1、食品工厂设计食品工厂设计第四章 食品工厂工艺设计第七节第七节 管路计算与设计管路计算与设计目的意义：目的意义： 管路系统是食品工厂生产过程中必管路系统是食品工厂生产过程中必 不可不可少的部分，管路设计直接关系到建设指标是少的部分，管路设计直接关系到建设指标是否先进合理，也关系到操作的正常进行。如否先进合理，也关系到操作的正常进行。如：乳品厂、饮料厂、啤酒厂等是花时间最多：乳品厂、饮料厂、啤酒厂等是花时间最多的管路设计。的管路设计。1管路设计的标准化与管材选择2给水管道的设计及水泵的选择345第四章 食品工厂工艺设计生产车间水、汽等总管的确定制冷系统管道的计算及泵的选择蒸汽管管道的计算及选择67
2、管道的保温与标志8管路设计9管路安装与试验第四章 食品工厂工艺设计管道附件、管道连接及管道补偿一、管路设计的标准化与管材的选择一、管路设计的标准化与管材的选择第四章 食品工厂工艺设计（一）（一） 管路设计的标准化管路设计的标准化1、公称直径、公称直径l公称直径又称通称直径、公称直径。是为了统一管子与管道用的公称直径又称通称直径、公称直径。是为了统一管子与管道用的零部件的直径标准化以后的标准直径。用零部件的直径标准化以后的标准直径。用Dg表示，如：公称直径表示，如：公称直径为为100mm,用用Dg100表示。表示。2、公称压力、公称压力l公称压力就是通称压力，一般应大于或等于实际工作的最大压力公
3、称压力就是通称压力，一般应大于或等于实际工作的最大压力。用。用pg表示，例如：公称压力为表示，例如：公称压力为25105 Pa用用pg25表示表示（二）管道材料的选择（二）管道材料的选择u 管道的材料常有普通碳钢、合金钢、不锈钢、铜、铝和管道的材料常有普通碳钢、合金钢、不锈钢、铜、铝和铸铁以及非金属材料铸铁以及非金属材料u食品工厂常用的管道材料有：食品工厂常用的管道材料有： （1 1）钢管：电焊钢管、水煤气钢管、不锈钢管）钢管：电焊钢管、水煤气钢管、不锈钢管 （2 2）铸铁管：一般用于室外给水和室内排水管线。）铸铁管：一般用于室外给水和室内排水管线。 （3 3）有色金属管：铜管与黄管、铝管）有
4、色金属管：铜管与黄管、铝管 （4 4）非金属管：硅酸盐材料管、塑料管、橡胶管）非金属管：硅酸盐材料管、塑料管、橡胶管第四章 食品工厂工艺设计第四章 食品工厂工艺设计二、给水管道的计算及水泵的选择二、给水管道的计算及水泵的选择（一）给水管道的计算（一）给水管道的计算u给水管道的计算分为确定管径和阻力计算两部分1、确定管径主要方法有计算法和查表法1.1计算法 1.2查表法 根据给水钢管（水、煤气管）水力计算表第四章 食品工厂工艺设计二、给水管道的计算及水泵的选择二、给水管道的计算及水泵的选择 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;(m2/s) F-管道设计断面的面积;
5、(m2) v-管道设计断面处的水流平均速度;（m/s)vDFvQ24vQvQD128. 14/1.1计算法 有下列计算公式 第四章 食品工厂工艺设计2、阻力计算2.1 沿程水头损失1h1h 水沿着管子计算内径D和单位长度水头损失i,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1h（m)。当smv/2 . 1LDviLh)00107. 0(3 . 121时或式中: i-单位管长的水头损失(mm/m) Q-流量(m3/s) v-表流速（m/s） L-管长（m） D-管子的计算内径（m）LDQh)001736. 0(3 . 521第四章 食品工厂工艺设计v1.2m/s1.2m/s
6、时时LDvviLh3 . 123 . 01867. 01000912. 0或或LDQKh3 . 521001756. 0式中Q、i、L、v、D含义同上式，K为修正系数（参见表426）2.2 局部水头损失h2 水流经过断面面积或方向发生改变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。可用局部阻力系数 来计算，也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。第四章 食品工厂工艺设计2.2.1精确算法 略2.2.2概略算法（常用）计算公式如下：生活给水管网 2h(20%30%)1h式中 1h表示沿程水头损失（m)生产给水管网2h20%1h消防给水管网2h10%
