第五章食品工厂管路设计

1、第五章第五章 管路设计管路设计第一节第一节 管路设计标准化与管材选择管路设计标准化与管材选择第二节第二节 给水管道计算及水泵选择给水管道计算及水泵选择第三节第三节 蒸汽管道计算与选择蒸汽管道计算与选择第四节第四节 车间水、汽总管确定车间水、汽总管确定第五节第五节 管道附件、连接及管道补偿管道附件、连接及管道补偿第六节第六节 管道保温与标志管道保温与标志第七节第七节 管路设计管路设计第八节第八节 管道安装与试验管道安装与试验 食品工厂生产过程中各种物料、蒸汽、水及气体都要用管路来食品工厂生产过程中各种物料、蒸汽、水及气体都要用管路来输送输送，设，设备与设备间的相互备与设备间的相互连接连接要依靠管

2、路。管路设计是食品工厂设计的一个重要依靠管路。管路设计是食品工厂设计的一个重要组成部分。管路设计合理性，不仅关系到建设指标的先进合理性，也要组成部分。管路设计合理性，不仅关系到建设指标的先进合理性，也关系到生产操作能否正常进行及厂房各车间布置是否整齐美观和通风采关系到生产操作能否正常进行及厂房各车间布置是否整齐美观和通风采光是否良好等。因此，对于乳品厂、饮料厂、光是否良好等。因此，对于乳品厂、饮料厂、啤酒厂等食品厂成套设备啤酒厂等食品厂成套设备进行工艺设计时，特别是在施工图设计阶段，进行工艺设计时，特别是在施工图设计阶段，管路设计工作量最大管路设计工作量最大、花、花时间最多。所以，时间最多。所

3、以，搞好管路计算与设计和管道安装具有十分重要的意义。搞好管路计算与设计和管道安装具有十分重要的意义。第一节第一节 管路设计标准化与管材选择管路设计标准化与管材选择 为了便于管道的设计、选用及成批管件生产，降低生产成本和便于互换，国为了便于管道的设计、选用及成批管件生产，降低生产成本和便于互换，国家制定了管件标准。家制定了管件标准。 标准化的最基本参数就是标准化的最基本参数就是公称直径公称直径和和公称压力公称压力。 1. 1. 公称直径公称直径 又称通称直径、公称通径。又称通称直径、公称通径。是为了使管子、法兰和阀门等连接是为了使管子、法兰和阀门等连接尺寸统一，将管子和管道用的零部件直径加以标准

4、化以后的标准直径。尺寸统一，将管子和管道用的零部件直径加以标准化以后的标准直径。公称公称直径以直径以DgDg表示，后附直径尺寸。例如：公称直径为表示，后附直径尺寸。例如：公称直径为100mm100mm，用，用Dgl00Dgl00表示。表示。 公称直径是管子的名义直径，不是管子内径，也不是管子外径，而是与管子公称直径是管子的名义直径，不是管子内径，也不是管子外径，而是与管子的外径相近又小于外径的一个数值。管子的公称直径一定，管子的外径也就的外径相近又小于外径的一个数值。管子的公称直径一定，管子的外径也就确定了，而管子的内径则根据壁厚不同而不同。如确定了，而管子的内径则根据壁厚不同而不同。如Dg1

5、50Dg150无缝钢管，其外径都无缝钢管，其外径都是是159mm159mm，但壁厚有，但壁厚有4.5mm4.5mm和和6.0mm6.0mm管子，则内径分别为管子，则内径分别为150mm150mm和和147mm147mm。一、管路设计标准化一、管路设计标准化v对于铸铁管和一般钢管，由于壁厚变化不大，采用对于铸铁管和一般钢管，由于壁厚变化不大，采用Dg叫法。对于管壁变化幅度叫法。对于管壁变化幅度较大的管道较大的管道（水泥管），一般不采用水泥管），一般不采用Dg法法表示，而用表示，而用“外径壁厚外径壁厚”表示。无缝表示。无缝钢管就是一个例子，同一外径的无缝钢管，它的壁厚有好几种规格，这样就没钢管就是

6、一个例子，同一外径的无缝钢管，它的壁厚有好几种规格，这样就没有一个合适的尺寸可以代表内径。所以，一般如：外径为有一个合适的尺寸可以代表内径。所以，一般如：外径为57mm、壁厚为、壁厚为4mm的无缝钢管，可采用的无缝钢管，可采用“D574或或57574”表示。表示。v对于法兰或阀门来说，它们的公称直径是指与它们相配的管子的公称直径。例对于法兰或阀门来说，它们的公称直径是指与它们相配的管子的公称直径。例如公称直径为如公称直径为200mm的管法兰，或公称直径为的管法兰，或公称直径为200mm的阀门，指的是连接公的阀门，指的是连接公称直径为称直径为200mm的管子用的管法兰或阀门。管路的各种附件和阀门

7、的公称直的管子用的管法兰或阀门。管路的各种附件和阀门的公称直径，一般都等于管件和阀门的实际内径。径，一般都等于管件和阀门的实际内径。v管子直径单位除用管子直径单位除用mm以为，工厂有时也用吋、分标示，这是英制单位。以为，工厂有时也用吋、分标示，这是英制单位。1吋管吋管子即为子即为Dg26. 2.公称压力公称压力 管道及管件所承受的压力被人为的分成若干个规定的压力等级，管道及管件所承受的压力被人为的分成若干个规定的压力等级，这种规定的管这种规定的管道和管件的标准压力等级道和管件的标准压力等级称为管道称为管道公称压力公称压力。以。以Pg表示，其后附加压力数值。例如：公表示，其后附加压力数值。例如：

8、公称压力为称压力为25105pa用用Pg25表示。表示。 公称压力的数值，是指的管内工作介质温度在公称压力的数值，是指的管内工作介质温度在0120范围内的最高允许工作压力。一范围内的最高允许工作压力。一旦工作介质温度高于旦工作介质温度高于120 ，由于材料机械强度随温度升高而降低，其允许最大工作压力，由于材料机械强度随温度升高而降低，其允许最大工作压力应适当降低。应适当降低。 在选择管道及管件时，应把管道的工作压力调整到与其接近的标准公称压力等级，然后根在选择管道及管件时，应把管道的工作压力调整到与其接近的标准公称压力等级，然后根据据D Dg g和和PgPg就可以选择标准管道及管件，同时选择合

