華南理工大學(xué)發(fā)酵工廠設(shè)計(jì)第八章 管道設(shè)計(jì)及布置

1、第八章 管道設(shè)計(jì)與布置主要內(nèi)容一、車間布置設(shè)計(jì)的目的、依據(jù)與成果二、車間布置設(shè)計(jì)的原則三、設(shè)備設(shè)計(jì)與選型的原則四、車間布置設(shè)計(jì)的步驟與方法五、車間布置設(shè)計(jì)的有關(guān)參數(shù)與技術(shù)六、管道布置設(shè)計(jì)的意義與步驟七、工藝管道的設(shè)計(jì)計(jì)算八、管道布置設(shè)計(jì)的原則與任務(wù)九、發(fā)酵車間管道布置的特點(diǎn)1. 管道布置設(shè)計(jì)的意義 操作方便性 建設(shè)指標(biāo)的先進(jìn)性 整齊美觀 通風(fēng)采光 工作量大第一節(jié) 概 述2. 管道設(shè)計(jì)與布置的內(nèi)容 管道的設(shè)計(jì)計(jì)算 管道的布置第一節(jié) 概 述3.管道設(shè)計(jì)與布置的步驟選擇管道材料選擇管道材料選擇介質(zhì)的流速選擇介質(zhì)的流速確定管徑確定管徑確定管壁厚度確定管壁厚度確定管道連接方式確定管道連接方式選閥門和管件

2、選閥門和管件選管道的熱補(bǔ)償器選管道的熱補(bǔ)償器絕熱形式、絕熱層厚度及保溫材料的選擇絕熱形式、絕熱層厚度及保溫材料的選擇選擇管道材料選擇管道材料選擇介質(zhì)的流速選擇介質(zhì)的流速確定管徑確定管徑確定管壁厚度確定管壁厚度確定管道連接方式確定管道連接方式選閥門和管件選閥門和管件選管道的熱補(bǔ)償器選管道的熱補(bǔ)償器絕熱形式、絕熱層厚度及保溫材料的選擇絕熱形式、絕熱層厚度及保溫材料的選擇 1. 管子、管件和閥門的選擇 公稱直徑 將管子和管道用的零部件的直徑加以標(biāo)準(zhǔn)化以后的直徑，稱公稱直徑，并以Dg表示，其后附加公稱直徑的尺寸 例如：公稱直徑為100mm，用Dg100表示 管子的公稱直徑是指管子的名義直徑管子的公稱直

3、徑是指管子的名義直徑，是與管子的，是與管子的外徑相近又小于外徑的一個(gè)數(shù)值。只要公稱直徑一外徑相近又小于外徑的一個(gè)數(shù)值。只要公稱直徑一定，外徑也就確定，而內(nèi)徑則根據(jù)壁厚不同而不同定，外徑也就確定，而內(nèi)徑則根據(jù)壁厚不同而不同 例如：例如：Dg150Dg150的無縫鋼管，外徑都是的無縫鋼管，外徑都是159mm159mm 若壁厚是若壁厚是4.5mm4.5mm，內(nèi)徑是，內(nèi)徑是150mm150mm 若壁厚是若壁厚是6.0mm6.0mm，內(nèi)徑是，內(nèi)徑是147mm147mm第二節(jié) 工藝管道的設(shè)計(jì)計(jì)算 公稱壓力公稱壓力 把管道及所用閥蘭、閥門等零部件把管道及所用閥蘭、閥門等零部件所承受的壓力，所承受的壓力，也分

4、為若干個(gè)規(guī)定的壓力等級，這種規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)壓也分為若干個(gè)規(guī)定的壓力等級，這種規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)壓力等級就是公稱壓力，以力等級就是公稱壓力，以PgPg表示表示，其后附加公稱壓，其后附加公稱壓力的數(shù)值力的數(shù)值 例如：公稱壓力為例如：公稱壓力為252510105 5PaPa，用，用Pg25Pg25表示表示按照現(xiàn)行規(guī)定：按照現(xiàn)行規(guī)定：低壓管道的公稱壓力分為低壓管道的公稱壓力分為2.52.5、6.06.0、1010、1616（ 10105 5PaPa）四個(gè)等級；）四個(gè)等級；中壓管道的公稱壓力分為中壓管道的公稱壓力分為2525、4040、6464、100100（ 10105 5PaPa）四個(gè)等級；）四個(gè)等級；高壓管道

