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1、CHAPTER 9 管管 道道 设设 计计PIPELINE DESIGN 在药品生产中在药品生产中,水、蒸汽以及各种流体物料水、蒸汽以及各种流体物料通常采用管道来输送。管道布置是否合理通常采用管道来输送。管道布置是否合理,不仅不仅影响装置的基建投资影响装置的基建投资,而且与装置建成后的生产、而且与装置建成后的生产、管理、安全和操作费用密切相关。因此管理、安全和操作费用密切相关。因此,管道设管道设计在制药工程设计中占有重要的地位。计在制药工程设计中占有重要的地位。管道设计的内容管道设计的内容 管道设计的基础资料管道设计的基础资料9.1 概述概述 管道设计已具备的基础资料有：管道设计已具备的基础资
2、料有：施工阶段带控制点的工艺流程图施工阶段带控制点的工艺流程图 设备一览表设备一览表 设备的平面布置图和立面布置图设备的平面布置图和立面布置图 定型设备样本或安装图定型设备样本或安装图,非定型设备设计简图和安装图非定型设备设计简图和安装图 物料衡算和能量衡算资料物料衡算和能量衡算资料 水、蒸汽等总管路的走向、压力等情况水、蒸汽等总管路的走向、压力等情况 建建(构构)筑物的平面布置图和立面布置图筑物的平面布置图和立面布置图 与管道设计有关的其它资料与管道设计有关的其它资料,如厂址所在地区的地质、如厂址所在地区的地质、水文资料等。水文资料等。9.1.1管道设计的基础资料管道设计的基础资料管道设计一
3、般包括以下内容：管道设计一般包括以下内容：选择管材选择管材 管路计算管路计算 管道布置设计管道布置设计 管道绝热设计管道绝热设计 管道支架设计管道支架设计 编写设计说明书编写设计说明书 9.1.2管道设计的内容管道设计的内容 公称压力和公称直径是管子、阀门及管件尺寸标准公称压力和公称直径是管子、阀门及管件尺寸标准化的两个基本参数。化的两个基本参数。1.公称压力公称压力 公称压力是管子、阀门或管件在规定温公称压力是管子、阀门或管件在规定温度下的最大许用工作压力度下的最大许用工作压力(表压表压)。公称压力常用符号。公称压力常用符号Pg表示，可分为表示，可分为12级。级。表表9-1 公称压力等级公称
4、压力等级 序号序号 1 12 23 34 45 56 67 78 89 9101011111212 公称公称 压力压力/kgf cm-2 2.52.56 6 1010 16162525 4040 6464 100100 160160 200200 250250 320320 MPa 0.250.25 0.590.59 0.980.98 1.571.57 2.452.45 3.923.92 6.286.28 9.89.8 15.715.7 19.619.6 24.524.5 31.431.4 一、一、公称压力和公称直径公称压力和公称直径区别公称压力与最大压力9.2管道、阀门及管件管道、阀门及管件
5、 2.公称直径公称直径 公称直径是管子、阀门或管件的名义内直径公称直径是管子、阀门或管件的名义内直径，常用符号，常用符号Dg表示，如公称直径为表示，如公称直径为100mm可可表示为表示为Dg100。公称直径并不一定就是实际内径。例如，管公称直径并不一定就是实际内径。例如，管子的公称直径既不是它的外径，也不是它的内子的公称直径既不是它的外径，也不是它的内径，而是小于管子外径的一个数值。管子的公径，而是小于管子外径的一个数值。管子的公称直径一定，其外径也就确定了，但内径随壁称直径一定，其外径也就确定了，但内径随壁厚而变。厚而变。区别公称直径与内外径表表9-2 无缝钢管的公称直径与外径无缝钢管的公称