9、适的密封结构及密封材料。就可以选择标准管道及管件，同时选择合适的密封结构及密封材料。 按照规定，低压管道公称压力分为按照规定，低压管道公称压力分为2.5105pa、 6105pa 、10105pa 、16105 pa 四四级；中压管公称压力分为级；中压管公称压力分为25105pa、 40105pa 、64105pa、 100105pa 四级；高四级；高压管公称压力分为压管公称压力分为160105pa、 200105pa 、250105pa 、300105pa 四级。四级。二、管道材料的选择二、管道材料的选择 常用管道材料有普通碳钢、合金钢、不锈钢、铜、铝、铸铁以及非金常用管道材料有普通碳钢、合

10、金钢、不锈钢、铜、铝、铸铁以及非金属材料。属材料。表表4-23 4-23 常用管材常用管材 介质名称介质名称 介质参数介质参数 适用管材适用管材备备 注注 蒸汽蒸汽 蒸汽蒸汽 热水、凝结水热水、凝结水 压缩空气压缩空气 压缩空气压缩空气 压缩空气压缩空气 给水、煤气给水、煤气 给水、煤气给水、煤气 排水排水 排水排水 真空真空 果汁，糖液、奶油果汁，糖液、奶油 盐溶液盐溶液 氨液氨液 酸、碱液酸、碱液P784.8kPa P=8831275.3 kPaP784.8 kPa埋地埋地 埋地埋地焊接钢管焊接钢管无缝钢管无缝钢管焊接钢管焊接钢管紫铜管、塑料管紫铜管、塑料管焊接管焊接管无缝钢管无缝钢管镀锌

11、焊接钢管镀锌焊接钢管铸铁管铸铁管铸铁管、石棉水泥管铸铁管、石棉水泥管铸铁管、陶瓷管，钢筋混凝土管铸铁管、陶瓷管，钢筋混凝土管焊接钢管焊接钢管不锈钢管、聚氯乙烯管不锈钢管、聚氯乙烯管不锈钢管不锈钢管无缝钢管无缝钢管 Dg80以上以上 Dgl50以上以上1.钢管钢管 (1)无缝钢管无缝钢管 材料为碳钢，输送带压力物料、蒸汽、压缩空气等，如果温度超材料为碳钢，输送带压力物料、蒸汽、压缩空气等，如果温度超过过435，则须用合金钢管，按照压力不同可选用不同壁厚的钢管。无缝钢，则须用合金钢管，按照压力不同可选用不同壁厚的钢管。无缝钢管分热轧和冷拉两种。热轧无缝钢管外径为管分热轧和冷拉两种。热轧无缝钢管外径

12、为32600mm，壁厚，壁厚2550mm。冷拉钢管外径为冷拉钢管外径为4150mm，壁厚为，壁厚为112mm。标注方法是。标注方法是“外径外径壁厚壁厚”。如如453.5表示钢管外径为表示钢管外径为45mm，壁厚为，壁厚为3.5 mm，内径为，内径为38mm。 (2)电焊钢管电焊钢管 螺旋电焊钢管：螺旋电焊钢管：是用碳钢板条卷制，连续螺旋焊接而成，壁厚是用碳钢板条卷制，连续螺旋焊接而成，壁厚68mm。用。用于大口径于大口径(大于大于200mm)低温低压管道，按公称直径标注。低温低压管道，按公称直径标注。 钢板卷管：钢板卷管：材料为碳钢板卷制，直缝焊接，壁厚材料为碳钢板卷制，直缝焊接，壁厚812

13、mm，用于大口径，用于大口径(大于大于600mm)低温低压管道，按公称直径标注，一般由安装单位在现场制低温低压管道，按公称直径标注，一般由安装单位在现场制作。作。w 双面埋弧螺旋钢管无缝钢管 精密热轧钢管 3.有色金属管有色金属管 (1)铜管：紫铜管与黄铜管多用于制造换热设备，也用于低温管道、仪表铜管：紫铜管与黄铜管多用于制造换热设备，也用于低温管道、仪表的测压管线或传送有压力的流体的测压管线或传送有压力的流体(如油压系统、润滑系统如油压系统、润滑系统)。当温度大于。当温度大于250时不宜在压力下使用。时不宜在压力下使用。 (2)铝管铝管 铝管系拉制而成的无缝管，常用于输送浓硝酸、醋酸等物料，

14、铝管系拉制而成的无缝管，常用于输送浓硝酸、醋酸等物料，或用做换热器，但铝管不能抗碱。在温度大于或用做换热器，但铝管不能抗碱。在温度大于160时不宜在压力下操时不宜在压力下操作，极限工作温度为作，极限工作温度为200。 紫铜管、黄铜管和铝管的规格均为紫铜管、黄铜管和铝管的规格均为“外径外径壁厚壁厚”。紫铜管黄铜管黄铜管 铝管方铝管冷流体冷流体t1t2热流体热流体T1T2套套 管管翅片管翅片管衬塑管衬塑管4.非金属管非金属管 非金属材料的管道种类很多，常见的有塑料、硅酸盐材料、非金属材料的管道种类很多，常见的有塑料、硅酸盐材料、石墨、工业橡胶、非金属衬里材料等。石墨、工业橡胶、非金属衬里材料等。(

15、1)硅酸盐材料管硅酸盐材料管 有陶瓷管、玻璃管、水泥管等。陶瓷管、玻璃管耐有陶瓷管、玻璃管、水泥管等。陶瓷管、玻璃管耐腐蚀性能强，缺点是耐压低，性脆易碎。钢筋混凝土管、石棉水泥管腐蚀性能强，缺点是耐压低，性脆易碎。钢筋混凝土管、石棉水泥管用于室外排水管道。管内试验压力：混凝土管用于室外排水管道。管内试验压力：混凝土管0.3105Pa；重型钢筋；重型钢筋混凝土管混凝土管1105Pa。公称内径：混凝土管。公称内径：混凝土管75450mm，厚度，厚度2567mm；轻型钢筋混凝土管；轻型钢筋混凝土管100 1800mm，厚度，厚度25140mm；重型钢筋混凝土管中重型钢筋混凝土管中 3001550 m

