医院医用气体管路的设计计算(2024年)

医院医用气体管路的设计计算

关键词：Medicalgas医用气体Pipingdesign管道设计

本文依据GB50751-2025《医用气体工程技术规范》、GB50333-2025《医院干净手术部建筑技术规范》、

YFB001-《军队医院干净手术部建筑技术规范》等现行国家标准和专业标准设计了一套医用气体管路计算用

表一一《管道最大许用流量表》和《管道尺寸选择表》，可供医用气体工程有关人员参考.

InthisdisquisitionIbringforwardasetofdesignedtables.Theycanbeusedfortodesignmedicalgaspipeline

systeminnosocomialmedicalzone.Thispapergiveareference（oengineeringandtechnicalpersonnel.

1前言

本文所说的“医疗区域”是指门诊部、急救部、手术部、医技部、住院部、妇产科、生殖中心、牙科等

干脆为病人服务的场所。

一个完整的医用气体供应系统一般由气源、输气管路（由管子、阀门、减压器、终端设备等组成）、监

测报警装置等部分组成。其中医用氧气站、医用空气站、医用真空站等出于平安和集中管理等缘由往往不设

置在医疗区域内，它们供应的医用气体是通过输气干管输送到各医疗区域的。各医疗区域的管路系统与输气

干管相连接的总管上一般都装有区域总阀、二级减压箱和区域总压报警装置。用气量较少的氧化亚氮、二氧

化碳、医用氮气、氧气、室气等医用气体一般是由设置在医疗区域旁边的气体汇流排供应的。这些气体是手

术部、妇产科专用的，具运用压力可在气体汇流排内干脆调定。医拧区域的管路系统由区域总阀起先，到终

端设备结束。它不包括输气干管，但包括从气体汇流排到医疗区域的输气管路。

医用气体管路计算包括医用氧气、氧化亚氮（笑气）、氧气、医用氮气、医用空气、二氧化碳、医用真

空和麻醉废气排放管路的计算。计算的内容包括两个方面：

（1）.在已知气体种类、压力、流量的状况下，求所须要的管径；

（2）.在已知气体种类、压力、管径的状况下，求管子允许的最大流量。

本文具体介绍了《管道最大设计流量表》和《管道尺寸选择表》的编制方法以及它们在医用气体管路计

算中的运用。

2设计假定

2.1设计压力

计算管子内径时，正压气体取气体终端处的额定压力：真空管道取管道内的平均压力.

例如真空泵抽气口处肯定压力为0.04MPa（即真空压力为0.06MPa）,吸引终端处肯定压力为0.06UPa（即

真空压力为O04MPa）,则P=0.05MPao

对采纳抽风机排放麻醉废气的系统，排气管内的气体压力为负压，抽风机处的气体压力最低。麻醉废气

排放终端处的肯定压力应为0.085MPa（即真空压力为0.015MPa）,麻醉废气排放终端本身造成的负压损失见

表1,排气管路造成的负压损失若为0.013MPa,则抽风机进口处的肯定压力不应高于

P=0.085-0.002-0.013=0.07MPa。计算时排气管内的气体压力取中值:

P=（0.085+0.07）/2=0.0775MPao

麻醉或呼吸废气排放系统终端在设计流量下的压力损失表1

麻醉或呼吸峻气排放系统设计流量（L/min）允许真空压力损失（MPa）

W800.001

高流量排放系统

2500.002

W500.001

低流量排放系统

2250.002

0

手术部医用气体管路计算___________________________________________

对采纳引射式麻醉废气扑放终端的系统，引射器后排气管内的混合气体应为正压。为保证废气能顺当排

入大气，排气管出口处肯定压力不应小于P=o.105MPa。

计算管子壁厚时，正压气体管道取平安阀的开启压力；真空管道取外压0.LVPa。

2.2设计流量

GB50751《医用气体工程技术规范》规定的终端组件处的额定压力和设计流量见表2：

GB5O333《医院干净手术部建筑技术规范》规定的终端玉力和单嘴流量见表3。

医用气体终端组件处的设计参数表2

医用气体种类终端压力(表压，MPa)终端组件的设计流量(L/min)

