管道设计与布置

1、管道设计与布置管道设计与布置主要内容主要内容第一节第一节 概述概述管道布置设计的意义管道布置设计的意义管道布置设计是否合理，管道布置设计是否合理，不仅直接关系到不仅直接关系到建设指标是否先进合理，而且也关系到生建设指标是否先进合理，而且也关系到生产操作能否正常进行以及厂房各车间布置产操作能否正常进行以及厂房各车间布置的整齐美观和通风采光良好等问题的整齐美观和通风采光良好等问题。管道设计与布置的内容管道设计与布置的内容管道的设计计算管道的设计计算管道的布置管道的布置管道设计与布置的步骤管道设计与布置的步骤选择管道材料选择管道材料选择介质的流速选择介质的流速确定管径确定管径确定管壁厚度确定管壁厚度

2、确定管道连接方式确定管道连接方式选阀门和管件选阀门和管件选管道的热补偿器选管道的热补偿器绝热形式、绝热层厚度及保温材料的选择绝热形式、绝热层厚度及保温材料的选择管道布置管道布置计算管道的阻力损失计算管道的阻力损失选择管架及固定方式选择管架及固定方式确定管架跨度确定管架跨度选定管道固定用具选定管道固定用具绘制管道图绘制管道图编制管材、管件、阀门、管架及绝热材料综合汇编制管材、管件、阀门、管架及绝热材料综合汇总表总表选择管道的防腐措施，选择合适的表面处理方法选择管道的防腐措施，选择合适的表面处理方法和涂料及涂层顺序，编制材料及工程量表和涂料及涂层顺序，编制材料及工程量表第二节第二节 工艺管道的设计

3、计算工艺管道的设计计算管子、管件和阀门的选择管子、管件和阀门的选择公称直径公称直径将管子和管道用的零部件的直径加以将管子和管道用的零部件的直径加以标准化以后的直径，称公称直径标准化以后的直径，称公称直径，并，并以以DgDg表示，其后附加公称直径的尺寸。表示，其后附加公称直径的尺寸。例如：公称直径为例如：公称直径为100mm100mm，用，用Dg100Dg100表示。表示。管子的公称直径是指管子的名义直径管子的公称直径是指管子的名义直径，是与管子，是与管子的外径相近又小于外径的一个数值。只要公称直的外径相近又小于外径的一个数值。只要公称直径一定，外径也就确定，而内径则根据壁厚不同径一定，外径也就

4、确定，而内径则根据壁厚不同而不同。而不同。例如：例如：Dg150Dg150的无缝钢管，外径都是的无缝钢管，外径都是159mm159mm，若壁厚是若壁厚是4.5mm4.5mm，内径是，内径是150mm150mm；若壁厚是若壁厚是6.0mm6.0mm，内径是，内径是147mm147mm。公称压力公称压力把管道及所用阀兰、阀门等零部件把管道及所用阀兰、阀门等零部件所承受的压力，所承受的压力，也分为若干个规定的压力等级，这种规定的标准也分为若干个规定的压力等级，这种规定的标准压力等级就是公称压力，以压力等级就是公称压力，以PgPg表示表示，其后附加公，其后附加公称压力的数值。称压力的数值。例如：公称压

5、力为例如：公称压力为252510105 5PaPa，用，用Pg25Pg25表示。表示。按照现行规定：按照现行规定：低压管道的公称压力分为低压管道的公称压力分为2.52.5、6.06.0、1010、1616（ 10105 5PaPa）四个等级；）四个等级；中压管道的公称压力分为中压管道的公称压力分为2525、4040、6464、100100（ 10105 5PaPa）四个等级；）四个等级；高压管道的公称压力分为高压管道的公称压力分为160160、200200、250250、300300（ 10105 5PaPa）四个等级。）四个等级。管材选择管材选择钢管钢管铸铁管铸铁管有色金属管有色金属管非金属