16、m，厚度，厚度58157mm，按公称内，按公称内径标注。径标注。(2)塑料管塑料管 输送温度在输送温度在60以下的腐蚀性介质可用硬聚氯乙烯管、聚氯乙烯管或聚氯乙烯以下的腐蚀性介质可用硬聚氯乙烯管、聚氯乙烯管或聚氯乙烯卷管卷管(用板料卷制焊接用板料卷制焊接)。市购硬聚氯乙烯管的公称通径。市购硬聚氯乙烯管的公称通径Dg6400mm，壁厚为，壁厚为612mm，按照，按照“外径外径壁厚壁厚”标注。常温下轻型管材的工作压力不超过标注。常温下轻型管材的工作压力不超过2.5105Pa，重型管材重型管材(管壁较厚管壁较厚)工作压力不超过工作压力不超过6105Pa。 除硬聚氯乙烯管以外，塑料管还有用软聚氯乙烯塑

17、料、酚醛塑料、尼龙除硬聚氯乙烯管以外，塑料管还有用软聚氯乙烯塑料、酚醛塑料、尼龙1010管、聚四氟管、聚四氟乙烯、铝塑复合材料等制成的管材。乙烯、铝塑复合材料等制成的管材。(3)橡胶管橡胶管 耐酸碱，抗蚀性好，有弹性可任意弯曲。一般用作临时管道及某些管道的挠性耐酸碱，抗蚀性好，有弹性可任意弯曲。一般用作临时管道及某些管道的挠性件，不作为永久管道。件，不作为永久管道。(4)复合管复合管耐酸碱，抗蚀性好，有弹性可任意弯曲。耐酸碱，抗蚀性好，有弹性可任意弯曲。第二节第二节 给水管道的计算及水泵选择给水管道的计算及水泵选择1.管径管径D的的确定确定 (1)计算法计算法 有下列计算公式有下列计算公式 式

18、中 D 管道设计断面处的计算内径(m)； Q 通过管道设计断面的水流量(m2s)； F 管道设计断面的面积(m2)； v 管道设计断面处的水流平均速度(ms)。vDFvQ24vQvQD128. 14一、给水管道的计算一、给水管道的计算对于对于Dg300的钢管和铸铁管，考虑新管用旧后的锈蚀、沉的钢管和铸铁管，考虑新管用旧后的锈蚀、沉垢等情况，应加垢等情况，应加1mm作为管内径，而后再查管子的规格，作为管内径，而后再查管子的规格，选用最相近的管子。选用最相近的管子。在设计时，在设计时，选用的流速选用的流速v 过小，则需较大的管径，管材用量过小，则需较大的管径，管材用量多，投资费用大；若设计时选多，

19、投资费用大；若设计时选 用的流速较大，则管道的压用的流速较大，则管道的压头损失太大，动力消耗大，能源浪费。因此，在确定管径时，头损失太大，动力消耗大，能源浪费。因此，在确定管径时，应选取应选取适当的流速适当的流速。根据长期工业实践的经验，找到了不同。根据长期工业实践的经验，找到了不同介质较为合适的常用流速，见表介质较为合适的常用流速，见表424。表表4-24 管道输送常用流速管道输送常用流速 介质名称介质名称 管管 径径 流速流速(ms)介质名称介质名称 管管 径径 流速流速(ms) 水、冷冻水水、冷冻水Dg1550Dg50以上以上蛇盘管蛇盘管 0.51.00.82.00.1饱和蒸汽饱和蒸汽

20、Dg1520 Dg2532 Dg40 1015 1520 2025自流凝结水自流凝结水Dg15180.10.2 Dg5080 Dg100150 20302530 压缩空气压缩空气小于小于Dg50Dg2550 1015 4.0 真空真空 Dgl540 8.0 煤气煤气Dg70100 6.0 Dg50100 10余压冷凝水余压冷凝水Dgl520Dg2532 0.5 0.7车间风管车间风管 干管干管 支管支管 812 28Dg4050Dg7080 1.0 1.6车间排水车间排水 暗沟暗沟明沟明沟 0.64.0 0.42.0(2)查表法查表法 根据给水钢管根据给水钢管(水、煤气管水、煤气管)水力计算表

21、水力计算表(表表425)，其中有，其中有Q(qv)、Dg、v、i 4个参数，只要知道其中任意个参数，只要知道其中任意3个数值，个数值，就可从表中查到剩下的一个需求参数。就可从表中查到剩下的一个需求参数。该表是按清水、水温为该表是按清水、水温为10，并且考虑了垢层厚度为，并且考虑了垢层厚度为0.5mm的情况算得。水的黏滞性与水的温度有负相关的关的情况算得。水的黏滞性与水的温度有负相关的关系，故系，故i与水温也为负相关。但因自来水水温与与水温也为负相关。但因自来水水温与10相差不相差不大，故一般均可不考虑这项微小的影响。大，故一般均可不考虑这项微小的影响。表表4-25 给水钢管给水钢管(水、煤气管

22、水、煤气管)水力计算表水力计算表注：表中单位：流量注：表中单位：流量qv为为L/s，流速，流速v为为ms，单位管长水头损失，单位管长水头损失i为为mmH2Om。2.阻力计算 (1)沿程水头损失h1 水在沿着管子计算内径D和单位长度水头损失i(又叫水力坡度)不变的匀直管段全程流动时，为克服阻力而损失的水头，叫沿程水头损失 h1 (m)。 当v1.2ms时式中 i单位管长的水头损失(mmm)， Q流量(m3s)； L管长(m)， v流速(ms)； D管子的计算内径(m)。当v1.2ms时式中，Q、i、L、v、D含义同上式，K为修正系数(参见表426)。表表4-26 当当v 1.2ms时的修正系数时

