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

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)的原那么三、設(shè)備設(shè)計(jì)與選型的原那么四、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)的原那么與任務(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介質(zhì)的流速確定管徑確定管壁厚度確定管道連接方式選閥門和管件選管道的熱補(bǔ)償器絕熱形式、絕熱層厚度及保溫材料的選擇選擇管道材料選擇介

2、質(zhì)的流速確定管徑確定管壁厚度確定管道連接方式選閥門和管件選管道的熱補(bǔ)償器絕熱形式、絕熱層厚度及保溫材料的選擇 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，是與管子的外徑相近又小于外徑的一個數(shù)值。只要公稱直徑一定，外徑也就確定，而內(nèi)徑那么根據(jù)壁厚不同而不同例如：Dg150的無縫鋼管，外徑都是159mm假設(shè)壁厚是4.5mm，內(nèi)徑是150mm假設(shè)壁厚是6.0mm，內(nèi)徑是147mm第二節(jié) 工藝管道的設(shè)計(jì)計(jì)算公稱壓力把管道及所用閥蘭、閥門

3、等零部件所承受的壓力，也分為假設(shè)干個規(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Pg表示，其后附加公稱壓力的數(shù)值例如：公稱壓力為25105Pa，用Pg25表示按照現(xiàn)行規(guī)定：低壓管道的公稱壓力分為2.5、6.0、10、16 105Pa四個等級；中壓管道的公稱壓力分為25、40、64、100 105Pa四個等級；高壓管道的公稱壓力分為160、200、250、300 105Pa四個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

4、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、防腐蝕等管件彎頭三通短接管異徑管法蘭活絡(luò)管接頭盲板閥門旋塞 截止閥閘閥 隔膜閥球閥 針形閥止回閥 平安閥減壓閥 疏水閥蝶閥2. 管徑計(jì)算式中：d-管道內(nèi)徑mmQ-流體流量m3/hW-流體流速m/s選取流速，計(jì)算管徑；查管徑系列表，選用距計(jì)算值最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)符合流速規(guī)定的范圍。例如：麥芽汁 選取w=1.2 m/s要求 Q=30 m3/h那

5、么 d=94mm查表選用Dg100無縫鋼管，外徑108mm，壁厚4mm，內(nèi)徑100mm，W=Q18.82/d2=1.06 m/s符合選取流速規(guī)定的范圍。根據(jù)公稱壓力Pg，公稱直徑Dg，可以查表確定管壁厚度。一般情況下，很少計(jì)算管壁厚度。如果工作壓力和溫度過高，那么應(yīng)進(jìn)行驗(yàn)算，計(jì)算公式見課本174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a 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。b 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)

6、度。4不侵蝕金屬管道，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a 凡外表溫度高于333K以上的管道，都要保溫，以防燙傷。b 外表溫度低于周圍空氣露點(diǎn)溫度。不保溫將在外表產(chǎn)生凝結(jié)水c 假設(shè)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。假設(shè)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

7、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)的原那么管道布置首先應(yīng)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；盡可能使管線最短，閥件最少；車間內(nèi)管道一般采用明線敷設(shè)，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；車間內(nèi)工藝管道布置普遍采用沿墻、樓板底或柱子的成排安裝法；管架標(biāo)高應(yīng)不影響車輛和人行交通；分層布置時，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、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，不常檢修的和無腐蝕性介質(zhì)的管道靠墻；管徑小的，熱力管道、常檢修的、支管多

8、的和有腐蝕性介質(zhì)管道靠外；管道穿過樓板、墻壁時，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墻壁之中；易堵塞管道在閥門前接上水管或壓縮空氣管；管道防止經(jīng)過電動機(jī)或配電板上空以及鄰近；輸送腐蝕性介質(zhì)管道的閥蘭不得位于通道上空；閥門和就地儀表的安裝高度應(yīng)滿足操作和檢查的方便；室外架空管道的走向宜平行于廠區(qū)干道和建筑物；不銹鋼管道不得與碳鋼支架或管托架長期直接接觸，以免形成腐蝕核心；一般的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。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1防腐蝕2防染菌3防倒流選擇正確的管道連接1宜焊接和閥蘭連接2不宜螺紋連接截止閥截止閥截止閥截止閥A 安裝時盡可能將閥座一側(cè)與罐相連，而閥桿一側(cè)不與罐相連。B 閥芯最好用聚四氟乙烯墊圈。C 必要時閥座上另外安裝小邊閥。截止閥截止閥上安裝小邊閥針型閥針型閥針型閥一般由不銹鋼制成，適用于小流量的調(diào)節(jié)。例如：用于取樣、接種和補(bǔ)料的管道上。橡皮隔膜閥橡皮隔膜閥橡皮隔膜閥A 橡皮隔膜閥具有嚴(yán)密可靠、閥桿不與物料接觸的優(yōu)點(diǎn)。B 但所用的橡皮隔膜必須耐高溫。閘閥閘閥大口徑的空氣管和蒸汽罐一般用閘閥。合理布置管道1盡量減少管道，可節(jié)省投資，減少染菌時機(jī)；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污管