6、直径与外径 单位：单位：mm 公称直公称直径径 10 1520 25 32 40 50 65 80 100 125 外径外径 1418 25 32 38 455776 89 108 133 壁厚壁厚3 3 33.5 3.5 3.5 3.5 44 4 4 公称直公称直径径 150 175 200 225 250 300 350 400 450 500 外径外径 159 194 219 245 273 325 377 426 480 530 壁厚壁厚 4.5 66 7 88 9 99 9 对法兰或阀门而言，公称直径是指与对法兰或阀门而言，公称直径是指与其相配的管子的公称直径。如其相配的管子的公称直
7、径。如Dg100的管的管法兰或阀门，指的是连接公称直径为法兰或阀门，指的是连接公称直径为100mm的管子用的管法兰或阀门。的管子用的管法兰或阀门。各种管路附件的公称直径一般都等于各种管路附件的公称直径一般都等于其实际内径其实际内径。l 钢管钢管 钢管包括焊接钢管包括焊接(有缝有缝)钢管和无缝钢管两大类。钢管和无缝钢管两大类。焊接钢管：通常由碳钢板卷焊而成，以镀锌管较为焊接钢管：通常由碳钢板卷焊而成，以镀锌管较为常见。焊接钢管的强度低，可靠性差，常用作水、压常见。焊接钢管的强度低，可靠性差，常用作水、压缩空气、蒸汽、冷凝水等流体的输送管道。缩空气、蒸汽、冷凝水等流体的输送管道。无缝钢管可由普通碳
8、素钢、优质碳素钢、普通低合无缝钢管可由普通碳素钢、优质碳素钢、普通低合金钢、合金钢等的管坏热轧或冷轧金钢、合金钢等的管坏热轧或冷轧(冷拨冷拨)而成，其中而成，其中冷轧无缝钢管的外径和壁厚尺寸较热轧的精确。无缝冷轧无缝钢管的外径和壁厚尺寸较热轧的精确。无缝钢管品质均匀、强度较高，常用于高温、高压以及易钢管品质均匀、强度较高，常用于高温、高压以及易燃、易爆和有毒介质的输送。燃、易爆和有毒介质的输送。1.常用管子常用管子 9.2.2 管道管道l 有色金属管有色金属管 在药品生产中，铜管和黄铜管、铅管和铅合金管在药品生产中，铜管和黄铜管、铅管和铅合金管、铝管和铝合金管都是常用的有色金属管。、铝管和铝合
9、金管都是常用的有色金属管。铜管和黄铜管可用作换热管或真空设备的管道铜管和黄铜管可用作换热管或真空设备的管道 铅管和铅合金管可用来输送铅管和铅合金管可用来输送1565%的硫酸的硫酸 铝管和铝合金管可用来输送浓硝酸、甲酸、醋酸铝管和铝合金管可用来输送浓硝酸、甲酸、醋酸等物料。等物料。？1.常用管子常用管子 非金属管非金属管无机非金属管无机非金属管有机非金属管有机非金属管 橡胶管、聚丙橡胶管、聚丙烯管、硬聚氯乙烯管、硬聚氯乙烯管、聚四氟乙烯管、聚四氟乙烯管、耐酸酚醛烯管、耐酸酚醛塑料管、不透性塑料管、不透性石墨管等石墨管等玻璃管、搪玻玻璃管、搪玻璃管、玻璃钢璃管、玻璃钢管、陶瓷管等管、陶瓷管等1.常
10、用管子常用管子 卡套连接卡套连接 常用于小直径常用于小直径(40mm)管道、阀门管道、阀门及管件间的连接，具有连接简单、拆装方便等优及管件间的连接，具有连接简单、拆装方便等优点，常用于仪表、控制系统等管道的连接。点，常用于仪表、控制系统等管道的连接。螺纹连接螺纹连接 常用于小直径常用于小直径(550mm)低压钢管或低压钢管或硬聚氯乙烯管道、管件、阀门间的连接。具有连硬聚氯乙烯管道、管件、阀门间的连接。具有连接简单、拆装方便、成本较低等优点接简单、拆装方便、成本较低等优点,但连接的可但连接的可靠性较差靠性较差,螺纹连接处易发生渗漏螺纹连接处易发生渗漏,因而不宜用作因而不宜用作易燃、易爆和有毒介质
11、输送管道之间的连接。易燃、易爆和有毒介质输送管道之间的连接。2.管道连接管道连接 焊接焊接 药品生产中最常用的一种管道连接方法药品生产中最常用的一种管道连接方法，具有施工方便、连接可靠、成本较低的优点。，具有施工方便、连接可靠、成本较低的优点。凡是不需要拆装的地方，应尽可能采用焊接。所凡是不需要拆装的地方，应尽可能采用焊接。所有的压力管道，如煤气、蒸汽、空气、真空等管有的压力管道，如煤气、蒸汽、空气、真空等管道应尽量采用焊接。道应尽量采用焊接。法兰连接法兰连接 常用于大直径、密封性要求高的管常用于大直径、密封性要求高的管道连接道连接,也可用于玻璃管、塑料管、阀门、管件或也可用于玻璃管、塑料管、