23、的修正系数K值值(2)局部水头损失局部水头损失h2 水流经过断面面积或方向发生改变从而引起速度发生突变的地方水流经过断面面积或方向发生改变从而引起速度发生突变的地方(如如阀门、缩节、弯头等阀门、缩节、弯头等)时，所损失的水头，叫局部水头损失时，所损失的水头，叫局部水头损失h2 (m)。它可用局部阻力。它可用局部阻力系数系数来计算，这叫精确计算法，亦可用沿程水头损失乘上一个经验系数的方法，来计算，这叫精确计算法，亦可用沿程水头损失乘上一个经验系数的方法，这叫概略算法。概略算法较简便，在工程计算中用得较多。这叫概略算法。概略算法较简便，在工程计算中用得较多。 精确算法：计算公式为精确算法：计算公式

24、为 式中式中 局部阻力系数局部阻力系数(参见表参见表427)； v流速流速(ms)； g重力加速度重力加速度(9.81ms2)。表表427 局部阻力系数局部阻力系数概略算法概略算法(常用常用)：其计算公式为其计算公式为 生活给水管网生活给水管网 h2(2030)h1式中式中 h1沿程水头损失沿程水头损失(m)。 生产给水管网生产给水管网 h220h1 消防给水管网消防给水管网 h210hl 生活、生产、消防合用管网生活、生产、消防合用管网 h220h1 (3)总水头损失总水头损失H2(m) 水在流动过程中，用于克服阻力而损耗的水在流动过程中，用于克服阻力而损耗的(机械机械)能，叫总水头损失。能

25、，叫总水头损失。精确算法：公式为精确算法：公式为概略算法：公式为概略算法：公式为H2hlh2h1(0.10.3)h1(1.1l.3)h1二、水泵的选择二、水泵的选择水泵的选择是根据流量水泵的选择是根据流量Q和扬程和扬程H两个参数进行的。两个参数进行的。 1.定定Q值值 无水箱时，设计采用秒流量无水箱时，设计采用秒流量Q。 有水箱时，采用最大小时流量计算。有水箱时，采用最大小时流量计算。 2.定扬程定扬程H 计算公式为计算公式为 HH1H2H3H4 式中式中 H1几何扬程几何扬程(从吸水池最低水位至输水终点的净几何高差从吸水池最低水位至输水终点的净几何高差)； H2阻力扬程阻力扬程(为克服全部吸

26、水、压水、输水管道和配件之总阻力所耗的水头为克服全部吸水、压水、输水管道和配件之总阻力所耗的水头)； H3设备扬程设备扬程(即输水终点必需的流出水头即输水终点必需的流出水头)；H4扬程余量扬程余量(一般采用一般采用23m)。第三节第三节 蒸汽管道计算与选择蒸汽管道计算与选择v水和蒸汽最大差别是：水和蒸汽最大差别是：1m3水在任何压力下，只要在水在任何压力下，只要在4时其重量时其重量基本上是基本上是1t；而；而1m3蒸汽的重量，则随蒸汽的压力大小而变化，所以，蒸汽的重量，则随蒸汽的压力大小而变化，所以，同一管道，同一流速，在不同蒸汽压力下，每小时流过的蒸汽重量同一管道，同一流速，在不同蒸汽压力下

27、，每小时流过的蒸汽重量不同。不同。v表表428中只列出中只列出6种压力下的流量和阻力，其流速范围为种压力下的流量和阻力，其流速范围为2040ms。从表中可看出：在不同蒸汽压下，虽然管道和流速相同，。从表中可看出：在不同蒸汽压下，虽然管道和流速相同，但流量和阻力不同。例如在但流量和阻力不同。例如在588 kPa(6kgfcm2)压力下的压力下的323.5管管道，在流速为道，在流速为20ms时，流量为时，流量为0.13 th；当在；当在883 kPa下，流速下，流速仍为仍为20 ms时，流量却为时，流量却为0.18 th。两种压力下的阻力分别为。两种压力下的阻力分别为97mmH2Om及及135mm

28、H2Om(1mmH2O9.8Pa)。表表428 428 饱和水蒸汽管阻力计算饱和水蒸汽管阻力计算1.有关蒸汽管阻力计算的几个公式有关蒸汽管阻力计算的几个公式 (1)在相同压力下，流速与流量及阻力的关系在相同压力下，流速与流量及阻力的关系(与水相同与水相同) 计算公式是计算公式是例例 894的蒸汽管道，在的蒸汽管道，在588kPa表压下，当流速为表压下，当流速为20ms时的流量为时的流量为1.34th，阻力为，阻力为22mmH2Om。试问流速在。试问流速在40ms时的流量和阻力各为多少时的流量和阻力各为多少? 解：解： 答：流速在答：流速在40ms时的流量和阻力分别为时的流量和阻力分别为2.68

29、th和和88mmH2Om。(2)在管径不同，流速相等时，流量变化与管道半径平方成正比，即 式中 d1，d2两根不等径管道的直径(m或mm)； Q1，Q2两根不等径管道中流体的流量(m3h或th)。 (3)管径、流速相同，在不同压力下，流量计算用下式计算式中 p1，p2两根等径管道中的蒸汽表压(kPa)； Q1，Q2两根等径管道中的蒸汽流量(m3h或th)。阻力计算用下式计算：例 323.5蒸汽管道，在表压588 kPa，流速20ms时，流量为0.13 th，阻力为97mmH2Om。试问蒸汽表压在883kPa，流速为20ms时的流量和阻力各为多少? 解：表压为883kPa时的流量Q1为Q1=（8

30、83+98）/（883+98）0.13=0.186（T/h）表压为883kPa时的阻力i1为：i2=（883+98）/（883+98） 97=138.7（mmH2O） 2.利用表4-28来选择管径 以下举例说明选择过程。例例 现需要选一条蒸汽管道，其通过的蒸汽表压力为现需要选一条蒸汽管道，其通过的蒸汽表压力为588kPa，流量为，流量为2th，输送路程为输送路程为50m，允许降低压力，允许降低压力49kPa，试问管径应选多大，试问管径应选多大? 解：假定局部阻力占沿程阻力的解：假定局部阻力占沿程阻力的100，则可按，则可按50m的的1倍倍(即即100m)管长来管长来计算每米允许的压力降计算每米

