于输送颗粒物管道）： 探讨冲砂试验在评估管道耐磨性、清除附着物方面的作用。 试运行调试： 介绍在试运行过程中，对压力、流量、温度、振动等参数的监测与调整，以及对阀门、泵、仪表等关键设备的运行状态进行评估。 管道系统的运行与维护： 日常巡检与维护： 强调定期对管道系统进行外观检查，包括是否存在泄漏、腐蚀、变形、绝缘损坏等，并制定详细的巡检计划。 管道保温与防腐： 介绍不同类型保温材料（如玻璃棉、岩棉、聚氨酯泡沫）和防腐涂层（如环氧树脂、聚氨酯、沥青漆）的选择与施工要点，以及它们在节能和延长管道寿命中的作用。 管道疏通与清垢： 介绍针对不同堵塞原因（如结垢、沉积物、异物）的疏通与清垢方法，包括机械疏通、化学清洗、高压水射流等。 管道防腐蚀维护： 讨论管道内外防腐蚀的定期检查与修补，以及阴极保护等防腐蚀措施的应用。 应急处理预案： 强调制定针对管道泄漏、破裂等突发事故的应急处理预案，包括人员疏散、隔离、堵漏、抢修等步骤，并定期进行演练。 第四部分：特定管道工程应用与案例分析 本部分将结合不同行业的具体工程实践，深入剖析管道设计在实际应用中的挑战与解决方案。 工业流程管道设计： 化工、石化行业的管道设计考量： 重点介绍高温、高压、易燃易爆、腐蚀性介质的输送对管道材料、连接方式、安全防护的要求。 食品、制药行业的管道设计要求： 强调卫生级管道的材质选择、表面处理、清洁性、以及无菌操作的要求。 电力、能源行业的管道设计： 讨论锅炉给水管道、蒸汽管道、冷却水管道等的应力分析、热胀冷缩补偿、以及高温高压环境下的设计挑战。 市政给排水管道设计： 给水管网的水力计算与优化： 讲解如何进行给水管网的水力计算，确定管径、水泵选型，并优化管网布局以保证供水压力和水量。 排水管渠的水力计算与防洪设计： 介绍雨污分流、合流制排水系统的水力计算方法，以及如何进行防洪设计，确保城市排水安全。 埋地管道的应力分析与防沉降措施： 讨论埋地管道在土壤压力、交通荷载作用下的应力分析，以及如何采取防沉降措施保证管道安全。 供热管道设计： 一次、二次供热管道的水力计算与热力计算： 介绍供热管道的流量、压力、温度计算，以及热量损失的估算。 预制直埋保温管道的设计与施工： 重点讲解预制直埋保温管道的结构特点、保温层材料、外护层选择、以及施工中的接头处理和质量控制。 蒸汽管道的设计要点： 讨论蒸汽管道的材质选择、坡度设计、疏水器安装、以及冷凝水排放等问题。 消防管道系统设计： 消防给水系统的水力计算与管网布局： 讲解消火栓系统、喷淋系统的水力计算依据，以及管网布局的原则。 消防水泵、稳压设备的选型： 介绍消防水泵的流量、扬程选择，以及稳压设备在保证系统初始压力方面的作用。 消防管道的材质与连接要求： 明确消防管道的材料规范、连接方式要求，以及防锈、防冻措施。 本书在内容编排上力求逻辑清晰，图文并茂，配以大量的工程实例、计算公式、设计图例和规范条文引用，方便读者对照学习和实际应用。相信本书能够成为管道工程技术人员案头必备的参考书籍，在提升专业技能、解决实际工程问题方面发挥积极作用。

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从排版和图例来看，这本《管道柔性简化计算手册》明显透露出一种过时的气息。图表的清晰度和数据的准确性令人担忧。例如，书中引用的某些材料的许用应力值，与目前国家最新颁布的压力管道规范中的数值存在细微的出入，虽然差异很小，但在进行关键节点校核时，这种不一致性会引发不必要的质疑。此外，书中对于动态载荷，如风荷载和地震作用下管道柔性的简化处理，几乎是停留在上世纪的水平。它主要依赖于简单的等效静载荷法，但对于如何量化柔性管道在特定振动模式下的响应，全书没有给出任何可操作的简化指标或系数。我希望看到的是，如何快速评估管道的固有频率，以及在何种挠度/跨距比下，可以安全地忽略某些特定的动态影响，而不是简单地将动态载荷乘以一个固定的修正因子了事。总而言之，这本书更像是对过去设计经验的机械复述，而非一部面向未来、能真正提升我们设计效率与安全裕度的实用工具书。

