第八章 管道设计与布置
8采暖系统及其分类
（一）建筑物内共用采暖系统 ❖ 1、建筑物热入口：P160图8－12。 ❖ 户内采暖系统为单管跨越式定流量系统时，
一、自然循环热水采暖系统
❖ 自然循环系统依靠水的密度差进行循环 ❖ 机械循环系统依靠水泵压力进行循环
膨胀 水箱
散热 器
排气阀
锅
炉
水
泵
除污器
自然循环系统工作原理及其作用压力
❖ 1、工作原理：水在锅炉内加热后，密度 减小；在散热器内被冷却后，密度增加。 整个系统因供回水密度差的不同而维持 循环流动。
膨胀 水箱
散热 器
排气阀
锅
炉
水
泵
除污器
按供、回水方式分类
i=0.5%～ 1%
8
2
❖ 单管系统热水经立管或 水平供水管顺序流过多 组散热器，并顺序地在 各散热器中冷却。
4
5
1
3
❖ 双管系统热水经供水立
6
管或水平供水管平行地
分配给多组散热器，冷 i=0.5%～ 1%
7
i=0.5%～ 1%
却后的回水自每个散热 器直接沿回水立管或水
❖ 为使系统顺利排除空气和在系统停止运行或抢修时能通过回水干管顺 利地排水，回水干管应有向锅炉方向的向下坡度。
1-锅炉 2-供水立管 3-供水干管 4-供水立管 5-散热器 6-回水立管 7-回水干管 8-循环泵 9-膨胀水箱 10-集气罐
❖ 双管上供下回系统中除水泵造成的机械循环压头外，同时还 存在着自然压头（供、回水温度不同）；故易造成上层房间 温度偏高，下层房间温度偏低，楼层越高，这种垂直失调的 现象越严重，故双管系统不宜在4层以上的建筑物中采用。
压力管道技术-8
第八章管道支撑管道的支撑设计是管道设计的一个重要组成部分，它与管道力学分析一样直接影响到管系强度的安全可靠性。
第六和第七章介绍的管道力学分析都与管道的支撑有着密切的关系。
换句话说，管道的力学分析是在管道布臵和管道支撑设计的基础上进行的，而管道力学分析的结果反过来又影响着管道布臵和管道支撑设计。
另一方面，由于管道的支撑设计本身又涉及到许多力学计算，因此，本书将管道的支撑设计归入管道力学研究的范畴。
一般来说，管道的支撑设计是伴随着管道布臵进行的，它是由富有经验的配管工程师根据管道的走向和生根条件，初步确定管道的支撑点和支撑型式，待管系的力学分析完成之后再对其进行调整，或根据力学分析的结果进行某些支撑件的强度设计。
由此也可以说，管道的支撑设计是管道布臵专业和管道机械专业的交叉点。
通过多年来的设计应用，目前管道的支撑件已形成系列化，并称之为管道支吊架系列，因此本章在对管道支撑的概念和支撑位臵的选用进行介绍之后，重点介绍一下管道支吊架的型式选用。
至于管道支吊架本身的强度设计，在某些专著或手册中已有详细的介绍，在此仅介绍一般的原则而不再展开讨论。
第一节概述就管道支吊架的作用而言，可以概括为以下三个方面：其一，承受管道的重量荷载(包括自重、介质重和隔热材料重等)；其二，限制管道的位移，阻止管道发生非预期方向的位移；第三，用来控制管道的振动、摆动或冲击。
因此，管道支撑的位臵确定、支撑型式的确定以及管道支吊架本身的强度设计也主要是围绕着上述支吊架的三个功能展开的。
一、管道支吊架的分类根据管道支吊架的用途来分，可以分为如表8－1所示的三大类：（一）承重支吊架以支撑管道自重及其它持续载荷为目的的支吊架统称为承重支吊架，它主要用于防止管道因自重及其它持续载荷（如介质重、隔热材料重、雪载荷等）而导致的管道强度或刚度超出标准要求。
根据管道相对于支撑结构的空间位臵不同，承重支吊架可分为支架和吊架两大类。
支撑件将管道支撑在它的上方时，这类支撑件叫做支架。