31、允许的压力降(即每米管子所允许的阻力大小即每米管子所允许的阻力大小)。由题中可知，输送。由题中可知，输送路程的允许压力降为路程的允许压力降为49kPa，即允许压力降为，即允许压力降为5mH2O5000mmH2O。由。由此可得管道每米允许阻力为此可得管道每米允许阻力为5000/10050(mmH2Om)。 查表查表4-28，在蒸汽压为，在蒸汽压为588kPa的一组里查满足流量为的一组里查满足流量为2th、阻力在、阻力在50mmH2Om左右的管径。在表左右的管径。在表4-28中查得中查得894管道在流速管道在流速32ms时，时，其流量为其流量为2.14th，阻力为，阻力为56mmH2Om，这与本题

32、要求很接近，所以选，这与本题要求很接近，所以选用用894的无缝钢管。的无缝钢管。第四节第四节 生产车间水、汽等总管的确定生产车间水、汽等总管的确定总管管径的确定可按两种方法进行：总管管径的确定可按两种方法进行：根据生产车间耗根据生产车间耗水水(或耗汽等或耗汽等)高峰期时的消耗量来计算管径；高峰期时的消耗量来计算管径；按生产按生产车间耗水车间耗水(或耗汽等或耗汽等)高峰时同时使用的设备及各工种的高峰时同时使用的设备及各工种的管径截面积之和来计算。目前一般采用后一种方法，管径截面积之和来计算。目前一般采用后一种方法，优点是计算简单方便，余量较大，比较适合工厂的生优点是计算简单方便，余量较大，比较适

33、合工厂的生产实际。产实际。具体做法是，根据产品生产方案，绘制车间用水具体做法是，根据产品生产方案，绘制车间用水(或用汽等或用汽等)操作图表，操作图表，寻找同时最大耗水、耗汽的设备，由于设备上的进水、汽管管径是寻找同时最大耗水、耗汽的设备，由于设备上的进水、汽管管径是固定的。所以，进入生产车间的水管或蒸汽管的总管内径，其平方固定的。所以，进入生产车间的水管或蒸汽管的总管内径，其平方值应等于高峰期各同时用水或用汽之管道内径的平方和。根据算出值应等于高峰期各同时用水或用汽之管道内径的平方和。根据算出的内径再查标准管型即可。厂区总管亦可按此法进行计算：的内径再查标准管型即可。厂区总管亦可按此法进行计算

34、：D总总2=d12+d22+di2+dn2第五节第五节 管道附件、管道连接及管道补偿管道附件、管道连接及管道补偿一、管道附件v管路中除管子以外，为满足工艺生产和安装检修需要，管路管路中除管子以外，为满足工艺生产和安装检修需要，管路中还有许多其他构件，如短管、弯头、三通、异径管、法兰、中还有许多其他构件，如短管、弯头、三通、异径管、法兰、盲板、阀门等，我们通常称这些构件为盲板、阀门等，我们通常称这些构件为管路附件管路附件，简称，简称管件管件和和阀件阀件。v管路附件是组成管路不可缺少的部分。管路附件可以使管路管路附件是组成管路不可缺少的部分。管路附件可以使管路改换方向、变化口径、连通、分流、调节和

35、切换管路中流体改换方向、变化口径、连通、分流、调节和切换管路中流体等，使管路的安装和检修变得更加方便。等，使管路的安装和检修变得更加方便。 1.弯头弯头 弯头是用来改变管路走向的附件。常弯头是用来改变管路走向的附件。常用的有用的有90、45、180弯头。弯头。180弯头又称弯头又称U形弯管，在冷库冷排和管式热形弯管，在冷库冷排和管式热交换器中用得较多。其他还有根据工艺配交换器中用得较多。其他还有根据工艺配管需要的特定角度弯头。管需要的特定角度弯头。 2.三通三通 当一条管路与另一条管路相连通或当一条管路与另一条管路相连通或管路需要有旁路分流时，其接头处的管件管路需要有旁路分流时，其接头处的管件

36、称为三通。根据接入管的角度不同，有正称为三通。根据接入管的角度不同，有正接三通和斜接三通。按入口的口径大小差接三通和斜接三通。按入口的口径大小差异分为等径三通、异径三通等。除常见的异分为等径三通、异径三通等。除常见的三通管件外，还有四通、五通、异径斜接三通管件外，还有四通、五通、异径斜接五通等。五通等。3.短接管和异径管短接管和异径管 当管路装配中短缺一小段，或当管路装配中短缺一小段，或因检修需要在管路中设置一小段可拆的管段，因检修需要在管路中设置一小段可拆的管段，经常采用短接管。它是一短段直管，有的带连经常采用短接管。它是一短段直管，有的带连接头接头(如法兰、丝扣等如法兰、丝扣等)。 将两个

37、不等管径和管口连通起来的管件称为异径将两个不等管径和管口连通起来的管件称为异径管，通常叫大小头，用于连接不同管径的管子。管，通常叫大小头，用于连接不同管径的管子。4.法兰、活络管接头和盲板法兰、活络管接头和盲板 法兰、活络管接头是法兰、活络管接头是连接管件。活络管接头大多用于管径不大连接管件。活络管接头大多用于管径不大(100mm)的水煤气钢管。绝大多数钢管管道的水煤气钢管。绝大多数钢管管道采用法兰连接。盲板就是实心法兰，用来封闭采用法兰连接。盲板就是实心法兰，用来封闭管端或为清理和检修需要设置盖板。管端或为清理和检修需要设置盖板。5.阀门 阀门在管道中用来调节流量，切断或切换管道，或对管道起

38、安全、控制作用。阀门的选择是根据工作压力、介质温度、介质性质(黏度、固体颗粒大小、腐蚀性)和操作要求(启闭或调节等)进行的。 (1)旋塞旋塞 旋塞具有结构简单，外形尺寸小，启闭迅速，操作方便，管路旋塞具有结构简单，外形尺寸小，启闭迅速，操作方便，管路阻力损失小的特点。但不适于控制流量，不宜使用在压力较高、温度较阻力损失小的特点。但不适于控制流量，不宜使用在压力较高、温度较高的流体管道和蒸汽管道中；可用于压力和温度较低的流体管道中，也高的流体管道和蒸汽管道中；可用于压力和温度较低的流体管道中，也适用于介质中含有晶体和悬浮物的流体管道中。使用介质：水、煤气、适用于介质中含有晶体和悬浮物的流体管道中