12、阀门、管件或设备之间的连接。法兰连接的优点是连接强度高设备之间的连接。法兰连接的优点是连接强度高,密封性能好，拆装比较方便。缺点是成本较高。密封性能好，拆装比较方便。缺点是成本较高。2.管道连接管道连接 承插连接承插连接 常用于埋地或沿墙敷设的给排水管常用于埋地或沿墙敷设的给排水管,如铸铁管、陶瓷管、石棉水泥管等与管或管件、如铸铁管、陶瓷管、石棉水泥管等与管或管件、阀门之间的连接。连接处可用石棉水泥、水泥砂阀门之间的连接。连接处可用石棉水泥、水泥砂浆等封口浆等封口,用于工作压力不高于用于工作压力不高于0.3MPa、介质温、介质温度不高于度不高于60的场合。的场合。卡箍连接卡箍连接 该法是将金属
13、管插入非金属软管，该法是将金属管插入非金属软管，并在插入口外，用金属箍箍紧，以防介质外漏。并在插入口外，用金属箍箍紧，以防介质外漏。卡箍连接具有拆装灵活、经济耐用等优点，常用卡箍连接具有拆装灵活、经济耐用等优点，常用于临时装置或洁净物料管道的连接。于临时装置或洁净物料管道的连接。2.管道连接管道连接 管道的安装都是在常温下进行的，而在实际生产中管道的安装都是在常温下进行的，而在实际生产中被输送介质的温度通常不是常温，此时，管道会因温被输送介质的温度通常不是常温，此时，管道会因温度变化而产生热胀冷缩。当管道不能自由伸缩时，其度变化而产生热胀冷缩。当管道不能自由伸缩时，其内部将产生很大的热应力。管
14、道的热应力与管子的材内部将产生很大的热应力。管道的热应力与管子的材质及温度变化有关，而与管道长度无关。所以，不能质及温度变化有关，而与管道长度无关。所以，不能因为管子短而忽视热应力。因为管子短而忽视热应力。为减弱或消除热应力对管道的破坏作用，在管道布为减弱或消除热应力对管道的破坏作用，在管道布置时应考虑相应的热补偿措施。置时应考虑相应的热补偿措施。3.管道的热补偿管道的热补偿 一般情况下，管道布置应尽可能利用管道自然一般情况下，管道布置应尽可能利用管道自然弯曲时的弹性来实现热补偿，即采用自然补偿。有弯曲时的弹性来实现热补偿，即采用自然补偿。有热补偿作用的自然弯曲管段又称为自然补偿器。热补偿作用
15、的自然弯曲管段又称为自然补偿器。(a)L形补偿器形补偿器 (b)Z形补偿器形补偿器 注意热胀注意热胀冷缩两种冷缩两种 3.管道的热补偿管道的热补偿 若使用温度低于若使用温度低于100或公称直径不超过或公称直径不超过50mm的管的管道，一般可不考虑热补偿。道，一般可不考虑热补偿。表表9-3 可不装补偿器的最大直管长度可不装补偿器的最大直管长度 热水热水/0C 60 70 80 90 95 100 110 120 130 140 143 151 158 164 170 175 179 183 蒸汽蒸汽/kPa 49 98 176.4 264.6 294 392 490 588 686 784 88
16、2 980 管长管长/m65 57 50 45 42 40 37 32 30 27 27 27 25 25 24 24 24 24 3.管道的热补偿管道的热补偿 当自然补偿不能满足要求时，应考虑采用补偿器补当自然补偿不能满足要求时，应考虑采用补偿器补偿。补偿器的种类很多。偿。补偿器的种类很多。(a)U形形 (b)波形波形(单波单波)图图9-2 常用补偿器常用补偿器 3.管道的热补偿管道的热补偿 l 彻底除锈后的管道表层应涂红丹底漆两道，彻底除锈后的管道表层应涂红丹底漆两道，油漆一道。油漆一道。l 需保温的管道应在保温前涂红丹底漆两道，需保温的管道应在保温前涂红丹底漆两道，保温后再在外表面上油漆一道。保温后再在外表面上油漆一道。l 敷设于地下的管道应先涂冷底子油一道，敷设于地下的管道应先涂冷底子油一道，再涂沥青一道，然后填土。再涂沥青一道，然后填土。l 不锈钢或塑料管道不需涂漆。不锈钢或塑料管道不需涂漆。4.管道油漆及颜色管道油漆及颜色 表表9-4 常见管道油漆颜色常见管道油漆颜色 介质介质 颜色颜色 介质介质 颜色颜色 一次用水一次用水深绿色深绿色冷冻盐水冷冻盐水银灰色银灰色 二次用水