手术室、笑气麻醉点100

医用氧气0.4

牙科及其它10

氧化亚氮0.4全部15

手术室20

医疗空气0.4重症、高护、新生儿病房60

其它病房、床位10

牙科空气0.5550

器械空气、医用氮气0.8全部350

二氧化碳0.4全部20

大手术80

医用真空-0.04

小手术、病房、床位40

牙科真空-0.015300

0.4待产、分娩、复原、产后275

氧化亚氮/氧气混合气

(0.35)牙科及其它2()

二氧化碳/氧气混合气0.4(0.35)全部20

医用氮/氧混合气0.4(0.35)重症病房100

麻醉或呼吸废气排放-0.015全部50〜80

注：1.上表中气体压力允许的最大偏差为：().354党训%：0.4%)8MPa：0.8*6MPa：

2.在运用现场配制混合气时，与氧气混合的其它气体的压力应低于氧气压力0.05〜0.08MPa,

这些气体的终端压力应为0.35MPa。

终端压力和单嘴流量表3

气体种类单嘴压力(MPa)单嘴流量(L/min)同时运用率(为)

氧气0.40-0.4510〜8050〜100

氧化亚氮0.40〜0.45450〜100

压缩空气0.45~0.96080

负压吸引-0.03〜-0.0730100

氧气0.35-0.401580

二氧化碳0.35〜0.401030

氮气0.9-0.9523010〜60

治疗区域的专用气源、区域总管、支管按公式(3.1)计算气体流量：

Q=S[Qa+Qb(n-1)n]---------(2.1)

式中：

Q一一气源、气体总管、支管的计算流量(L/min);

Qa——终端处的额定流量(L/min),按GB50751附录B取侑:

1

手术部医用气体管路计算

Qb——终端处的计算平均流量（L/min）,按GB50751附录B取值；

n——由该气源、该总管、该支管供气的床位数或计算单元数；

n——同时运用系数，按GB50751附录B取值。

2.3设计温度

医疗区域的气体管路一般在吊顶、夹层里走，没有空调。所以管道内气体的设计温度取35℃（夏天）。

2.4流速限制

依据GB5O333《医院干净手术部建筑技术规范》规定，管内气体流速不得大于10m/so

2.5允许的压力损失

GB50751规定：医用气体管路系统在终端设计压力、流量下的压力损失应符合表4的规定。

医用气体管路系统在终端设计压力、流量下的压力损失表4

医用氧气、医疗空气、与氧气在运用处器械空气、

气体种类医用真空

氧化亚氮、二氧化碳混合的医用气体氮气

设计流量下的终端压力-0.04〜

0.4〜0.50.31-0.390.7〜1.0

（MPa）-0.087

气源或减压箱出口压力-0.06-

0.4〜0.50.36-0.450.75〜1.0

（MPa）-0.087

设计允许压力损失-0.013-

0.050.050.05~0.2

（MPa）0.02

YY/T0I87《医用中心供氧系统通用技术条件》规定：“在运用流量条件下，最远管道的压力损失不应超

过10%。”

