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1、第九章第九章管路设计管路设计PharmaceuticalEngineering在在药药品品生生产产中中,水水、蒸蒸汽汽以以及及各各种种流流体体物物料料通通常常采采用用管管道道来来输输送送。管管道道布布置置是是否否合合理理,不不仅仅影影响响装装置置的的基基建建投投资资,而而且且与与装装置置建建成成后后的的生生产产、管管理理、安安全全和和操操作作费费用用密密切切相相关关。因因此此,管管道道设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基本资料管道设计基本资料9.1概述概述PharmaceuticalEngineering 管道设计已具备
2、的基础资料有：管道设计已具备的基础资料有：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与管管道道设设计计有有关关的的其其它它资资料料,如如厂厂址址所所在在地地区区的的地地质质、水文资料等。水文资料等。9.1.1管道设计的基本资料管道设计
3、的基本资料PharmaceuticalEngineering管道设计一般包括以下内容：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PharmaceuticalEngineering9.2.1工称压力和工称直径工称压力和工称直径9.2.2管线管线9.2.3阀门阀门9.2.4管件管件9.2管道、阀门和管件管道、阀门和管件PharmaceuticalEngineering 公公称称压压力力和和公公称称直直径径是是管管子子、阀阀门门及及管管
4、件件尺尺寸寸标标准准化化的两个基本参数。的两个基本参数。1.公公称称压压力力公公称称压压力力是是管管子子、阀阀门门或或管管件件在在规规定定温温度度下下的的最最大大许许用用工工作作压压力力(表表压压)。公公称称压压力力常常用用符符号号Pg表示，可分为表示，可分为12级。级。表表9-1公称压力等级公称压力等级序号序号1 12 23 34 45 56 67 78 89 9101011111212 公称公称 压压力力/kgfcm-22.52.56 610101616252540406464100100160160200200250250320320MPa0.250.250.590.590.980.98
5、1.571.572.452.453.923.926.286.289.89.815.715.719.619.624.524.531.431.49.2.1公称压力和公称直径公称压力和公称直径PharmaceuticalEngineering2.公称直径公称直径公公称称直直径径是是管管子子、阀阀门门或或管管件件的的名名义义内内直直径径，常常用用符符号号Dg表表示示，如如公公称称直直径径为为100mm可可表表示示为为Dg100。公公称称直直径径并并不不一一定定就就是是实实际际内内径径。例例如如，管管子子的的公公称称直直径径既既不不是是它它的的外外径径，也也不不是是它它的的内内径径，而而是是小小于于管管
6、子子外外径径的的一一个个数数值值。管管子子的的公公称称直直径径一定，其外径也就确定了，但内径随壁厚而变。一定，其外径也就确定了，但内径随壁厚而变。PharmaceuticalEngineering表表9-2无缝钢管的公称直径与外径无缝钢管的公称直径与外径单位：单位：mm公称直公称直径径101520253240506580100125外径外径141825323845577689108133壁厚壁厚3333.53.53.53.54444公称直公称直径径150175200225250300350400450500外径外径159194219245273325377426480530壁厚壁厚4.5667
7、889999PharmaceuticalEngineering对对法法兰兰或或阀阀门门而而言言，公公称称直直径径是是指指与与其其相相配配的的管管子子的的公公称称直直径径。如如Dg100的的管管法法兰兰或或阀阀门门，指指的的是是连连接接公公称称直直径径为为100mm的的管管子子用用的管法兰或阀门。的管法兰或阀门。各各种种管管路路附附件件的的公公称称直直径径一一般般都都等等于于其其实实际际内径内径。返回返回PharmaceuticalEngineering1.常用管子常用管子2.管道连接管道连接3.管道的管道的热补偿热补偿4.管道的油漆和管道的油漆和颜颜色色5.管道的管道的验验收收9.2.2管线管
8、线PharmaceuticalEngineeringl 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。焊焊接接钢钢管管：通通常常由由碳碳钢钢板板卷卷焊焊而而成成，以以镀镀锌锌管管较较为为常常见见。焊焊接接钢钢管管的的强强度度低低，可可靠靠性性差差，常常用用作作水水、压压缩空气、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。无无缝缝钢钢管管可可由由普普通通碳碳素素钢钢、优优质质碳碳素素钢钢、普普通通低低合合金金钢钢、合合金金钢钢等等的的管管抷抷热热轧轧或或冷冷轧轧(冷冷拨拨)而而成成，其其中中冷冷轧轧无无缝缝钢钢管管的的外外径径和和
9、壁壁厚厚尺尺寸寸较较热热轧轧的的精精确确。无无缝缝钢钢管管品品质质均均匀匀、强强度度较较高高，常常用用于于高高温温、高高压压以以及及易易燃燃、易爆和有毒介质的输送。易爆和有毒介质的输送。1.常用管子常用管子PharmaceuticalEngineeringl 有色金属管有色金属管在在药药品品生生产产中中，铜铜管管和和黄黄铜铜管管、铅铅管管和和铅铅合合金金管管、铝管和铝合金管都是常用的有色金属管。铝管和铝合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 铝铝管管和和
