Process Piping Design Handbook pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Gulf Pub Co

作者:Smith, Peter

出品人:

页数:237

译者:

出版时间:

价格:2135.72

装帧:HRD

isbn号码:9781933762043

丛书系列:

图书标签:

• Process Piping
• Piping Design
• Chemical Engineering
• Process Design
• Plant Design
• Piping Systems
• Fluid Mechanics
• Materials Engineering
• Codes and Standards
• Safety Engineering

管道系统工程：从基础到实践的全面指南 本书聚焦于工业管道系统的设计、分析、材料选择、安装与维护的综合性技术手册。 --- 导言：现代工业的血管与命脉 在任何流程工业（包括石油化工、精细化工、电力、制药、水处理和LNG等）中，管道系统都是连接各个单元操作、输送流体介质（无论是液体、气体、蒸汽还是浆料）的核心基础设施。一个设计不良或维护不善的管道系统不仅会导致生产效率低下、能源浪费，更可能引发严重的安全事故和环境灾难。 本书旨在为工程师、设计师、项目经理以及技术人员提供一个全面、深入且实用的参考框架，涵盖从概念设计到最终调试验收的全部生命周期管理。我们超越了简单的规范引用，深入探讨了设计背后的工程原理、行业最佳实践以及最新的技术发展。 --- 第一部分：管道设计基础与规范体系 本部分奠定理解复杂管道系统的理论基础，并介绍指导设计的国际和国内标准框架。 第一章：流体输送基础物理学 本章回顾并深化了流体力学在管道系统中的应用。详细分析了不可压缩流体和可压缩流体的特性，重点讨论了流体粘度、密度、比热容对管道设计的影响。深入探讨了沿程阻力与局部阻力的计算方法，包括达西-魏斯巴赫公式的精确应用，以及摩擦因子在不同雷诺数下的确定。此外，本章还涵盖了多相流动的基本概念，以及在设计中如何估算压力降和确定所需的泵送功率。 第二章：设计规范与工程标准 理解和遵守行业规范是管道工程安全与合规的基石。本章详细解读了全球主流的管道设计和制造标准体系，特别是 ASME B31 系列规范的结构、适用范围和关键要求（如 B31.1, B31.3, B31.4 和 B31.8）。内容涵盖了设计压力、设计温度的确定原则、公称尺寸与管子规格（Schedule）的选择逻辑。同时，讨论了ISO、EN 标准在国际项目中的应用，以及不同标准体系间的兼容性与冲突解决策略。 第三章：管道材料的科学选择 材料选择直接决定了系统的使用寿命、安全性和经济性。本章聚焦于工业管道常用的金属与非金属材料。 碳钢与合金钢： 详细分析了不同牌号（如A106, A312, A335）的机械性能、抗蠕变性、以及在高温高压环境下的适用性。探讨了腐蚀（点蚀、缝隙腐蚀、应力腐蚀开裂）的机理，并介绍了铬钼钢在苛刻介质中的应用。 不锈钢与特种合金： 深入研究了奥氏体、铁素体、双相钢在氯离子环境下的性能，以及哈氏合金、蒙乃尔合金等在强酸、强碱环境下的耐腐蚀特性。 非金属材料： 针对 FRP（纤维增强塑料）、PFA 衬里管道的结构特性、铺设要求和化学兼容性进行评估，尤其适用于腐蚀性流体的低温应用场景。 --- 第二部分：管道应力分析与动态载荷 这是现代管道工程的核心挑战部分，涉及如何确保管道在运行、安装及事故条件下保持结构完整性。 第四章：热膨胀与应力分析基础 管道系统在操作温度变化时会产生显著的热膨胀或收缩，这会给连接的设备（如泵、塔、换热器）和支撑结构带来巨大载荷。本章详细阐述了管道应力分析的理论基础，包括应力分类（主应力、剪切应力）和疲劳寿命的评估。重点讲解了如何使用有限元分析 (FEA) 软件进行三维应力建模，并分析了关键的应力指标，如等效应力（Von Mises Stress）与规范限值（ASME B31.3 规定的应力范围）。 第五章：补偿器与柔性元件的应用 为了吸收热位移和限制设备载荷，补偿器是不可或缺的。