华南理工大学发酵工厂设计第八章 管道设计及布置

1、第八章 管道设计与布置主要内容一、车间布置设计的目的、依据与成果二、车间布置设计的原则三、设备设计与选型的原则四、车间布置设计的步骤与方法五、车间布置设计的有关参数与技术六、管道布置设计的意义与步骤七、工艺管道的设计计算八、管道布置设计的原则与任务九、发酵车间管道布置的特点1. 管道布置设计的意义 操作方便性 建设指标的先进性 整齐美观 通风采光 工作量大第一节 概 述2. 管道设计与布置的内容 管道的设计计算 管道的布置第一节 概 述3.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确定管道连接方式确定管道连接方式选阀门和管件

2、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 1. 管子、管件和阀门的选择 公称直径 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，并以Dg表示，其后附加公称直径的尺寸 例如：公称直径为100mm，用Dg100表示 管子的公称直径是指管子的名义直径管子的公称直

3、径是指管子的名义直径，是与管子的，是与管子的外径相近又小于外径的一个数值。只要公称直径一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而不同定，外径也就确定，而内径则根据壁厚不同而不同 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第二节 工艺管道的设计计算 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

4、为若干个规定的压力等级，这种规定的标准压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，以力等级就是公称压力，以PgPg表示表示，其后附加公称压，其后附加公称压力的数值力的数值 例如：公称压力为例如：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

5、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 铸铁管：埋于下地的管道，用于浓硫酸、液碱（常温）及地下污水管。 焊接管：（白铁管、黑铁管、镀锌管）用于供水、煤气、低压蒸汽等，温度低于135。 无缝钢管：用于有压力的场合和易燃、易爆及有害介质。 不锈钢管：用于有压力的场合，易燃、易爆场合，有卫生要求的场合及有害介质和腐蚀性介质 非金属管：用于腐蚀性介质，不适应高温场合。（聚氯乙烯管P.V.C. 聚丙烯管.P.P.) 环氧树脂玻璃钢管，酚醛树脂玻璃钢管等 有色金属管：用于一些特殊场合，深冷、防腐蚀等管

6、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2. 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体速度，应符合流速规定的范围

7、。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。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。一般情况下，很少计算管确定管壁厚度。一般情况下，很少计算管

8、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。3.管子壁厚计算管道的保温、热膨胀及补偿 1.保温的目的保温的目的 a 减少设备和管道向周围环境散发或吸收热量减少设备和管道向周围环境散发或吸收热量而造成能量损失。而造成能量损失。 b 改善劳动保护条件和生产条件。改善劳动保护条件和生产条件。 c 提高设备的防火等级提高设备的防火等级 2. 管道的保温材料要求 （1）保温材料的密度要小、导热系数低。 （2）富有弹性及多孔性、化学性能稳定。 （3）能耐热和耐冷，易于施工并具有足够的机械强度。 （4）不侵蚀金属

9、管道，水分较少，不引出鼠、菌等生物，不污染空气。 （5）就地取材，经济适宜 3. 常用的保温材料常用的保温材料 （1）纤维型：玻璃棉、矿渣棉、岩石棉。（2）发泡型：硅藻土、发泡混凝土、微孔硅酸盐。 （3）泡沫塑料：泡沫玻璃、聚苯乙烯、聚氨基甲酸脂（ 4）多孔颗粒：膨胀珍珠岩、膨胀蛭石、炭化软木 4. 保温范围保温范围 a 凡表面温度高于333K以上的管道，都要保温，以防烫伤。 b 表面温度低于周围空气露点温度。（不保温将在表面产生凝结水） c 若管道内介质温度降低使流动困难，或者产生冷凝液使管道产生腐蚀者皆应保温。（若必要可加蒸汽伴管，再外加绝热层） d 由于环境温度影响，可能使管道内介质汽化

10、而影响生1. 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起来，使之形成一条完整连贯的生产工艺流程第三节 管道布置设计2. 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的要求，满足生产需要和工艺设备的要求，便于安装、检修和操作管理便于安装、检修和操作管理；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，安装费用低，检修，安装费用低，检修安装方便，操作人员容易掌握管道的排列和操作；安装方便，操作人员容易掌握管道的排列和操作；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、楼板底或柱子

11、沿墙、楼板底或柱子的成排安装法的成排安装法；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；分层分层布置时，大管径、热介质、气体、保温和布置时，大管径、热介质、气体、保温和无腐蚀的管道在上；小管径、液体、不保温、无腐蚀的管道在上；小管径、液体、不保温、冷介质和有腐蚀性介质的管道在下；冷介质和有腐蚀性介质的管道在下；管径大的、常温的、支管少的，不常检修的和管径大的、常温的、支管少的，不常检修的和无腐蚀性介质的管道靠墙；无腐蚀性介质的管道靠墙；管径小的，热力管管径小的，热力管道、常检修的、支管多的和有腐蚀性介质管道道、常检修的、支管多的和有腐蚀性介质管道靠外靠外；管道穿过楼板、墙壁时

12、，管道穿过楼板、墙壁时，应预留孔，穿过楼板应预留孔，穿过楼板或墙壁的管道，其阀兰或焊口不得位于楼板或或墙壁的管道，其阀兰或焊口不得位于楼板或墙壁之中；墙壁之中；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腐蚀性介质管道的阀兰不得位于通道上空上空；阀门和就地阀门和就地仪表的安装高度应满足操作和仪表的安装高度应满足操作和检查的方便检查的方便；室外室外架空管道的走向宜平行于厂区干道和架空管道的走向宜平行于厂区干道和建筑物建筑物；不锈钢管道不得与碳钢支

13、架或管托架长期不锈钢管道不得与碳钢支架或管托架长期直接接触，以免直接接触，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，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埋地管的安装深度应在冰冻线以下。3. 发酵工厂车间管道布置的特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

14、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。合理布置管道合理布置管道（1）尽量减少管道，可节省投资，减少染菌机会；（2）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；（3）各发酵罐（种子罐）的排气管和罐底排