10、铝铝合合金金管管可可用用来来输输送送浓浓硝硝酸酸、甲甲酸酸、醋醋酸酸等等物料。物料。1.常用管子常用管子PharmaceuticalEngineering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.常用管子常用管子PharmaceuticalEngineering 卡卡套套连连接接 常常用用于于小小直直径径(40mm)管管道道、阀阀门门及及管管件件
11、间间的的连连接接，具具有有连连接接简简单单、拆拆装装方方便便等等优优点，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。螺螺纹纹连连接接 常常用用于于小小直直径径(550mm)低低压压钢钢管管或或硬硬聚聚氯氯乙乙烯烯管管道道、管管件件、阀阀门门间间的的连连接接。具具有有连连接接简简单单、拆拆装装方方便便、成成本本较较低低等等优优点点,但但连连接接的的可可靠靠性性较较差差,螺螺纹纹连连接接处处易易发发生生渗渗漏漏,因因而而不不宜宜用用作作易燃、易爆和有毒介质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.管子连接管子连接PharmaceuticalEngi
12、neering焊焊接接 药药品品生生产产中中最最常常用用的的一一种种管管道道连连接接方方法法，具具有有施施工工方方便便、连连接接可可靠靠、成成本本较较低低的的优优点点。凡凡是是不不需需要要拆拆装装的的地地方方，应应尽尽可可能能采采用用焊焊接接。所所有有的的压压力力管管道道，如如煤煤气气、蒸蒸汽汽、空空气气、真真空空等等管管道道应尽量采用焊接。应尽量采用焊接。法法兰兰连连接接常常用用于于大大直直径径、密密封封性性要要求求高高的的管管道道连连接接,也也可可用用于于玻玻璃璃管管、塑塑料料管管、阀阀门门、管管件件或或设设备备之之间间的的连连接接。法法兰兰连连接接的的优优点点是是连连接接强强度度高高,密
13、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。PharmaceuticalEngineering 承承插插连连接接常常用用于于埋埋地地或或沿沿墙墙敷敷设设的的给给排排水水管管,如如铸铸铁铁管管、陶陶瓷瓷管管、石石棉棉水水泥泥管管等等与与管管或或管管件件、阀阀门门之之间间的的连连接接。连连接接处处可可用用石石棉棉水水泥泥、水水泥泥砂砂浆浆等等封封口口,用用于于工工作作压压力力不不高高于于0.3MPa、介介质质温温度不高于度不高于60C0的场合。的场合。卡卡箍箍(gugu)连连接接该该法法是是将将金金属属管管插插入入非非金金属属软软管管，并并在在插插入入口口外外
14、，用用金金属属箍箍箍箍紧紧，以以防防介介质质外外漏漏。卡卡箍箍连连接接具具有有拆拆装装灵灵活活、经经济济耐耐用用等等优优点点，常用于临时装置或洁净物料管道的连接。常用于临时装置或洁净物料管道的连接。PharmaceuticalEngineering 管管道道的的安安装装都都是是在在常常温温下下进进行行的的，而而在在实实际际生生产产中中被被输输送送介介质质的的温温度度通通常常不不是是常常温温，此此时时，管管道道会会因因温温度度变变化化而而产产生生热热胀胀冷冷缩缩。当当管管道道不不能能自自由由伸伸缩缩时时，其其内内部部将将产产生生很很大大的的热热应应力力。管管道道的的热热应应力力与与管管子子的的材
15、材质质及及温温度度变变化化有有关关，而而与与管管道道长长度度无无关关。所所以以，不不能能因为管子短而忽视热应力。因为管子短而忽视热应力。为为减减弱弱或或消消除除热热应应力力对对管管道道的的破破坏坏作作用用，在在管管道道布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.管道的管道的热补偿热补偿PharmaceuticalEngineering 一一般般情情况况下下，管管道道布布置置应应尽尽可可能能利利用用管管道道自自然然弯弯曲曲时时的的弹弹性性来来实实现现热热补补偿偿，即即采采用用自自然然补补偿偿。有有热补偿作用的自然弯曲管段又称为自然补偿器。热补偿作用的自然弯曲管段又称为自然补偿
16、器。(a)L形补偿器形补偿器(b)Z形补偿器形补偿器 PharmaceuticalEngineering 若若使使用用温温度度低低于于1000C或或公公称称直直径径不不超超过过50mm的的管道，一般可不考虑热补偿。管道，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热水水/0C60 70 80 90 95 100 110 120 130 140 143 151 158 164 170 175 179 183蒸汽蒸汽/kPa49 98176.4264.6294 392 490 588 686 784 882 980管管长长/m65 57 50 45 42 4037 32302727 27 25 25 24 24 24 24PharmaceuticalEngineering当当自自然然补补偿偿不不能能满满足足要要求求时时，应应考考虑虑采采用用补补偿偿器器补补偿。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PharmaceuticalEngineering4.管道的油漆及管道的油漆及颜颜色色