YFB00I《军队医院干净手术部建筑技术规范》的规定见表5。

标准压力和允许压力损失表5

允许压力损失

气体名称标准压力P（MPa）

最大长度（MPa）单位长度（Pa/m）

氧气0.50.05（或10%P）230

二氧化碳0.50.05（或10%P）230

氮气1.00.05（或10%P）230

压缩空气0.50.05（或10%P）230

真空吸引-0.050.005（或10%P）80

美国好用管道工程设计准则规定：氧气、二氧化碳及压缩空气管路单位长度的压力损失不超过230Pa/m；

氮气管路单位长度的压力损失不超过460Pa/m；负压吸引管路单位长度的压力损失不超过UOPa/mo

对于正压气体管路，最大计算长度Lmax上的压力损失若限制在0.05MPa（对器械空气和氮气为0.IMPa）,

单位长度的压力损失若限制在230Pa/m（对器械空气和氮气为460Pa/m），则管路的最大计算长度可达到217m。

对于医用真空管路，最人负压损失若限制在0.013MPa,单位长度的负压授失若限制在60Pa/m,则管路的

最大计算长度也可达到217nu

对于负压废气排放管路，最大负压损失若限制在0.013Mpa（此外，抽风机供应的负压还要克服麻醉废气

排放终端造成的负压损失），单位长度的负压损失若限制在60Pa/m,则管路的最大计算长度也可达到217m。

这里所谓的“计算长度”是指一条管路中管子的总长度和该管路中管件、阀门的当量长度之和。最大计

算长度是指同一种气体的管路，'从医疗区域总阀起到气体终端止'的各条管路中流程最长的一条管路的计

算长度。管件、阀门的当量长度见表6。

2

手术部医用气体管路计算

a值和C值表8

气体种类q*100(kgf.s/m2)Yo(kgf/m3)a

氧气2.2621.4292172.21366.9

僦化亚氮1.5721.97825312722.4

医疗空气1.941.2931939.31442.4

牙科空气1.9421.2931939.81440.7

器械空气1.9461.2931940.81437.8

引射排废气1.9341.2931937.81446.9

氮气1.8721.2511875.21445.8

福:气2.3771.7812594.21621.3

氮气2.0710.179446.62186.6

二氧化碳1.5751.9772531.12716.8

医用真空1.9331.2931937.61447.3

牙科真空1.9341.2931937.71447

真空抽废气1.9341.2931937.71447

B值表9

气体种类Pi=230Pa/m时Pi=460Pa/m时

氧气0.2270.412

氧化亚氮0.2540.377

医用空气0.2960.439

牙科空气0.2960.439

器械空气0.2960.439

引射排废气0.2960.44

氮气0.3010.448

M气0.2500.372

氨气0.6841.017

二氧化碳0.2540.377

3.2验算

验算雷诺数上述公式运用的前提是雷诺数Re在10"以下，雷诺数的计算公式为：

Re=4yQ/(ngcln)------(3.4)

式中：

Y----管道内气体的重度(kgf/n?)；

Q一—通过管段的气体体积流量(m'/s)；

d——管道内径(m)；

n---气体在设计温度下的动力黏度(kgf•s/m2)o

当取压缩气体的设计温度为35c时，依据志向气体状态方程可算得：

y=8.8636Pyo：Q=0.1128Q.)/P

代入上式得：

Re=0.129834y(.Qo/(dn)

式中：

Yo----0℃时一大气压气体的重度(kgf/m，)；

Qo----0C时一大气压气体的流量(mVs)；

d----管道内径(m)；

4

手术部医用气体管路计算___________________________________________

n一—气体在设计温度下的动力黏度(kgf-s/n)2)。

将Qo的单位由位/s换成L/min(IL/min=0.000017m3/s),d的单位由(m)改为mm,则

Re=0.0021639YOQO/(dn)

或Re=CQo/d----------(3.5)

式中：

U=0.0021639Y«/n,见表8。

Yo------0"C时一大气压气体的重度(kgf/m’)：

Qo------00C时一大气压气体的流量(L/min)；

d------管道内径(mm)o

当知道气体种类、流量和管径后，可按3.5式计算出管内气体流淌的雷诺数，Re不能大于10工

验算流速管道内气体的流速V不应大于10m/s。

V=4Q/(五d2)

式中：

V——管道内气体的流速(m/s)；

Q一—通过管段的气体体积流量(m7s)；

d——管道内径(m)o

因Q=QoPoT/(PT。)，当T=35℃=308°K；To=273°K；P0=0.IMPa时，

V=0.1436475Qo/(Pd2)

将Qu的单位由m'/s换成L/min(IL/min=0.000017mJ/s),d的单位由(m)改为(mm),则

2

V=2.394Qo/(Pd)----------(3.6)

式中：

V一一管道内气体的流速(m/s)；

0(i------0C时一大气压气体的流量(L/min)；

d------管道内径(mm)；

P——计算截面上气体的肯定压力(MPa)。

当知道气体的流量、压力和管径后，可通过3.6式计算出管内气体的流速，V不应大710mo

3.3已知气体种类、压力和流量，求管径

3.3.1受阻力损火限制的管径

首先依据管路最大计算长度上允许的压力损失计算出单位管长允许的压力损失Pi(Pa/m),再算出3.2

式的系数k,便可利用3.2式算出管径。式中的k值也可从表7中选取。

对•于负压系统(包括医用真空系统和真空泵麻醉废气排放系统)，假如气体的主要成分为空气，若将最大

负压损失限制在0013MPa以内,并取Pi=60Pa/mo则

d仁2.077Qo0-37/P021----------(3.7)

式中：

Qo------0"C时一大气压气体的流量(L/min)；

P一—管道内气体肯定压力的平均值(MPa)。

医用真空系统和负压麻醉废气排放系统如允许Pi=UOPa/m,则

d〜1.829Qo037/P0-21----------(3.8)