第九课 发酵工厂管道设计与布置
第八管道设计与布置第一节概述一、管道布置设计的意义管道是生产过程中不可缺少的部分，它的重要性：-各种物料、蒸汽、水、冷、气体都要用管道输送；-设备间的相互连接要靠管道；-与操作有直接的关系；-影响厂房车间设计的美观、通风和采光。
因此，在发酵工厂的工艺设计中，管道的布置设计是施工图阶段中工作量最大、费时最长的一项工作。
二、管道设计与布置的内容和步骤（一）内容管道的设计计算管道的布置（二）步骤1．选材（根据介质的化学性质、流动状态、温度和压力，进行经济合理地选择）2．流速（根据介质的性质、输送状态、粘度、成分和流量，参照有关表格数据选择合理经济的介质流速）3．确定管径（根据介质的流量和流速，通过计算、查图或查表）4．确定壁厚（满足压力的要求，按公称压力计算的壁厚可以满足强度的要求）5．连接方式（等径连接，不等径连接；可根据管材、管径、介质的压力、性质、用途、设备或管道的使用状态，确定连接方式）6．选阀门7．热补偿器8．绝热形式9．布置10．阻力损失11．管架和固定方式12．确定管架跨度13．管道固定用具14．绘制管道图15．编制管材、管件、阀门、管架、绝热材料综合汇总表16．选择管道防腐措施第二节工艺管道的设计计算一、管子、管件和阀门的选择（一）公称直径、公称压力1．公称直径为了使管子、法兰和阀门等部件连接尺寸统一，将管子和管道用的零部件的直径加以标准化后的标准直径，称公称直径。
用DN表示。
例如DN100。
公称直径是管子的名义直径，既不是内径，也不是外径。
它是一个相近于外径又小于外径的一个数值。
只要管子的公称直径一定，管子的外径就确定了。
管子的内径则因壁厚不同而不同。
例：DN150 外径=159 常用壁厚4.5和6.0，则内径分别为150和147。
2．公称压力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。
管道、法兰和阀门等零部件所承受的压力，分成若干个规定的压力等级，这种规定的标准压力等级就是公称压力。
水电站压力管道
⽔电站压⼒管道第⼋章⽔电站压⼒管道第⼀节压⼒管道的功⽤、类型⼀、功⽤和特点压⼒管道是从⽔库、压⼒前池或调压室向⽔轮机输送⽔量的⽔管，⼀般为有压状态。
其特点是集中了⽔电站⼤部分或全部的⽔头，另外坡度较陡，内⽔压⼒⼤，还承受动⽔压⼒的冲击(⽔锤压⼒)，且靠近⼚房，⼀旦破坏会严重威胁⼚房的安全。
所以压⼒管道具有特殊的重要性，对其材料、设计⽅法和加⼯⼯艺等都有特殊要求。
压⼒管道的主要荷载为内⽔压⼒，管道的内直径D(m)和其承受的⽔头H(m)及其乘积HD值是标志压⼒管道规模及技术难度的重要参数值。
⽬前最⼤直径的钢管是巴基斯坦的塔贝拉⽔电站第三期扩建⼯程的隧洞内明钢管，直径为13.26m。
HD值最⾼的常见于抽⽔蓄能电站，已超过5 000m2。
⼆、分类压⼒管道可按照布置型式和所⽤的材料分类，见表8-1。
其中，明管适⽤于引⽔式地⾯⼚房，地下埋管多为引⽔式地⾯或地下⼚房采⽤，混凝⼟坝⾝管道则只能在混凝⼟坝式⼚房中使⽤。
由于钢材强度⾼，防渗性能好，故钢管或钢衬混凝⼟衬砌管道主要⽤于中、⾼⽔头电站；⽽钢筋混凝⼟管适⽤于中⼩型电站。
(⼀) 钢管钢管按其⾃⾝的结构⼜可分为：(1) ⽆缝钢管。
其直径较⼩，适⽤于⾼⽔头⼩流量的情况。
(2) 焊接钢管。
适⽤于较⼤直径的情况。
焊接钢管由弯成圆弧形的钢板焊接⽽成，焊图8-1 焊缝布置图缝结构如图8-1所⽰，⼀般相邻两节管道的纵缝应错开⼀定⾓度，以避免焊缝薄弱点在同⼀直线上。