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这本书给我的感觉是，作者可能非常熟悉某一套特定标准的条文，但对工程实际中“柔性”问题的动态本质理解得不够深刻。它在处理波纹补偿器的内压失稳和侧向刚度计算时，表现出了明显的不足。书中的图表和公式似乎只针对轴向伸缩补偿做了较为详尽的说明，而对于更常见的横向或角向位移补偿，其提供的简化方法显得非常粗糙和保守。我特别关注了书中关于支吊架布置对管道柔性影响的章节，期望能从中找到一些优化布局的捷径。然而，书中仅仅是罗列了一些固定支架的最大允许间距公式，却完全没有深入探讨如何通过合理布置中间支撑点来有效控制管道的挠度和应力峰值。这种对支吊架“刚度”与管道“柔性”之间微妙平衡的忽视，使得这本书的指导价值大打折扣。毕竟，在实际设计中，支吊架的布置往往是决定整体柔性设计成败的关键环节，而这本手册在这方面的贡献，几乎可以忽略不计。

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这本号称“管道柔性简化计算手册”的书，着实让我这个在工程一线摸爬滚打了十多年的老工程师感到一丝困惑与不解。说实话，当我从同事那里听说有这样一本“利器”问世时，我满怀期待地去书店把它找了出来。拿到手里，厚度适中，封面设计也算是中规中矩，但内页的排版和内容的深度，却让我捏了一把汗。比如，书中关于应力松弛的简化模型，理论推导过程过于跳跃，仿佛直接把结论砸在了读者面前，缺乏必要的步骤衔接。这对于我们这些需要向甲方或质监部门解释计算依据的人来说，简直是灾难。我更习惯于那种层层递进，从基本原理到实际应用的详尽阐述，而不是这种“你懂的”式的武断结论。而且，书里对于非常规工况下的案例分析少得可怜，充其量只是一些标准管道布局的计算示例，这在如今越来越复杂、特殊化的工业现场，显得苍白无力。我期待的简化，是建立在坚实理论基础之上的提炼，而不是对复杂性的刻意回避。这本书，更像是为初学者准备的“速成指南”，而不是为资深人士提供效率提升工具的“手册”。它未能触及我最关心的那些，比如极端温度变化下材料蠕变对预应力的长期影响，以及如何快速评估引入新型非金属材料管段时的耦合效应。

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翻开这本《管道柔性简化计算手册》，我首先注意到的是它对“简化”二字的执着诠释，但这“简化”的尺度把握得实在令人捏一把汗。对于我们做项目设计的朋友来说，时间成本固然重要，但任何工程决策的根本都必须是安全和可靠。这本书在处理一些关键的柔性分析时，似乎过于依赖于经验系数的套用，而不是基于实际物理模型的参数修正。举个例子，在涉及地基沉降差异导致的附加应力计算部分，书中提供的公式简洁得近乎儿戏，完全忽略了土壤类型、埋深以及动态荷载对沉降模式的复杂影响。我尝试着用我手上几个历史项目的实际沉降数据去套用书中的公式，结果得到的偏差大到需要重新进行全有限元分析来校核，这无疑违背了我们使用“简化手册”的初衷——即在保证精度可控的前提下节省时间。更令人费解的是，书中对软件计算结果的对比分析环节几乎是空白的，一本现代的计算手册，理应提供一些主流CAE软件（如CAESAR II或AutoPIPE）的对比验证，以供读者建立信任感。这本书似乎活在了没有专业软件的时代，其提供的“简化”更像是一种经验的快速回忆，而非面向未来的工具书。

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作为一名专注于化工装置设计的人员，我对任何声称能简化复杂计算的书籍都会抱持一种审慎的乐观态度。然而，阅读《管道柔性简化计算手册》的过程，更像是一场漫长的“寻找有价值信息”的考古之旅。这本书的结构组织非常松散，各个章节之间的逻辑跳跃性很大。比如，前一章还在讨论热补偿器的选型原则，后一章却突然插入了关于法兰连接应力集中系数的表格，两者之间缺乏一个将“柔性”这一核心概念串联起来的过渡。更糟糕的是，某些关键的简化假设，比如“薄壁管道近似”的应用边界，在书中被一带而过，没有给出清晰的判断标准。我曾试图用书中给出的某个简化案例去分析我们车间内一个直径较大的低温管道，结果发现，由于管道壁厚相对设计压力而言已经不算“薄”，书中采用的简化应力公式计算出的结果比实际值低估了至少15%的弯曲应力，这在压力容器规范中是绝对不被允许的。它更像是一本将标准规范中零散的公式碎片拼凑起来的参考集，而不是一本真正理解了“柔性”内涵的系统性著作。

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