食品工厂管路设计

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1、第五章 管路设计第一节 管路设计标准化与管材选择第二节 给水管道计算及水泵选择第三节 蒸汽管道计算与选择第四节 车间水、汽总管确定第五节 管道附件、连接及管道补偿第六节 管道保温与标志第七节 管路设计第八节 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输送，设备与设备间的相互连接要依靠管路。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、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，管路设计工作量最大、花时间最

2、多。所以，搞好管路计算与设计和管道安装具有十分重要的意义。第一节节 管路设计标设计标 准化与管材选择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，国家制定了管件标准。 标准化的最基本参数就是公称直径和公称压力。1. 公称直径 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。公称直径以Dg表示，后附直径尺寸。例如：公称直径为100mm，用Dgl00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

3、据壁厚不同而不同。如Dg150无缝钢管，其外径都是159mm，但壁厚有4.5mm和6.0mm管子，则内径分别为150mm和147mm。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Dg叫法。对于管壁变化幅度较大的管道（水泥管），一般不采用Dg法表示，而用“外径壁厚”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4mm的无缝钢管，可采用“D574或574”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。例如公称直径为200mm的管法兰，或公称直径为200m

4、m的阀门，指的是连接公称直径为200mm的管子用的管法兰或阀门。管路的各种附件和阀门的公称直径，一般都等于管件和阀门的实际内径。v管子直径单位除用mm以为，工厂有时也用吋、分标示，这是英制单位。1吋管子即为Dg26.2.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，这种规定的管道和管件的标准压力等级称为管道公称压力。以Pg表示，其后附加压力数值。例如：公称压力为25105pa用Pg25表示。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应适当降低。在选择管道及管件时

5、，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Dg和Pg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2.5105pa、 6105pa 、10105pa 、16105 pa 四级；中压管公称压力分为25105pa、 40105pa 、64105pa、 100105pa 四级；高压管公称压力分为160105pa、 200105pa 、250105pa 、300105pa 四级。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 属材料。表4-23 常用管材介质质名称 介质质参数 适用管材备备 注蒸汽蒸汽热热水

6、、凝结结水压缩压缩 空气压缩压缩 空气压缩压缩 空气给给水、煤气给给水、煤气排水排水真空果汁，糖液、奶油盐盐溶液氨液酸、碱液P784.8 kPa 埋地埋地焊焊接钢钢管 无缝钢缝钢 管 焊焊接钢钢管 紫铜铜管、塑料管 焊焊接管 无缝钢缝钢 管 镀锌焊镀锌焊 接钢钢管 铸铁铸铁 管 铸铁铸铁 管、石棉水泥管 铸铁铸铁 管、陶瓷管，钢钢筋混凝土管 焊焊接钢钢管 不锈钢锈钢 管、聚氯氯乙烯烯管 不锈钢锈钢 管 无缝钢缝钢 管Dg80以上Dgl50以上1.钢管(1)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 缝钢管分

7、热轧和冷拉两种。热轧无缝钢管外径为32600mm，壁厚25 50mm。冷拉钢管外径为4150mm，壁厚为112mm。标注方法是“外径壁厚”。如453.5表示钢管外径为45mm，壁厚为3.5 mm，内径为 38mm。(2)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68mm。用于大口径(大于200mm)低温低压管道，按公称直径标注。钢板卷管：材料为碳钢板卷制，直缝焊接，壁厚812 mm，用于大口径(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(1)铜管：紫铜管与黄铜管多用于制造换热设备，也用

8、于低温管道、仪表的测压管线或传送有压力的流体(如油压系统、润滑系统)。当温度大于250时不宜在压力下使用。(2)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，或用做换热器，但铝管不能抗碱。在温度大于160时不宜在压力下操作，极限工作温度为200。紫铜管、黄铜管和铝管的规格均为“外径壁厚”。紫铜管黄铜管黄铜管铝管方铝管冷流体t1t2热流体T1T2套 管翅片管衬塑管4.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、石墨、工业橡胶、非金属衬里材料等。(1)硅酸盐材料管 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