5、的公稱壓力分為高壓管道的公稱壓力分為160160、200200、250250、300300（ 10105 5PaPa）四個(gè)等級）四個(gè)等級管材選擇 鑄鐵管：埋于下地的管道，用于濃硫酸、液堿（常溫）及地下污水管。 焊接管：（白鐵管、黑鐵管、鍍鋅管）用于供水、煤氣、低壓蒸汽等，溫度低于135。 無縫鋼管：用于有壓力的場合和易燃、易爆及有害介質(zhì)。 不銹鋼管：用于有壓力的場合，易燃、易爆場合，有衛(wèi)生要求的場合及有害介質(zhì)和腐蝕性介質(zhì) 非金屬管：用于腐蝕性介質(zhì)，不適應(yīng)高溫場合。（聚氯乙烯管P.V.C. 聚丙烯管.P.P.) 環(huán)氧樹脂玻璃鋼管，酚醛樹脂玻璃鋼管等 有色金屬管：用于一些特殊場合，深冷、防腐蝕等管

6、件管件彎頭彎頭三通三通短接管短接管異徑管異徑管法蘭法蘭活絡(luò)管接頭活絡(luò)管接頭盲板盲板閥門閥門旋塞旋塞 截止閥截止閥閘閥閘閥 隔膜閥隔膜閥球閥球閥 針形閥針形閥止回閥止回閥 安全閥安全閥減壓閥減壓閥 疏水閥疏水閥蝶閥蝶閥2. 管徑計(jì)算式中：式中：d-d-管道內(nèi)徑（管道內(nèi)徑（mmmm）Q-Q-流體流量（流體流量（m m3 3/h/h）W-W-流體流速（流體流速（m/sm/s）wQd8 .18選取流速，計(jì)算管徑；選取流速，計(jì)算管徑；查管徑系列表，選用查管徑系列表，選用距計(jì)算值最距計(jì)算值最接近而又略大些的管徑接近而又略大些的管徑；按選用的管徑復(fù)核流體速度，應(yīng)按選用的管徑復(fù)核流體速度，應(yīng)符合流速規(guī)定的范圍

7、。符合流速規(guī)定的范圍。例如：麥芽汁例如：麥芽汁 選取選取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查表選用查表選用Dg100Dg100無縫鋼管，外徑無縫鋼管，外徑108mm108mm，壁厚，壁厚4mm4mm，內(nèi)徑，內(nèi)徑100mm100mm，W=QW=Q18.818.82 2/d/d2 2=1.06 m/s=1.06 m/s符合選取流速規(guī)定的范圍。符合選取流速規(guī)定的范圍。根據(jù)公稱壓力根據(jù)公稱壓力PgPg，公稱直徑，公稱直徑DgDg，可以查表，可以查表確定管壁厚度。一般情況下，很少計(jì)算管確定管壁厚度。一般情況下，很少計(jì)算管

8、壁厚度。壁厚度。如果工作壓力和溫度過高，則應(yīng)進(jìn)行驗(yàn)算，如果工作壓力和溫度過高，則應(yīng)進(jìn)行驗(yàn)算，計(jì)算公式見課本計(jì)算公式見課本174174頁。頁。3.管子壁厚計(jì)算管道的保溫、熱膨脹及補(bǔ)償 1.保溫的目的保溫的目的 a 減少設(shè)備和管道向周圍環(huán)境散發(fā)或吸收熱量減少設(shè)備和管道向周圍環(huán)境散發(fā)或吸收熱量而造成能量損失。而造成能量損失。 b 改善勞動保護(hù)條件和生產(chǎn)條件。改善勞動保護(hù)條件和生產(chǎn)條件。 c 提高設(shè)備的防火等級提高設(shè)備的防火等級 2. 管道的保溫材料要求 （1）保溫材料的密度要小、導(dǎo)熱系數(shù)低。 （2）富有彈性及多孔性、化學(xué)性能穩(wěn)定。 （3）能耐熱和耐冷，易于施工并具有足夠的機(jī)械強(qiáng)度。 （4）不侵蝕金屬