(3) 箍管。
当HD>1 000m2时，钢板厚度⼀般会超过40mm，其加⼯⽐较困难，因⽽在这种情况下常采⽤箍管。
箍管是在焊接管或⽆缝钢管外套以⽆缝的钢环(钢箍，称为加劲环)，从⽽使管壁和钢箍共同承受内⽔压⼒，以减⼩管壁钢板的厚度。
钢管所使⽤的钢材应根据钢管结构型式、钢管规模、使⽤温度、钢材性能、制作安装⼯艺要求以及经济合理等因素参照设计规范选定。
(⼆) 钢筋混凝⼟管钢筋混凝⼟管具有造价低、刚度较⼤、经久耐⽤等优点，通常⽤于内压不⾼的中⼩型⽔电站。
第八章污水管道系统的设计计算
第⼋章污⽔管道系统的设计计算第⼋章污⽔管道系统的设计计算（⼀）教学要求熟练掌握污⽔管道的设计计算过程（⼆）教学内容1、污⽔设计流量2、污⽔管道的设计参数3、污⽔管道的⽔⼒计算（三）重点污⽔管道的⽔⼒计算第⼀节污⽔设计流量的计算污⽔管道系统的设计流量是污⽔管道及其附属构筑物能保证通过的最⼤流量。
通常以最⼤⽇最⼤时流量作为污⽔管道系统的设计流量，其单位为L/s 。
它包括⽣活污⽔设计流量和⼯业废⽔设计流量两⼤部分。
就⽣活污⽔⽽⾔⼜可分为居民⽣活污⽔、公共设施排⽔和⼯业企业内⽣活污⽔和淋浴污⽔三部分。
⼀、⽣活污⽔设计流量 1.居民⽣活污⽔设计流量居民⽣活污⽔主要来⾃居住区，它通常按下式计算：1Q =360024zK N n (8-1)式中： Q 1—— 居民⽣活污⽔设计流量，L ／s ；n ——居民⽣活污⽔量定额，L ／(cap ·d)； N ——设计⼈⼝数，cap ；K Z ——⽣活污⽔量总变化系数。
（1）居民⽣活污⽔量定额居民⽣活污⽔量定额，是指在污⽔管道系统设计时所采⽤的每⼈每天所排出的平均污⽔量。
在确定居民⽣活污⽔量定额时，应调查收集当地居住区实际排⽔量的资料，然后根据该地区给⽔设计所采⽤的⽤⽔量定额，确定居民⽣活污⽔量定额。
在没有实测的居住区排⽔量资料时，可按相似地区的排⽔量资料确定。
若这些资料都不易取得，则根据《室外排⽔设计规范》(GBJl4-87)的规定，按居民⽣活⽤⽔定额确定污⽔定额。
对给⽔排⽔系统完善的地区可按⽤⽔定额的90%计，⼀般地区可按⽤⽔定额的80%计。
（2）设计⼈⼝数设计⼈⼝数是指污⽔排⽔系统设计期限终期的规划⼈⼝数，是计算污⽔设计流量的基本数据。
它是根据城市总体规划确定的，在数值上等于⼈⼝密度与居住区⾯积的乘积。
即：F N ?=ρ (8-2) 式中：N ——设计⼈⼝数，cap ；ρ——⼈⼝密度，cap/hm 2；F ——居住区⾯积，hm 2； cap ——“⼈”的计量单位。
水电站压力管道
第八章水电站压力管道第一节压力管道的功用、类型一、功用和特点压力管道是从水库、压力前池或调压室向水轮机输送水量的水管，一般为有压状态。
其特点是集中了水电站大部分或全部的水头，另外坡度较陡，内水压力大，还承受动水压力的冲击(水锤压力)，且靠近厂房，一旦破坏会严重威胁厂房的安全。
所以压力管道具有特殊的重要性，对其材料、设计方法和加工工艺等都有特殊要求。
压力管道的主要荷载为内水压力，管道的内直径D(m)和其承受的水头H(m)及其乘积HD值是标志压力管道规模及技术难度的重要参数值。
目前最大直径的钢管是巴基斯坦的塔贝拉水电站第三期扩建工程的隧洞内明钢管，直径为13.26m。
HD值最高的常见于抽水蓄能电站，已超过5 000m2。
二、分类压力管道可按照布置型式和所用的材料分类，见表8-1。
其中，明管适用于引水式地面厂房，地下埋管多为引水式地面或地下厂房采用，混凝土坝身管道则只能在混凝土坝式厂房中使用。