3.3.2受最大流速限制的管径

当丁=35℃,管内气体流速V=10m/s时：

d=(0.24QO/P)"5----------(3.9)

式中：

d------管道内径(nun)；

Qo——0℃时一大气压气体的流量(L/min)：

P一一计算截面上气体的肯定压力(MPa)。

5

手术部医用气体管路计算___________________________________________

当气体种类、流量和肯定压力确定之后，可由(3.2)式、(3.7)式和(3.8)式计算管道内径d,同

时按(3.5)式和(3.6)式分别计算对应的雷诺数Re和流速V,当V>10时改用(3.9)式计算道内径d。

3.3.3管子壁厚的计算

医用气体一般在常温下工作，管子设计壁厚I按下式计算：

t=ts+Cl+C2+C3

式中：

ts——计算厚度(mm)o它是管子承受内压所需的壁厚。

Ci------管材壁厚负偏差(mm)；

C2------腐蚀裕量(mm)；

C3------工艺减薄量(mm)0

(1).管子承受内压所需的壁厚(ts)

医用气体是低压气体，一般ts/D<1/6,此时ts的计算公式为：

ts=PD/(2[0]6+0.8P)

式中：

P------设计压力(MPa)；

D——管子外径(mm)；

[0]一一管材在设计温度下的许用应力(MPa)；

4)-----焊缝系数。

设计压力--般应取平安阀的开启压力。平安阀的开启压力取为管内气休最高工作压力的1.1倍。

医用气体管道材料的许用应力见表10。

管道材料在常温下的许用应力表10

管道材料ob(MPa)平安系数6［。］(MPa)

镀锌焊接钢管3353112

不锈钢5204137

TP2M(软态)2057.6541.2

TP2Y2(半硬态)25055()

TP2Y(硬态)3153.2563

焊缝系数：无缝管取6=1;直缝焊接管取小=0.8；螺旋缝焊接管取6=0.6。

(2).管材的壁厚负偏差

无缝管材的壁厚负偏差G见表11。

⑶.腐蚀裕量

纯铜管在大气中和纯净医用气体中的年腐蚀速度很小(V0.05mm)；

不锈钢：C=0；

无缝管材的壁厚负偏差G表11

品种壁厚t(mm)一般级偏差(%t)较高级偏差(%t)

镀锌焊接钢管2〜6-12.5

W3-14-10

冷拔不锈钢管

>3-10-10

热轧不锈钢管W15-12.5-12.5

流体输送铜管0.6〜6-10

(4).工艺减薄量

①.当管子的弯曲半径R符合表12规定并R>3.5D时，可不考虑弯曲，艺减薄量。即光管的C3=0。

6

手术部医用气体管路计算

②.当管子上车有螺纹时，C3即为螺纹深度。常用管螺纹尺寸见表13。

管子的弯曲半径表12

弯曲前管子的壁厚弯曲半径R

1.06tR26DN

1.08t6DNAR25DN

1.14t5DN>R24DN

1.25t4DN>R23DN

注:DN一—公称直径

管子、管件、阀门的公称直径系列表13

公称直径管螺纹公称直径管螺纹公称直径DN管螺纹公称直径管螺纹

DN(mm)尺寸DN(mm)尺寸(mm)尺寸DN(mm)尺寸

6151/23211/46521/2

81/4203/44011/2803

103/82515021004

(5).管子承受外压所须要的壁厚

依据Bresse-Bryan公式，当管长远大于管子外径，波形数取n=2时，管子的失稳临界外压为：

Per=2.19E(T/2R0)3

式中：

E一一材料的弹性模量(MPa)；

T——管壁的有效厚度(名义厚度扣除厚度Cl、C2、C3),(mm)；

RO----管子的外半径(mm)o

取失稳平安系数m=3时，管子的外压P应满意：PWPcr/3的要求。由此可得负压吸引管的最小壁厚

计算公式：

T=4)D------(3.10)