9、管道，水分較少，不引出鼠、菌等生物，不污染空氣。 （5）就地取材，經(jīng)濟(jì)適宜 3. 常用的保溫材料常用的保溫材料 （1）纖維型：玻璃棉、礦渣棉、巖石棉。（2）發(fā)泡型：硅藻土、發(fā)泡混凝土、微孔硅酸鹽。 （3）泡沫塑料：泡沫玻璃、聚苯乙烯、聚氨基甲酸脂（ 4）多孔顆粒：膨脹珍珠巖、膨脹蛭石、炭化軟木 4. 保溫范圍保溫范圍 a 凡表面溫度高于333K以上的管道，都要保溫，以防燙傷。 b 表面溫度低于周圍空氣露點(diǎn)溫度。（不保溫將在表面產(chǎn)生凝結(jié)水） c 若管道內(nèi)介質(zhì)溫度降低使流動困難，或者產(chǎn)生冷凝液使管道產(chǎn)生腐蝕者皆應(yīng)保溫。（若必要可加蒸汽伴管，再外加絕熱層） d 由于環(huán)境溫度影響，可能使管道內(nèi)介質(zhì)汽化

10、而影響生1. 車間管道布置設(shè)計(jì)的任務(wù) 用管道把由車間布置固定下來的設(shè)備連接起來，使之形成一條完整連貫的生產(chǎn)工藝流程第三節(jié) 管道布置設(shè)計(jì)2. 車間管道布置設(shè)計(jì)的原則管道布置首先應(yīng)管道布置首先應(yīng)滿足生產(chǎn)需要和工藝設(shè)備的要求，滿足生產(chǎn)需要和工藝設(shè)備的要求，便于安裝、檢修和操作管理便于安裝、檢修和操作管理；盡可能使盡可能使管線最短，閥件最少管線最短，閥件最少；車間內(nèi)管道一般采用車間內(nèi)管道一般采用明線敷設(shè)明線敷設(shè)，安裝費(fèi)用低，檢修，安裝費(fèi)用低，檢修安裝方便，操作人員容易掌握管道的排列和操作；安裝方便，操作人員容易掌握管道的排列和操作；車間內(nèi)工藝管道布置普遍采用車間內(nèi)工藝管道布置普遍采用沿墻、樓板底或柱子

11、沿墻、樓板底或柱子的成排安裝法的成排安裝法；管架管架標(biāo)高應(yīng)不影響車輛和人行交通標(biāo)高應(yīng)不影響車輛和人行交通；分層分層布置時(shí)，大管徑、熱介質(zhì)、氣體、保溫和布置時(shí)，大管徑、熱介質(zhì)、氣體、保溫和無腐蝕的管道在上；小管徑、液體、不保溫、無腐蝕的管道在上；小管徑、液體、不保溫、冷介質(zhì)和有腐蝕性介質(zhì)的管道在下；冷介質(zhì)和有腐蝕性介質(zhì)的管道在下；管徑大的、常溫的、支管少的，不常檢修的和管徑大的、常溫的、支管少的，不常檢修的和無腐蝕性介質(zhì)的管道靠墻；無腐蝕性介質(zhì)的管道靠墻；管徑小的，熱力管管徑小的，熱力管道、常檢修的、支管多的和有腐蝕性介質(zhì)管道道、常檢修的、支管多的和有腐蝕性介質(zhì)管道靠外靠外；管道穿過樓板、墻壁時(shí)