6、管非金属管管件管件弯头弯头三通三通短接管短接管异径管异径管法兰法兰活络管接头活络管接头盲板盲板参考参考171阀门阀门旋塞旋塞 截止阀截止阀闸阀闸阀 隔膜阀隔膜阀球阀球阀 针形阀针形阀止回阀止回阀 安全阀安全阀减压阀减压阀 疏水阀疏水阀蝶阀蝶阀管径计算管径计算式中：式中：d-d-管道内径（管道内径（mmmm）Q-Q-流体流量（流体流量（m m3 3/h/h）W-W-流体流速（流体流速（m/sm/s）wQd8 .18选取流速，计算管径；选取流速，计算管径；查管径系列表，选用查管径系列表，选用距计算值最距计算值最接近而又略大些的管径接近而又略大些的管径；按选用的管径复核流体速度，应按选用的管径复核流

7、体速度，应符合流速规定的范围。符合流速规定的范围。例如：麦芽汁例如：麦芽汁 选取选取w=1.2 m/sw=1.2 m/s要求要求 Q=30 mQ=30 m3 3/h/h那么那么 d=94mmd=94mm查表选用查表选用Dg100Dg100无缝钢管，外径无缝钢管，外径108mm108mm，壁厚，壁厚4mm4mm，内径，内径100mm100mm，W=QW=Q18.818.82 2/d/d2 2=1.06 m/s=1.06 m/s符合选取流速规定的范围。符合选取流速规定的范围。管子壁厚计算管子壁厚计算根据公称压力根据公称压力PgPg，公称直径，公称直径DgDg，可以查表，可以查表确定管壁厚度。一般情

8、况下，很少计算管确定管壁厚度。一般情况下，很少计算管壁厚度。壁厚度。如果工作压力和温度过高，则应进行验算，如果工作压力和温度过高，则应进行验算，计算公式见课本计算公式见课本174174页。页。 第三节第三节 管道布置设计管道布置设计车间管道布置设计的任务车间管道布置设计的任务用管道把由车间布置固定下来的设备连接用管道把由车间布置固定下来的设备连接起来，使之形成一条完整连贯的生产工艺起来，使之形成一条完整连贯的生产工艺流程流程。车间管道布置设计的原则车间管道布置设计的原则管道布置首先应管道布置首先应满足生产需要和工艺设备满足生产需要和工艺设备的要求，便于安装、检修和操作管理的要求，便于安装、检修

9、和操作管理；尽可能使尽可能使管线最短，阀件最少管线最短，阀件最少；车间内管道一般采用车间内管道一般采用明线敷设明线敷设，安装费用，安装费用低，检修安装方便，操作人员容易掌握管低，检修安装方便，操作人员容易掌握管道的排列和操作；道的排列和操作；车间内工艺管道布置普遍采用车间内工艺管道布置普遍采用沿墙、楼板沿墙、楼板底或柱子的成排安装法底或柱子的成排安装法；管架管架标高应不影响车辆和人行交通标高应不影响车辆和人行交通；分层布置时，分层布置时，大管径、热介质、气体、保大管径、热介质、气体、保温和无腐蚀的管道在上温和无腐蚀的管道在上；小管径、液体、；小管径、液体、不保温、冷介质和有腐蚀性介质的管道在不

10、保温、冷介质和有腐蚀性介质的管道在下；下；管径大的、常温的、支管少的，不常检修的和无管径大的、常温的、支管少的，不常检修的和无腐蚀性介质的管道靠墙；腐蚀性介质的管道靠墙；管径小的，热力管道、管径小的，热力管道、常检修的、支管多的和有腐蚀性介质管道靠外常检修的、支管多的和有腐蚀性介质管道靠外；管道穿过楼板、墙壁时，管道穿过楼板、墙壁时，应预留孔，穿过楼板或应预留孔，穿过楼板或墙壁的管道，其阀兰或焊口不得位于楼板或墙壁墙壁的管道，其阀兰或焊口不得位于楼板或墙壁之中；之中；易堵塞管道在阀门前接上水管或压缩空气管易堵塞管道在阀门前接上水管或压缩空气管；管道管道避免经过电动机或配电板上空以及邻近避免经过