7、1h生活、生产、消防合用管网2h20%1h第四章 食品工厂工艺设计2.3总水头损失H2 (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。H = h1+ h2（二）水泵的选择 水泵的选择是根据流量Q和养成两个参数H进行的。1、定Q值1.1无水箱时，设计采用秒流量计1.2有水箱时，采用最大小时流量计算2、定扬程H 计算公式 H =H1 + H2 + H3 + H4H1-几何扬程H2-阻力扬程H3-设备扬程H4-扬程流量第四章 食品工厂工艺设计三、蒸汽管管道的计算与选择三、蒸汽管管道的计算与选择1、有关蒸汽管阻力计算的几个公式：(1)在相同压力下，流速与流量及阻力的关系（与水相
8、同）计算公式是2211QvvQ 22211)(ivvi 例题： 在894的蒸汽管道，在588kPa表压下，当流速为20m/s时的流量为1.34t/h，阻力为22mmH2O/m。试问流速在40m/s时的流量和阻力各为多少？第四章 食品工厂工艺设计解：)m/(8822)2040(221OmmHi)/(68. 234. 120401htQ答：流速在流速在40m/s时的流量和阻力分别为2.68t/h和88mmH2O/m。（2）在管径不同，流速相等时，流量与管道半径的关系 其流量的变化与管道半径的平方成反比，即22211)(QddQ d1、d2-两根不等径管道的直径Q1、Q2-两根等径管道中的蒸汽流量第
9、四章 食品工厂工艺设计（3）管径、流速相同，在不同压力下，其流量和阻力变化的计算 用以下计算公式22119898QppQ式中 p1、p2-两根等径管道中的蒸汽压 Q1、Q2-两根等径管道张的蒸汽流量（一）制冷系统对管道的总阻力要求（一）制冷系统对管道的总阻力要求1 1、吸入管道允许的总阻力、吸入管道允许的总阻力 不应超过下列数值不应超过下列数值（1)1)蒸发温度蒸发温度-40-40时，时，3900Pa3900Pa (2) (2)蒸发温度蒸发温度-33-33时，时，4900Pa4900Pa（3)3)蒸发温度蒸发温度-28-28时，时，5900Pa 5900Pa (4) (4)蒸发温度蒸发温度-1
10、5-15时，时，12000Pa12000Pa2 2、排气管道允许的总阻力、排气管道允许的总阻力 不超过不超过1470014700PaPa3 3、冷凝管与储液桶之间的液体管道总阻力、冷凝管与储液桶之间的液体管道总阻力 不超过不超过1170Pa1170Pa4 4、储液桶与调节站之间的液体管道总阻力、储液桶与调节站之间的液体管道总阻力 不超过不超过24000Pa24000Pa5 5、盐水管路允许的总阻力、盐水管路允许的总阻力 不超过不超过49000Pa49000Pa第四章 食品工厂工艺设计四、制冷系统管道的计算及泵的选择四、制冷系统管道的计算及泵的选择ppppp第四章 食品工厂工艺设计（二）管道的选
11、择 管道系统的管径由由制冷系剂的流量、摩擦阻力和流体流速决定。在管到系统中，制冷剂的流动速度需查表。1.氨系统管道 排气管、吸入管、供液管、热氨管、排液管、放油管、盐水管、冷却水管和冲霜管、其他管道2.氟利昂管道系统 排气管、吸入管、供液管（三）氨泵的选择计算1、氨泵的流量计算 第四章 食品工厂工艺设计式中式中 Q-Q-氨泵的流量氨泵的流量 n-n-氨循环倍数氨循环倍数 -氨液比容氨液比容 -氨液的汽化潜热氨液的汽化潜热 nGQ 式中 l-管件的当量长度 A-折算系数 N-该管件的个数 d1 -管子内径2、氨扬程的计算（1）管子和管件的阻力损失 计算公式为L=nAd1（2）各项阻力所引起的总压
12、力损失321pppp -总压力损失 -液位升高导致的压力损失-总压力损失-局部阻力损失2p2121dLp 式中式中-摩擦阻力系数-氨液的流速-氨液的密度L-管子长度d1-管子内径第四章 食品工厂工艺设计gHp3式中-氨液的密度H-输液高度g-重力加速度第四章 食品工厂工艺设计五、生产车间水、汽等总管的确定五、生产车间水、汽等总管的确定 总管管径的确定也可按两种方法进行：一种是根据生产车间耗水高峰期时的消耗量来计算管径；另一种按生产车间耗水高峰时使用的设备及各工种的管径截面积之和来计算。一般多采用后一种方法。具有简单方便，余量较大，比较适合工厂的生产实际情况等优点。第四章 食品工厂工艺设计第四章