39、。使用介质：水、煤气、油品、黏度低的介质。油品、黏度低的介质。 (2)截止阀截止阀 截止阀具有操作可靠，容易密封，容易调节流量和压力，耐截止阀具有操作可靠，容易密封，容易调节流量和压力，耐最高温达最高温达300的特点。缺点是阻力大，杀菌蒸汽不易排掉，灭菌不完的特点。缺点是阻力大，杀菌蒸汽不易排掉，灭菌不完全，不得用于输送含晶体和悬浮物的管道中。常用于水、蒸汽、压缩空全，不得用于输送含晶体和悬浮物的管道中。常用于水、蒸汽、压缩空气、真空、油品介质。气、真空、油品介质。(3)闸阀闸阀 闸阀阻力小，没有方向性，不易堵塞，适用于不沉淀物料管路。闸阀阻力小，没有方向性，不易堵塞，适用于不沉淀物料管路。一

40、般用于大管道中作启闭阀。使用介质：水、蒸汽、压缩空气等。一般用于大管道中作启闭阀。使用介质：水、蒸汽、压缩空气等。(4)隔膜阀隔膜阀 隔膜阀结构简单，密封可靠，便于检修，流体阻力小，适用于隔膜阀结构简单，密封可靠，便于检修，流体阻力小，适用于输送酸性介质和带悬浮物质流体的管路，特别适用于发酵食品，但所输送酸性介质和带悬浮物质流体的管路，特别适用于发酵食品，但所采用的橡皮隔膜应耐高温。采用的橡皮隔膜应耐高温。(5)球阀球阀 球阀结构简单，体积小，开关迅速，阻力小，常用于食品生产中球阀结构简单，体积小，开关迅速，阻力小，常用于食品生产中罐的配管中。罐的配管中。(6)针形阀针形阀 针形阀能精确地控制

41、流体流量，在食品工厂中主要用于取样管针形阀能精确地控制流体流量，在食品工厂中主要用于取样管道上。道上。(7)止回阀止回阀 止回阀靠流体自身的力量开闭，不需要人工操作，其作用是阻止流体倒流。止回阀靠流体自身的力量开闭，不需要人工操作，其作用是阻止流体倒流。止回阀也称单向阀。止回阀也称单向阀。(8)安全阀安全阀 在锅炉、管路和各种压力容器中，为了控制压力不超过允许数值，需要安在锅炉、管路和各种压力容器中，为了控制压力不超过允许数值，需要安装安全阀。安全阀能根据介质工作压力自动启闭。装安全阀。安全阀能根据介质工作压力自动启闭。(9)减压阀减压阀 减压阀的作用是自动地把外来较高压力的介质降低到需要压力

42、。减压阀适减压阀的作用是自动地把外来较高压力的介质降低到需要压力。减压阀适用于蒸汽、水、空气等非腐蚀性流体介质，在蒸汽管道中应用最广。用于蒸汽、水、空气等非腐蚀性流体介质，在蒸汽管道中应用最广。(10)疏水器疏水器 疏水器的作用是排除加热设备或蒸汽管路中的蒸汽凝结水，同时能阻止疏水器的作用是排除加热设备或蒸汽管路中的蒸汽凝结水，同时能阻止蒸汽的泄漏。蒸汽的泄漏。(11)蝶阀蝶阀 碟阀又称翻板阀，结构简单，外形尺寸小，是用一个可以在管内转动的圆碟阀又称翻板阀，结构简单，外形尺寸小，是用一个可以在管内转动的圆盘盘(或椭圆盘或椭圆盘)来控制管道启闭的。由于蝶阀不易和管壁严密配合，密封性差，仅来控制管

43、道启闭的。由于蝶阀不易和管壁严密配合，密封性差，仅适用于调节管路流量。在输送水、空气和煤气等介质的管道中较常见，用于调节适用于调节管路流量。在输送水、空气和煤气等介质的管道中较常见，用于调节流量。流量。铸钢闸阀铸钢闸阀 铸钢闸阀铸钢闸阀夹套铸钢法兰截止阀 截止阀截止阀真空蝶阀真空蝶阀 L21WL21W型节流阀型节流阀 三通旋塞阀三通旋塞阀 活接弯头活接弯头 活接大小头活接大小头 快装弯头快装弯头 快装四通快装四通 快装三通快装三通 焊接弯头焊接弯头 不锈钢卫生卡箍不锈钢卫生卡箍 活接大小头活接大小头 快装弯头快装弯头 快装四通快装四通 焊接三通焊接三通 球阀球阀Q41FQ41F截止阀截止阀J4

44、1H 15 J41H 15 蝶阀蝶阀D343H 40-2000 D343H 40-2000 闸阀闸阀Z41H 15-450 Z41H 15-450 止回阀止回阀H44H 40-300H44H 40-300轴向型内压式波纹补偿器轴向型内压式波纹补偿器不锈钢内螺纹球阀不锈钢内螺纹球阀 二、管道连接二、管道连接管路的连接包括管道与管道的连接、管道与各种管件、阀件及设备接口等处的管路的连接包括管道与管道的连接、管道与各种管件、阀件及设备接口等处的连接。连接。1.法兰连接法兰连接 是一种可拆式的连接。也叫法兰盘连接或管接盘连接。由法兰盘、是一种可拆式的连接。也叫法兰盘连接或管接盘连接。由法兰盘、垫片、螺

45、栓和螺母等零件组成。法兰盘与管道是固定在一起的。法兰与管道垫片、螺栓和螺母等零件组成。法兰盘与管道是固定在一起的。法兰与管道的固定方法很多，常见的有以下几种。的固定方法很多，常见的有以下几种。(1)整体式法兰整体式法兰：管道与法兰盘连成一体，常用于铸造管路及铸造的机器、设备：管道与法兰盘连成一体，常用于铸造管路及铸造的机器、设备接口和阀门等。在腐蚀性强的介质中可采用铸造不锈钢或其他铸造合金及有接口和阀门等。在腐蚀性强的介质中可采用铸造不锈钢或其他铸造合金及有色金属铸造整体法兰。色金属铸造整体法兰。(2)搭焊式法兰：搭焊式法兰：管道与法兰盘是采用搭焊方式固定，也叫平焊法兰。管道与法兰盘是采用搭焊