11、电动机或配电板上空以及邻近；输送输送腐蚀性介质管道的阀兰不得位于通道上空腐蚀性介质管道的阀兰不得位于通道上空；阀门和就地阀门和就地仪表的安装高度应满足操作和检查的仪表的安装高度应满足操作和检查的方便方便；室外室外架空管道的走向宜平行于厂区干道和建筑物架空管道的走向宜平行于厂区干道和建筑物；不锈钢管道不得与碳钢支架或管托架长期直接接不锈钢管道不得与碳钢支架或管托架长期直接接触，以免触，以免形成腐蚀核心形成腐蚀核心；一般的一般的上下水管及废水管适用埋地敷设，埋地管上下水管及废水管适用埋地敷设，埋地管的安装深度应在冰冻线以下的安装深度应在冰冻线以下。发酵工厂车间管道布置的特点发酵工厂车间管道布置的特

12、点选择恰当的管材和阀门选择恰当的管材和阀门（1 1）防腐蚀）防腐蚀（2 2）防染菌）防染菌（3 3）防倒流）防倒流选择正确的管道连接选择正确的管道连接（1 1）宜焊接和阀兰连接）宜焊接和阀兰连接（2 2）不宜螺纹连接）不宜螺纹连接合理布置管道合理布置管道（1 1）尽量减少管道，可节省投资，减少染菌机会；）尽量减少管道，可节省投资，减少染菌机会；（2 2）要保证发酵罐（种子罐）罐体和有关管道都可）要保证发酵罐（种子罐）罐体和有关管道都可用蒸气进行灭菌；用蒸气进行灭菌；（3 3）各发酵罐（种子罐）的排气管和罐底排污管不）各发酵罐（种子罐）的排气管和罐底排污管不能相互连接在一条总管道上；能相互连接在

13、一条总管道上；（4 4）要避免冷凝水排入已灭菌的发酵罐和空气过滤）要避免冷凝水排入已灭菌的发酵罐和空气过滤器中；器中；（5 5）在空气过滤器和发酵罐之间应装有单向阀；）在空气过滤器和发酵罐之间应装有单向阀；（6 6）蒸汽总管道应安装疏水阀、减压阀和安全阀。）蒸汽总管道应安装疏水阀、减压阀和安全阀。消灭管道死角消灭管道死角管道连接的死角管道连接的死角A A 螺纹连接螺纹连接B B 阀兰连接阀兰连接C C 焊接焊接种子罐放料管的死角种子罐放料管的死角种子罐放料管的死角种子罐放料管的死角管道的死角管道的死角管道的死角管道的死角蒸汽流加糖贮罐发酵罐死角蒸汽发酵罐发酵罐补料罐死角发酵工厂车间布置的特点发

14、酵工厂车间布置的特点发酵工厂车间管道布置，除了必须遵守一发酵工厂车间管道布置，除了必须遵守一般化工厂管道设计原则，还必须考虑发酵般化工厂管道设计原则，还必须考虑发酵工厂对工厂对无菌要求的特殊性无菌要求的特殊性。 1 1、选择恰当的管材和阀门、选择恰当的管材和阀门管材管材输送腐蚀性较强的介质（氨水、酸、碱）时最输送腐蚀性较强的介质（氨水、酸、碱）时最好用不锈钢管。好用不锈钢管。阀门阀门用于发酵罐的阀门一般有截止阀、闸阀、针形用于发酵罐的阀门一般有截止阀、闸阀、针形阀和橡皮隔膜阀。阀和橡皮隔膜阀。截止阀截止阀截止阀截止阀截止阀截止阀截止阀截止阀（A A） 安装时尽可能将阀座一侧与罐相连，安装时尽可