由于钢材强度高，防渗性能好，故钢管或钢衬混凝土衬砌管道主要用于中、高水头电站；而钢筋混凝土管适用于中小型电站。
(一) 钢管钢管按其自身的结构又可分为：(1) 无缝钢管。
其直径较小，适用于高水头小流量的情况。
(2) 焊接钢管。
适用于较大直径的情况。
焊接钢管由弯成圆弧形的钢板焊接而成，焊缝结构如图8-1所示，一般相邻两节管道的纵缝应错开一定角度，以避免焊缝薄弱点在同一直线上。
(3) 箍管。
当HD>1 000m2时，钢板厚度一般会超过40mm，其加工比较困难，因而在这种情况下常采用箍管。
箍管是在焊接管或无缝钢管外套以无缝的钢环(钢箍，称为加劲环)，从而使管壁和钢箍共同承受内水压力，以减小管壁钢板的厚度。
钢管所使用的钢材应根据钢管结构型式、钢管规模、使用温度、钢材性能、制作安装工艺要求以及经济合理等因素参照设计规范选定。
(二) 钢筋混凝土管钢筋混凝土管具有造价低、刚度较大、经久耐用等优点，通常用于内压不高的中小型水电站。
建筑给排水-第八章—建筑内部排水管段计算
▪ 在决定室内排水管的管径及坡度之前，首先必须 确定各管段中的排水设计流量。
▪ 以洗涤盆排水量0.33L/s为一个排水当量(1排水当 量=0.33L/s)。将其他卫生器具的排水量与 0.33 L/s的比作为该卫生器具的排水当量 。
▪ 选择排水当量时用下用表8.1。
（二）设计秒流量
概念 排水设计流量应是建筑内部的最大排水瞬时流 量，即设计秒流量，。
(3) 器具通气管
对卫生、安静要求高的建筑物内，生活污水管道宜 设器具通气管。
器具通气管和环形通气管与通气管连接处应高于卫 生器具上边缘0.15m，按不小于0.01的上升坡度与通 气立管连接。
伸顶通气管 与排水立管管径相同或放大一级。
专用通气管、主通气管、器具通气管管径
通气管最小管径
共用通气管管径按下式计算：
（4）最小管径
最小管径 d≥50mm 接大便器 d≥100mm 大便槽排水管 d≥150mm 公共食堂排水支管 d≥75mm, 干管 d≥100mm 多层住宅厨房间的立管d≥75mm 医院污物洗涤盆或污水盆的排水管d≥75mm
2、 横管水力计算方法
qu w v
v
1
2
R3
I
1 2
n
式中：qu——排水设计秒流量，m3/s； w——水流断面积，m2； v——流速，m/s； R——水力半径，m； I——水力坡度，即管道坡度； n——管道粗糙系数。
管径（mm）
75
100
125Leabharlann 2.54.57.0
5.0
9.0 14.0
—
6.0
9.0
1.70 3.80
1.38 2.40
0.92 1.76
0.70 1.36
第八章(3)管道布置图讲解
8.3 管道布置图的标注
8.3.2.4 管件
一般不标注定位尺寸。 对某些有特殊要求的管件，应标注出某些要求与说明。
8.3.2.5 阀门
一般不注定位尺寸，只要在立面剖视图上注出安装标高。 当管道中阀门类型较多时，应在阀门符号旁注明其编号及公称尺寸。
8.3.2.6 仪表控制点
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8.2 管道布置图的视图
8.2.2.3 管道重叠
将上面管道 的投影断开
多条管道投影重叠时，可将最上的 一条用“双重断开”符号表示
管道转折后投影重叠，将下面的管 道画至重影处，稍留间隙断开
也可在投影断开处 注上小写字母
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8.2 管道布置图的视图