本章系统介绍了不同类型的补偿器： 波纹管补偿器： 详细介绍其设计计算、疲劳寿命评估和安装限制。 金属和PTFE（聚四氟乙烯）柔性接头： 分析其轴向、侧向和角向位移吸收能力。 滑动接头和旋转接头： 讨论其在大型设备连接中的应用和维护要点。 第六章：动态载荷与振动控制 管道系统并非静止的，它们会受到来自外部和内部的动态载荷。 水击（Water Hammer）分析： 详细分析流体突然停止或启动引起瞬态压力波的产生机理，并介绍如何通过设置快速关闭阀门限制条件、安装缓冲罐和改变管道坡度来减轻水击效应。 地震载荷分析： 介绍基于反应谱法和时程分析的地震载荷计算方法，以及如何合理布置地震支吊架（Snubbers）以平衡运行载荷与地震保护。 机械振动： 探讨泵、压缩机、涡轮机等旋转设备引起的振动传递路径，并指导如何通过增加支撑密度和使用隔振垫来控制共振风险。 --- 第三部分：布局、支吊架与详图设计 本部分着重于管道的物理布局和支撑系统的设计，确保实际安装的可行性和长期稳定性。 第七章：管道布局与空间优化 有效的布局不仅关乎美观，更是成本控制和可操作性的关键。本章指导工程师如何在复杂的工厂平面图中进行合理规划： 最小化管架高度与转角： 降低泵送能耗和结构成本。 人行通道与检修空间： 遵循 OSHA 和本地规范，确保阀门、法兰和仪表有足够的检修空间（Clearance）。 坡度设计： 针对含有固体颗粒或需要定期排液的管线，精确计算最小设计坡度。 第八章：支吊架设计与载荷传递 本章深入探讨了不同类型支吊架的设计与计算。 固定点（Anchors）与导向（Guides）： 明确其在应力控制中的作用，并计算固定点需要承受的反作用力。 弹簧支吊架（Variable & Constant Hangers）： 详细说明在不同载荷变化（变载荷与恒载荷）工况下，弹簧选型和刚度计算的步骤。 支撑的腐蚀与绝热保护： 针对低温或高温管线，如何设计有效的绝热支撑，防止热桥效应和外部结构的热损伤。 第九章：管道详图与三维建模（P&ID到Isometrics） 本章桥接设计概念与施工执行。重点介绍如何利用三维建模软件（如PDMS, SP3D, E3D）进行碰撞检测、净空分析。详细解读了P&ID（管道及仪表流程图）与三维模型之间的信息流转，并指导如何生成规范化的等距出图（Isometric Drawings），确保施工过程的准确性。 --- 第四部分：特殊管道系统与项目集成 本部分涵盖了非标准但至关重要的专业管道应用以及项目集成管理。 第十章：高压蒸汽与公用工程管道 蒸汽系统因其高温和腐蚀性，对设计要求极高。本章专门讨论高压锅炉给水管、主蒸汽管的设计，包括疏水点（Steam Tracing & Drains）的布置，以防止蒸汽冷凝水积聚。此外，还涵盖了仪表空气、氮气吹扫系统、以及工业冷却水系统的设计差异。 第十一章：管线腐蚀监测与寿命预测 从预防性维护的角度，本章关注管道系统的劣化过程。介绍最小管壁厚度（Minimum Wall Thickness）的确定，考虑腐蚀裕度（Corrosion Allowance）的合理取值。探讨在线腐蚀监测技术（如电化学探针）的应用，以及如何利用历史数据建立剩余使用寿命预测模型。 第十二章：安装质量控制与压力测试 设计意图的最终实现依赖于高质量的安装。本章详细说明了安装验收的严格标准： 焊接质量要求： 针对不同服务等级的管道，焊缝的无损检测（NDT）方法（RT, UT, MT, PT）的适用性与验收标准。 预制与现场对接： 螺栓连接的预紧力控制，法兰的垫片选型与安装扭矩规范。 水压试验与气压试验（Pneumatic Testing）： 详细解析试验介质的选择、试验压力等级的确定（基于设计压力或屈服强度），以及试验过程中的安全规程。 --- 结语：持续学习与工程责任 本书的终极目标是培养工程师的系统性思维和工程责任感。管道设计是一个动态的领域，需要不断学习最新的材料科学进展、更精密的分析工具，以及不断演变的全球安全与环保法规。掌握本书内容，即是掌握了构建可靠、高效、安全工业流程血管的关键钥匙。

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