15、能将阀座一侧与罐相连，而阀杆一侧不与罐相连。而阀杆一侧不与罐相连。（B B） 阀芯最好用聚四氟乙烯垫圈。阀芯最好用聚四氟乙烯垫圈。（C C） 必要时阀座上另外安装小边阀。必要时阀座上另外安装小边阀。截止阀截止阀截止阀上安装小边阀截止阀上安装小边阀发发酵酵罐罐流流 加加 糖糖 管管蒸蒸汽汽管管针型阀针型阀针型阀针型阀针型阀针型阀一般由一般由不锈钢制成，适用于小流量不锈钢制成，适用于小流量的调节。的调节。例如：用于例如：用于取样、接种和补料取样、接种和补料的管道上。的管道上。橡皮隔膜阀橡皮隔膜阀橡皮隔膜阀橡皮隔膜阀橡皮隔膜阀橡皮隔膜阀（A A） 橡皮隔膜阀具有橡皮隔膜阀具有严密可靠、阀杆不与严密可

16、靠、阀杆不与物料接触物料接触的优点。的优点。（B B） 但所用的橡皮隔膜必须但所用的橡皮隔膜必须耐高温耐高温。闸阀闸阀闸阀闸阀大口径的大口径的空气管和蒸汽罐空气管和蒸汽罐一般用闸阀。一般用闸阀。 2 2、选择正确的管道连接、选择正确的管道连接（1 1）焊接）焊接（2 2）法兰连接）法兰连接（3 3）螺纹连接）螺纹连接 3 3、合理布置管道、合理布置管道（1 1）尽量减少管道。）尽量减少管道。节省投资节省投资减少阻力减少阻力减少染菌机会减少染菌机会能够能够合并的管道能够可合并后再与发酵罐连接合并的管道能够可合并后再与发酵罐连接。流流加加物物料料连连消消进进料料空空气气流流加加液液氨氨（2 2）保

17、证蒸汽能够到达所需灭菌的地方保证蒸汽能够到达所需灭菌的地方。（A A）该安装蒸汽管道的地方必须）该安装蒸汽管道的地方必须安装蒸汽管道安装蒸汽管道；（B B）该排汽的地方）该排汽的地方必须有排汽口必须有排汽口。发发酵酵罐罐流流加加碱碱蒸蒸汽汽管管蒸蒸汽汽管管取取样样（3 3）有些管道不能连接在一条总管上。）有些管道不能连接在一条总管上。目的在于防止目的在于防止污染的污染的“连锁反应连锁反应”。例如：例如：排气管道排气管道排污管道排污管道排排 气气 总总 管管排排 污污 总总 管管放放 料料放放 料料 4 4、注意消除各种死角、注意消除各种死角死角死角是指灭菌时因某些原因使温度达不到或不是指灭菌时

18、因某些原因使温度达不到或不易达到的局部位置易达到的局部位置。（1 1）管道连接方式或精度上的死角）管道连接方式或精度上的死角（2 2）管道设计不合理存在死角）管道设计不合理存在死角蒸蒸 汽汽发发酵酵罐罐种种子子罐罐去去1 1# #发发酵酵罐罐去去2 2# #发发酵酵罐罐总总糖糖管管蒸蒸汽汽管管分分配配管管作业作业1 1、管道连接的方法有哪几种？发酵车间的车间最好、管道连接的方法有哪几种？发酵车间的车间最好采用哪一种？为什么？采用哪一种？为什么？2 2、为了节省管道，对于一个发酵罐来说，是否所有、为了节省管道，对于一个发酵罐来说，是否所有进料管（包括补料管）都可以合并为一条总管再与进料管（包括补料管）都可以合并为一条总管再与发酵罐连接？对于多个发酵罐来说，是否所有同类发酵罐连接？对于多个发酵罐来说，是否所有同类型的管道都可以连接在一条总管上？为什么？型的管道都可以连接在一条总管上？为什么？3 3、有一个、有一个5m5m3 3的种子罐、一个的种子罐、一个50m50m3 3的发酵罐和一个的发酵罐和一个3 3m m3 3的碱液储罐，假设种子培养和发酵都需要间歇的碱液储罐，假设种子培养和发酵都需要间歇流加碱液调节流加碱液调节PHPH值，若用管道把这三个罐连接起值，若用管道把这三个