8.2.2.4 管道转折
(a) 向下弯折90°
60
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8.2 管道布置图的视图
8.2.2.8 支吊架
用来支承和固定管道，其位置一般用符号表示。
固定管架 滑动管架 导向管架 弹簧支吊架 轴向止推架
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8.2 管道布置图的视图
8.2.3 设备的图示内容及图示方法
在管道平面布置图中，应以设备布置图所确定的位置按比 例用细实线画出所有设备的简略外形和基础、平台、梯子。
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8.3 管道布置图的标注
8.3.1.3 管道的标注
介质 代号
管道 编号
公称直径 （HGJ 35
－1990标准
中Ⅱ系列）
公称直径 （HGJ 35
－1990标准
中Ⅰ系列）
管道 等级
隔热 型式
SL1305－80 EL×××.×××
SL1305－80B1A（H） BOP EL×××.×××
水电站压力钢管-完整版
二、钢材性能的要求
2、加工性能 辊轧、冷弯、焊接、切割，要求焊接性能好，冷
加工的塑性变形小，加工后无残余应力，焊缝和 热影响区不产生裂纹。 3、化学成份 影响钢材的强度、ε、焊接性能，含碳不要过高 (脆)，含硫量和含硅量也不能高。
三、容许应力
钢材的容许应力一般用屈服强度除以安全系数得到， 即 [σ]=σs/K
(a)、(b) 正向引进 (c)、(d) 纵向引进 (e) 斜向引进
压力水管引进厂房的方式
三、供水方式
1．单元供水：一管一机。不设下阀门。
优点：结构简单(无岔管)、工作可靠、灵活性好， 易于制作，无岔管
缺点：造价高 适用：(1) 单机流量大、长度短的地下埋管或明管；
(2) 混凝土坝内管道和明管道
一、压力管道的布置
压力管道线路选择应结合其它建筑物(前池、调压室)和 水电站厂房布置统一考虑。
➢ 路线尽可能短、直。(经济，hf和ΔH小)。
➢ 地质条件好。山体稳定、地下水位低、避开山崩、 雪崩地区。
➢尽量减小起伏, 避免出现负压; 转弯半径R≯3D。 ➢ 避开可能发生山崩或滑坡的地区以及山水集中的地
不同的荷载、不同的部位采用不同的容许应力，见 表8-2。
四、管身构造
1、无缝钢管：无纵缝，横缝用焊接、法兰连接成整体，强度
高，造价高，施工困难。 国内：D≤60cm；国外：D≤120cm。 适用高水头小流量电站。 2、焊接管：钢板按要求的曲率辊成弧形，焊接成管段。适用于 各种直径、水头，造成价低。 (1) 纵缝：焊缝交错排列，避开两个中心轴 (2) 相邻管壁厚度差≯2mm，内部光滑，外部成台阶状。
1、机械性能 屈服强度σs 、抗拉强度σb ；塑性指标：断裂时的延伸率ε、
《生物工厂设计》练习思考题
《生物工厂设计》练习思考题绪论第一章基本建设程序1、生物工厂有哪些主要特点？2、什么是总体设计和局部设计？3、为什么工艺设计是总体设计的主导设计？4、工厂设计工作基本原则是什么？5、新建项目的建设程序有哪三个阶段？6、什么是新建项目、扩建项目、改建项目？7、项目申请报告应按照什么格式文本？8、生物工厂可行性研究报告应按照什么规定编写？9、简述项目申请报告、可行性研究报告书和设计任务书的用途和相互关系。
10、什么是两阶段设计？11、简述初步设计阶段的车间初步设计说明书的内容。
12、简述初步设计阶段的深度。