12、，管道穿過樓板、墻壁時(shí)，應(yīng)預(yù)留孔，穿過樓板應(yīng)預(yù)留孔，穿過樓板或墻壁的管道，其閥蘭或焊口不得位于樓板或或墻壁的管道，其閥蘭或焊口不得位于樓板或墻壁之中；墻壁之中；易堵塞管道在閥門前接上水管或壓縮空氣管易堵塞管道在閥門前接上水管或壓縮空氣管；管道管道避免經(jīng)過電動機(jī)或配電板上空以及鄰近避免經(jīng)過電動機(jī)或配電板上空以及鄰近；輸送輸送腐蝕性介質(zhì)管道的閥蘭不得位于通道腐蝕性介質(zhì)管道的閥蘭不得位于通道上空上空；閥門和就地閥門和就地儀表的安裝高度應(yīng)滿足操作和儀表的安裝高度應(yīng)滿足操作和檢查的方便檢查的方便；室外室外架空管道的走向宜平行于廠區(qū)干道和架空管道的走向宜平行于廠區(qū)干道和建筑物建筑物；不銹鋼管道不得與碳鋼支

13、架或管托架長期不銹鋼管道不得與碳鋼支架或管托架長期直接接觸，以免直接接觸，以免形成腐蝕核心形成腐蝕核心；一般的一般的上下水管及廢水管適用埋地敷設(shè)，上下水管及廢水管適用埋地敷設(shè)，埋地管的安裝深度應(yīng)在冰凍線以下埋地管的安裝深度應(yīng)在冰凍線以下。3. 發(fā)酵工廠車間管道布置的特點(diǎn)選擇恰當(dāng)?shù)墓懿暮烷y門選擇恰當(dāng)?shù)墓懿暮烷y門（1 1）防腐蝕）防腐蝕（2 2）防染菌）防染菌（3 3）防倒流）防倒流選擇正確的管道連接選擇正確的管道連接（1 1）宜焊接和閥蘭連接）宜焊接和閥蘭連接（2 2）不宜螺紋連接）不宜螺紋連接截止閥截止閥截止閥截止閥截止閥截止閥截止閥截止閥（A A） 安裝時(shí)盡可能將閥座一側(cè)與罐相連，安裝時(shí)盡可

14、能將閥座一側(cè)與罐相連，而閥桿一側(cè)不與罐相連。而閥桿一側(cè)不與罐相連。（B B） 閥芯最好用聚四氟乙烯墊圈。閥芯最好用聚四氟乙烯墊圈。（C C） 必要時(shí)閥座上另外安裝小邊閥。必要時(shí)閥座上另外安裝小邊閥。截止閥截止閥截止閥上安裝小邊閥截止閥上安裝小邊閥發(fā)發(fā)酵酵罐罐流流 加加 糖糖 管管蒸蒸汽汽管管針型閥針型閥針型閥針型閥針型閥針型閥一般由一般由不銹鋼制成，適用于小流量不銹鋼制成，適用于小流量的調(diào)節(jié)。的調(diào)節(jié)。例如：用于例如：用于取樣、接種和補(bǔ)料取樣、接種和補(bǔ)料的管道上。的管道上。橡皮隔膜閥橡皮隔膜閥橡皮隔膜閥橡皮隔膜閥橡皮隔膜閥橡皮隔膜閥（A A） 橡皮隔膜閥具有橡皮隔膜閥具有嚴(yán)密可靠、閥桿不與嚴(yán)密可靠、閥桿不與物料接觸物料接觸的優(yōu)點(diǎn)。的優(yōu)點(diǎn)。（B B） 但所用的橡皮隔膜必須但所用的橡皮隔膜必須耐高溫耐高溫。閘閥閘閥閘閥閘閥大口徑的大口徑的空氣管和蒸汽罐空氣管和蒸汽罐一般用閘閥。一般用閘閥。合理布置管道合理布置管道（1）盡量減少管道，可節(jié)省投資，減少染菌機(jī)會；（2）要保證發(fā)酵罐（種子罐）罐體和有關(guān)管道都可用蒸氣進(jìn)行滅菌；（3）各發(fā)酵罐（種子罐）的排氣管和罐底排