式中：

山七(1.37P/E)°弋

D----管子的外径(mm)o

当取管子的外压P=O.DIpa,温度为20℃时，系数中见表14。

由表16可知，估算时可表6=0.011,即(3.10)式可简化为：

T=0.011D

式中：D一—管子的外径(mm)。

系数W表14

管子材料E(MPa)力

碳钢192X1030.00894

不锈钢195X1010.00889

纯铜110X1030.01076

【管子壁厚计算示例】

7

手术部医用气体管路计算

TP2Y2铜管壁厚(mm)表15

铜管设计压力：0.55MPa设计压力：1.IMPa

外径设计厚度计算厚度负偏差腐蚀余量设计厚度计算厚度负偏差腐蚀余量

681.00.0440.100.8561.()0.0870.100.813

6101.00.0550.100.8451.00.1090.100.791

6121.00.0660.100.8341.20.1310.120.949

6161.00.0880.100.8121.20.1740.120.906

4)221.20.1200.120.9601.20.240.120.840

3281.20.1530.120.9271.50.3050.151.045

小351.20.1920.120.8881.50.3820.150.968

4)441.20.2410.120.8391.50.4800.150.870

6551.50.3010.151.0492.00.6000.201.200

6701.50.3830.150.9672.00.7630.201.037

6851.50.4650.150.8852.00.9270.200.873

4)1052.50.5750.251.6752.51.1450.251.105

不锈钢管壁厚(mm)表16

不锈钢设计压力:0.55MPa设计压力:1.IMPa

管外径设计厚度计算厚度负偏差设计余量设计厚度计算厚度负偏差设计余量

<1)81.00.0160.100.8841.00.0320.100.868

由101.00.0200.100.8801.00.0400.100.860

巾121.00.0240.100.8761.00.0480.100.852

6140.60.0280.060.5120.60.0560.060.484

0200.60.0400.060.5000.60.0800.060.460

6260.80.0520.080.6680.80.1040.080.616

小35：.00.0700.100.8301.()0.1400.100.760

6401.00.0800.100.8201.00.1600.100.740

65000.1000.100.8001.00.2000.100.700

6671.20.1300.120.9501.20.2680.120.812

“761.50.1520.151.1981.50.3040.151.046

d)1021.50.2040.151.1461.50.4080.150.942

3.3.4管子尺寸的规格化

计算出所需的管子内径d和设计壁厚t后，应将它们诜整为市场供应的管子规格。须要用管件连接的管

子，其直径还要调整到公称直径系列中来。

管道直径之所以要选择表17的优先数值，是因为它们是与管件、阀门的规格相配套的。医用气体系统常

用的管子品种、规格见表18、表19和表20。

铜管通径的优先选用系列表17

通径铜管外径通径铜管外径通径铜管外径通径铜管外径

DN64)8DN154)16DN32635DN65670

DN8610DN20622DN40644DN804)85

DN10(1)12DN254)28DN50小55DN100(t)105

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手术部医用气体管路计算

常用铜管和不锈钢管的规格和内径（mm）表18

公称无氧铜管薄壁不锈钢管

外径规格内径规格内径插接用管内径对接用管内径

DN668X166(I)8X16668X16668X166

DN8<l>10Xl68(1)10X168610X1684)10X168

DN104)12X14)10*12X1.269.64>12X14)104)12X14)10

DN154〉16X1忙4巾16X1.2613.6(i)14X0.64)12.8618X1.5615

DN20(1)22X1.2619.6(1)22X1.2(H9.6620X0.6618.8625X1.54)22

DN25(1)28X1.2325.6628X1.5625026X0.8324.4032X1.5329

DN324)35X1.2632.6(1)35X1.5632635X14)334)38X1.5635

DN40<1>44X1.26由44X1.5*414)4OX14)384>45X1.5力42

DN504)55X1.54)52655X2<|>514)50Xl6484>57X1.5<|>54

DN65670X1.54)67670X2666(1)67X1.2664.676X2.5671

DN80685XL54)82685X24)814)76X1.5673力89X2.5684

DN1004)105X2.54)1006105X2.54)1004>102X1.56996108X3.5101

常用镀锌钢管规格尺寸表19常用PVC-U管规格尺寸表20

通径夕卜径壁厚内径每米重规格夕卜径壁厚内径

mmmmmmmmkg/mmmmmmmmm

DN610.226.20.430

DN813.52.58.50.713020X220216

DN1017.22.512.20.953025X225221

DN1521.32.815.71.335032X232228

DN2026.92.821.31.739040X240236

DN2533.73.227.32.503050X250246

DN3242.43.535.43.479063X2.5632.558

DN4048.33.541.34.006075X2.9752.969.2

DN5060.33.852.75.475090X3.5903.583

DN6576.1468.17.3540110X3.91103.9102.2

DN8088.9480.98.6606125X4.41254.4116.2

DN100114.34106.311.2500140X4.91404.9130.2

DN125139.7