46、方式固定，也叫平焊法兰。(3)对焊法兰对焊法兰 又叫高颈法兰，它的根部有一较厚的过渡区，这种法兰的强度和又叫高颈法兰，它的根部有一较厚的过渡区，这种法兰的强度和刚度交好，改善了法兰的受力情况。刚度交好，改善了法兰的受力情况。(4)松套法兰：又称活套法兰，法兰盘与管道不直接固定，在管端焊一个钢环，法兰压紧钢环使之固定。(5)螺纹法兰：这种法兰与管道的固定是可拆的结构。法兰盘的内孔有内螺纹，而在管端车制相同的外螺纹，利用螺纹的配合加以固定。法兰连接整体法兰松套法兰螺纹法兰不同链接形式的法兰盘表435 法兰连接垫圈材料 介介 质质 最大工作压力最大工作压力(kPa) 最高工作温度最高工作温度() 垫

47、圈材料垫圈材料 水、中性盐溶液水、中性盐溶液 196.133 588.399 980.665 4903.325 120 60 150 300 浸渍纸板浸渍纸板 软橡胶软橡胶 软橡胶软橡胶 石棉橡胶石棉橡胶 水蒸气水蒸气 147.1 196.133 1471 3922.66 110 120 200 300 石棉纸石棉纸 纤维纸垫片纤维纸垫片 浸渍石棉纸板浸渍石棉纸板 石棉橡胶石棉橡胶 空气空气 588.399 980.665 60 150 中硬度弹性橡胶中硬度弹性橡胶 耐热橡胶耐热橡胶2.螺纹连接螺纹连接 螺纹连接大多用于自来水管路、生活用水管路和机器润滑油管路中。螺纹连接大多用于自来水管路、生

48、活用水管路和机器润滑油管路中。这种连接方法可以拆卸，但不如法兰连接那样方便，密封可靠性也较低。因这种连接方法可以拆卸，但不如法兰连接那样方便，密封可靠性也较低。因此，使用压力和使用温度不宜过高，多用于水、煤气管的连接。此，使用压力和使用温度不宜过高，多用于水、煤气管的连接。3.焊接连接焊接连接 用焊接的方法将管道和各管件、阀门直接连成一体，是不可拆连接。用焊接的方法将管道和各管件、阀门直接连成一体，是不可拆连接。但连接密封性好，结构简单，便于安装，给清洗检修工作带来不便。焊缝焊但连接密封性好，结构简单，便于安装，给清洗检修工作带来不便。焊缝焊接质量的好坏，直接影响连接强度和密封质量。可用接质量

49、的好坏，直接影响连接强度和密封质量。可用X光拍片和试压方法检光拍片和试压方法检查。查。4.其他连接其他连接 除上述常见的除上述常见的3种连接外，还有承插式连接、填料涵式连接、简便种连接外，还有承插式连接、填料涵式连接、简便快接式连接等。快接式连接等。管道连接器三、管道的补偿三、管道的补偿 管路在输送热介质时管路在输送热介质时(如蒸汽、冷凝水、过热水等如蒸汽、冷凝水、过热水等)会受热膨胀，输送冷介质时会受冷收缩，会受热膨胀，输送冷介质时会受冷收缩，因此应考虑管路的冷热伸长量的补偿问题。管路受热伸长量可按下式计算：因此应考虑管路的冷热伸长量的补偿问题。管路受热伸长量可按下式计算： LL(t1t2)

50、 式中式中 材料线膨胀系数材料线膨胀系数(参见表参见表436)； L热伸长量热伸长量(m)； L管路长度管路长度(m)； t1输送介质的温度输送介质的温度(K)； t2管路安装时空气的温度管路安装时空气的温度(K)。表表436 436 各种材料的线膨胀系数表各种材料的线膨胀系数表 管子材料管子材料 值值m(mK) 管子材料管子材料 值值m(mK) 镍镍 钢钢 镍铬钢镍铬钢 碳素钢碳素钢 不锈钢不锈钢 铝铝 13.110-6 11.710-6 11.710-6 10.310-6 8.410-6 铁铁 铜铜 铸铸 铁铁 青青 铜铜 聚氯乙烯聚氯乙烯 12.3510-6 15.9610-6 11.0

51、10-6 1810-6 710-6 从计算公式可以看出，管路的热伸长量从计算公式可以看出，管路的热伸长量L与管长、温度差成正比。与管长、温度差成正比。在弯管处可以自行补偿一部分伸长的变形，但对较长管路是不够的，在弯管处可以自行补偿一部分伸长的变形，但对较长管路是不够的，须设置须设置补偿器补偿器来进行补偿。如果达不到合理的补偿，管路的热伸长来进行补偿。如果达不到合理的补偿，管路的热伸长量会产生很大内应力，导致管架或管路变形损坏。常见的补偿器有量会产生很大内应力，导致管架或管路变形损坏。常见的补偿器有n型、型、型、波型、填料式几种型、波型、填料式几种(图图4-23)。其中，波型补偿器用在管径。其中

52、，波型补偿器用在管径较大的管路中，较大的管路中，n型和型和型补偿器制作方便，在蒸汽管路中采用较为型补偿器制作方便，在蒸汽管路中采用较为普遍，填料式多用于铸铁管路和其他脆性材料管路中。普遍，填料式多用于铸铁管路和其他脆性材料管路中。a. n型 b. 型 c. 波型 d.填料式图图4-23 补偿器补偿器第六节第六节 管道保温与标志管道保温与标志一、管道保温 管路保温目的是使管内输送介质不受外界温度的影响而改变管路保温目的是使管内输送介质不受外界温度的影响而改变介质的状态，不冷却、不升温。管路保温采用保温材料包裹介质的状态，不冷却、不升温。管路保温采用保温材料包裹管外壁的方法实现。常用导热性差保温材