9、管用于室外排水管道。管内试验压力：混凝土管0.3105Pa；重型钢筋混凝土管1105Pa。公称内径：混凝土管75450mm，厚度2567mm；轻型钢筋混凝土管100 1800mm，厚度25140mm；重型钢筋混凝土管中 3001550 mm，厚度58157mm，按公称内径标注。(2)塑料管 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卷管(用板料卷制焊接)。市购硬聚氯乙烯管的公称通径Dg6400mm，壁厚为612mm，按照“外径壁厚”标注。常温下轻型管材的工作压力不超过2.5105Pa，重型管材(管壁较厚)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

10、氯乙烯塑料、酚醛塑料、尼龙1010管、聚四氟乙烯、铝塑复合材料等制成的管材。(3)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件，不作为永久管道。(4)复合管 耐酸碱，抗蚀性好，有弹性可任意弯曲。第二节节 给给水管道的计计算及水泵选择泵选择1.管径D的确定(1)计算法 有下列计算公式式中 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)。一、给水管道的计算对于Dg300的钢管和铸铁管，考虑新管用旧后的锈蚀、沉垢等情况，应加1mm作为管内径，而后再查管子的规格，选用

11、最相近的管子。在设计时，选用的流速v 过小，则需较大的管径，管材用量多，投资费用大；若设计时选 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，应选取适当的流速。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424。表4-24 管道输送常用流速介质质名称 管 径 流速(ms)介质质名称 管 径流速(m s)水、冷冻冻水Dg1550 Dg50以上 蛇盘盘管0.51.0 0.82.0 0.1饱饱和蒸汽 Dg1520Dg2532Dg40101515202025自流凝结结水Dg15180.10.2Dg5080Dg10015020302530压缩压缩 空气

12、小于Dg50 Dg255010154.0真空Dgl540 8.0煤气Dg70100 6.0 Dg50100 10 余压压冷凝水Dgl520 Dg25320.50.7车间风车间风 管干管支管81228 Dg4050 Dg70801.01.6车间车间 排水暗沟明沟0.64.00.42.0(2)查表法 根据给水钢管(水、煤气管)水力计算表(表425)，其中有Q(qv)、Dg、v、i 4个参数，只要知道其中任意3个数值，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10，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系，故i与水温也为负相关。但因自来水水温与10相差

13、不大，故一般均可不考虑这项微小的影响。表4-25 给水钢管(水、煤气管)水力计算表注：表中单位：流量qv为L/s，流速v为ms，单位管长水头损失i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4-26 当v 1.2ms时的修正系数K值(2)

14、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(如阀门、缩节、弯头等)时，所损失的水头，叫局部水头损失h2 (m)。它可用局部阻力系数来计算，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，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：计算公式为式中 局部阻力系数(参见表427)；v流速(ms)；g重力加速度(9.81ms2)。表427 局部阻力系数概略算法(常用)：其计算公式为生活给水管网h2(2030)h1式中 h1沿程水头损失(m)。生产给水管网h220h1消防给水管网h210hl生活、生产、消防合用管网h220h1(3)总水头损失H

15、2(m) 水在流动过程中，用于克服阻力而损耗的(机械)能，叫总水头损失。 精确算法：公式为概略算法：公式为H2hlh2h1(0.10.3)h1(1.1l.3)h1二、水泵的选择水泵的选择是根据流量Q和扬程H两个参数进行的。1.定Q值无水箱时，设计采用秒流量Q。有水箱时，采用最大小时流量计算。2.定扬程H 计算公式为HH1H2H3H4式中 H1几何扬程(从吸水池最低水位至输水终点的净几何高差)；H2阻力扬程(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(即输水终点必需的流出水头)；H4扬程余量(一般 采用23m)。第三节节 蒸汽管道计计算与选择选择v 水和蒸汽最大差别是：1m3水在任何压力下，只要在4时其重 量基本上是1t；而1m3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 蒸汽重量不同。v 表428中只列出6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 ，但流量和阻力不同。例如在588 kPa(6kgfcm2)压力下的 323.5管道，在流速为20ms时，流量为0.13 th；当在883 kPa下，流速仍为20 ms时，流量却为0.18 th。两种压力下的 阻力分别为97