13、 食品工厂工艺设计六、管道附件、管道连接及管路补偿六、管道附件、管道连接及管路补偿（一）管道附件1、弯头 主要作用是用来改变管路的走向。2、三通 当一条管路与另一条管路相连通时，或管路需要分流时，其接头处的关键称为三通。3、短接管和异径管 当管路装配中短缺一小段时采用短接管。4、法兰、活络管接头和盲板 5、阀门 阀门在管道中用来调节流量，切断或切换管道断或切换管道，或对管或对管道起安全、控制作用。控制作用。第四章 食品工厂工艺设计（二）管道的连接 管道的连接包括管道与管道的连接、管道与各种管件、阀门及设备接口等处的连接。常见的有：法兰连接、螺纹连接、焊接、填料涵式连接。第四章 食品工厂工艺设计
14、（三）管道的补偿管路在输送热介质液体时会受热膨胀，对此应考虑管路的热伸长量的补偿问题。管路受热伸长量按以下公式计算：)t (21taLL式中 a-材料线膨胀系数 -热伸常量Lt1-输送介质的温度t2-管路安装时空气的温度第四章 食品工厂工艺设计七、管道保温与标志七、管道保温与标志（一）管道保温l目的意义 使管内介质在输送过程中，不冷却、不升温，即不受外界温度影响而改变介质的状态。l保温方法 用保温材料包裹管外壁。常用的材料有毛毡、石棉、玻璃棉、矿渣棉、珠光砂等。 l在保温层的施工中，必须使保温的管路周围充分填满，保温层要均匀、完整、牢固。第四章 食品工厂工艺设计（二）管路的标志 食品生产车间需
15、要的管道较多，为了区分各种管道，在管道外壁或保温层外面涂有不同颜色的油漆。使我们醒目的知道管路输送的是什么介质，这就是管路标志。管路涂色标志见（表4-40）八、管路设计八、管路设计（一）管路设计资料1、工艺流程图2、车间平面布置图和立面布置图3、重点设备总图，并标明流体进出口位置及管径。4、物料计算和热量计算5、工厂所在地地质气候条件6、地区气候条件7、厂房建筑结构8、其他（如水源、锅炉蒸汽压力、水压力等）（二）道路说明书1、管路配置图2、管路支架及特殊管件制造图3、施工说明（三）管路布置图第四章 食品工厂工艺设计1、管路布置图的基本画法（1）不相重合的平行管线（2）重叠管路的画法（3）立体相
16、交的管路画法2管路的标注方法及含义 在管路图中的各条管道都应标注出管道的介质压力、管道的规格和标高，这样便于管路施工。详见课本（表4-41）第四章 食品工厂工艺设计（四）管路设计的一般原则四）管路设计的一般原则 正确的管路设计和敷设管道，可以减少基建投资，节约正确的管路设计和敷设管道，可以减少基建投资，节约管材，保证正常生产。主要有以下几条原则：管材，保证正常生产。主要有以下几条原则：1、管路应平行敷设，尽量走直线，少拐弯，少交叉，以求、管路应平行敷设，尽量走直线，少拐弯，少交叉，以求方便整齐。方便整齐。2、并列管道的管件与阀件应错开安装、并列管道的管件与阀件应错开安装3、在焊接或螺纹连接的管
17、道上应适当配置一些法兰或活管、在焊接或螺纹连接的管道上应适当配置一些法兰或活管接，以便安装拆卸和检修。接，以便安装拆卸和检修。第四章 食品工厂工艺设计第四章 食品工厂工艺设计九、管路安装与试验九、管路安装与试验（一）管路的安装1、管路安装的一般要求（1）按图纸规定的坐标、标高、坡度，准确进行，做到横平竖直，符合先大后小、先压力高后压力低、先复杂后简单、先地下后地上的原则（2）法兰结合要注意使垫片受力均匀，螺栓握裹力基本一致。（3）连接螺栓、螺母的螺纹上应涂以二硫化钼与油脂的混合物，以防生锈。（4）补偿器、膨胀节应按设计要求进行拉伸预压缩。2、同转动设备相连管道的安装 安装时要确保不对设备产生过
18、大的应力，做到自有对中、同心度和平行度都符合要求。3、仪表部件的安装4、管架安装（二）焊接、热处理及检验1、预热和应热消除处理2、焊缝检验（三）管路的试验1试验压力2、试验介质3、试验前工作准备（1）管道系统安装完毕，并符合规范要求（2）焊接和热处理工作完成并检验合格（3）管线上不参加试验的仪表部件拆下（4）与传动设备连接的管口法兰加盲板（5）具有完善的试验方案4、水压试验和气压试验5、管道吹洗第四章 食品工厂工艺设计人有了知识，就会具备各种分析能力，明辨是非的能力。所以我们要勤恳读书，广泛阅读，古人说“书中自有黄金屋。”通过阅读科技书籍，我们能丰富知识，培养逻辑思维能力；通过阅读文学作品，我们能提高文学鉴赏水平，培养文学情趣；通过阅读报刊，我们能增长见识，扩大自己的知识面。有许多书籍还能培养我们的道德情操，给我们巨大的精神力量，鼓舞我们前进。