53、料，如管外壁的方法实现。常用导热性差保温材料，如毛毡、石棉、毛毡、石棉、玻璃棉、矿渣棉、珠光砂、其他石棉水泥制品玻璃棉、矿渣棉、珠光砂、其他石棉水泥制品等。管路保温等。管路保温层厚度根据管路介质热损失允许值层厚度根据管路介质热损失允许值(蒸汽管道每米热损失许蒸汽管道每米热损失许用范围见表用范围见表4-37)和保温材料导热性能经计算确定和保温材料导热性能经计算确定(表表4-38和和表表4-39)。表表4-37 4-37 蒸汽管道每米热损失允许范围蒸汽管道每米热损失允许范围JJ(msK)(msK) 公称直径公称直径 管内介质与周围介质之温度差管内介质与周围介质之温度差(K) 45 75 125 1

54、75 225 Dg25 Dg32 Dg40 Dg50 Dg70 Dgl00 Dgl25 Dg150 0.570 0.671 0.750 0.775 0.916 1.163 1.29l 1.419 0.488 0.558 0.621 0.698 0.775 0.930 1.008 1.163 0.473 0.521 0.568 0.605 0.651 0.791 0.861 0.930 0.465 0.505 0.544 0.565 0.623 0.733 0.798 0.864 0.459 0.497 0.528 0.543 0.594 0.698 0.750 0.827表表4-38 部分保温

55、材料的导热系数部分保温材料的导热系数表表4-39 管道保温厚度选择管道保温厚度选择(mm) 名名 称称 导热系数导热系数J(msK) 名名 称称 导热系数导热系数J(msK) 聚氯乙烯聚氯乙烯 聚苯乙烯聚苯乙烯 低压聚乙烯低压聚乙烯 高压聚乙烯高压聚乙烯 松木松木 0.163 0.981 0.297 0.254 0.0700.105 软木软木 锅炉煤渣锅炉煤渣 石棉板石棉板石棉水泥石棉水泥 0.0410.064 0.1880.302 0.116 0.349保温材料导热系数保温材料导热系数 J/(msK) 蒸汽温度蒸汽温度 (K) 管道直径管道直径(Dg) 50 70100 1252002503

56、00 0.087 0.093 0.105 373 473 573 40 50 60 50 60 70 60 70 80 70 80 90注：在注：在263283K范围内一般管径的冷冻水范围内一般管径的冷冻水(盐水盐水)管保温采用管保温采用50mm厚聚乙烯泡沫塑料双合管。厚聚乙烯泡沫塑料双合管。 在保温层施工中，必须使被保温的管路周围充分填满保温层，保温在保温层施工中，必须使被保温的管路周围充分填满保温层，保温层要均匀、完整、牢固。保温层的外面还应采用石棉水泥抹面，层要均匀、完整、牢固。保温层的外面还应采用石棉水泥抹面，防止保温层开裂。在有些要求较高的管路中，保温层外面还需缠防止保温层开裂。在有

57、些要求较高的管路中，保温层外面还需缠绕玻璃布或加铁皮外壳，以免保温层受雨水侵蚀而影响保温效果。绕玻璃布或加铁皮外壳，以免保温层受雨水侵蚀而影响保温效果。二、管路的标志二、管路的标志 食品工厂生产车间需要的管道较多，一般有水、蒸汽、真空、压食品工厂生产车间需要的管道较多，一般有水、蒸汽、真空、压缩气和各种物料流体等管道。为了区分各种管道，往往在管道外缩气和各种物料流体等管道。为了区分各种管道，往往在管道外壁涂有各种不同颜色的油漆，既可保护管路外壁不受环境大气影壁涂有各种不同颜色的油漆，既可保护管路外壁不受环境大气影响而腐蚀，同时也用来区别管路的类别，使人们醒目地知道管路响而腐蚀，同时也用来区别管

58、路的类别，使人们醒目地知道管路输送的是什么介质，这就是输送的是什么介质，这就是管路的标志管路的标志。这样，既有利于生产中。这样，既有利于生产中的工艺检查，又可避免管路检修中的错乱和混淆。现将管路涂色的工艺检查，又可避免管路检修中的错乱和混淆。现将管路涂色标志列于表标志列于表4-40中。中。续表续表4-40 管路涂色标志管路涂色标志序序 号号 介质名称介质名称 涂色涂色 管道注字名称管道注字名称注字颜色注字颜色 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 工业水工业水 井水井水

59、生活水生活水 过滤水过滤水 循环上水循环上水 循环下水循环下水 软化水软化水 清净下水清净下水 热循环水热循环水(上上) 热循环回水热循环回水 消防水消防水 消防泡沫消防泡沫 冷冻水冷冻水(上上) 冷冻回水冷冻回水 冷冻盐水冷冻盐水(上上) 冷冻盐水冷冻盐水(回回)低压蒸汽低压蒸汽(13绝对压力绝对压力)中压蒸汽中压蒸汽(1340绝对压力绝对压力)高压蒸汽高压蒸汽(40120绝对压力绝对压力) 过热蒸汽过热蒸汽 蒸汽回水冷凝液蒸汽回水冷凝液 废弃的蒸汽冷凝液废弃的蒸汽冷凝液 空气空气(工艺用压缩空气工艺用压缩空气) 仪表用空气仪表用空气 真空真空 氨气氨气 液氨液氨 煤气等可燃气体煤气等可燃气

60、体 可燃液体可燃液体(油类油类) 物料管道物料管道 绿绿 绿绿 绿绿 绿绿 绿绿 绿绿 绿绿 绿绿 暗红暗红 暗红暗红 绿绿 红红 淡绿淡绿 淡绿淡绿 淡绿淡绿 淡绿淡绿 红红 红红 红红 暗红暗红 暗红暗红 暗红暗红 深蓝深蓝 深蓝深蓝 白白 黄黄 黄黄 紫紫 银白银白 红红 上水上水 井水井水 生活水生活水 过滤水过滤水 循环上水循环上水 循环回水循环回水 软化水软化水 净下水净下水 热水热水(上上) 热水热水(回回) 消防水消防水 消防泡沫消防泡沫 冷冻水冷冻水 冷冻回水冷冻回水 冷冻盐水冷冻盐水(上上) 冷冻盐水冷冻盐水(回回) 低压蒸汽低压蒸汽 中压蒸汽中压蒸汽 高压蒸汽高压蒸汽 过