13、简述施工图设计阶段的深度。
14、生物工厂初步设计的内容和深度应按照什么标准进行？15、生物工厂施工图设计内容深度应按照什么标准进行？第二章厂址选择与工厂总平面设计1、解释概念：厂址选择、地形图、坡度、地基承载力（地耐力）、建筑物、构筑物、设备基础、风玫瑰图、主风向、地理测量坐标网、建筑施工坐标网、工厂组成、厂区划分、洁净厂房。
2、厂址选择应考虑哪些条件?3、简述生物工厂地点选择的一般要求。
4、如何用方案比较法进行厂址选择？5、试绘制主风向为西南方向的风玫瑰图的示意图。
6、工厂总平面设计有哪些内容？7、论述工厂总平面设计的基本原则和要求。
8、试用厂区划分图说明生物工程工厂各类建筑物的布置位置特点。
9、总平面布置有哪些布置形式？各类布置形式有哪些特点？10、建筑物之间为什么要求最小间距？第三章工艺流程设计1、名词解释：带控制点的工艺流程图、PFD、P&ID2、简述生产方法的选择原则和工艺流程的设计原则。
3、简述工艺流程的五个重要部分。
4、工艺流程图的有哪三个设计阶段？5、工艺流程示意图、工艺流程草图、工艺流程图各有哪些部分组成？如何绘制？三者有什么区别?6、什么是工艺设备位号？如何制定？如何表示？7、绘制工艺流程图的线条应遵循哪些原则？8、比较教材P48图3-4和图3-5的带控制点的工艺流程图异同点。
第八章 第四节 压力管道设计
第四节 压力管道设计一、压力管道总体设计的基本原则压力管道都与设备、机器相连接，是整个装置的重要组成部分。
除长输管道是工程的主体外，各种压力管道必须与设备、机器一起综合考虑。
压力管道部分设计中应考虑到以下几个方面：(1) 满足工艺要求、材料、结构形式、柔性、抗振能力、各种组件、附件等适当组合，全面达到生产要求；(2) 管道设计要为安装施工、操作管理、维护检修提供方便，保证足够的空间：(3) 满足防火、防爆等安全规范的要求，创造安全运行环境；(4) 管道走向合理，避免不必要的往返和转折，使总体设计经济合理；(5) 管道排列规范、美观，框架、管廊立柱对齐、纵横成行，管道横平竖直，除特殊需要外，不用歪斜管道布置方式。
二、管道总体设计及规范2.1 一般要求管道设计要与装置整体设计统一考虑，必须符合管道仪表流程图，要有适当的支撑，保证足够的强度，对工作温度较高的管道要作柔性分析、有激振源的管道要作动力分析，使管道既有足够的强度，又能吸收热膨胀位移、良好的抗振性。
在经常出现飓风或地震分区级别高的地区还要考虑抵御风载和地震载荷的能力。
管道的敷设主要有架空和埋地两种类型，在选择何种敷设时可根据具体情况确定，化工和石油化工企业的工业管道大都采用架空敷设，便于施工、操作、检查、维修，也较为经济，大中型装置的架空管道都用管廊、管架和管墩成排敷设。
对于分散的管道可用支吊架。
长输管道一般采用埋地敷设，它利用了地下空间。
缺点是有腐蚀，检查和维修困难，尤其是需排液的管道，困难更大。
工业管道地下敷设的较少，就是地下敷设也大都用管沟，而不是直接敷设在地下。
2.2 防火安全设计当管道敷设在管廊上时，为充分利用空间，一般机泵就置于管廊下，管廊的上面放置引风机，管廊的两侧是主体设备。
管廊与它们要保持一定的距离，这个距离要满足有关防火的规范标准。
涉及的问题是：装置中的物质火灾危险性如何?防火要求如何?与其设备的防火间距应多大?材料的耐火等级与耐火保护如何?这些问题在GB5001《石油化工企业设计规范》中都有详细而明确的规定。
管道布置的内容
管道布置的内容一、管道系统规划在管道布置之前，首先需要规划管道系统，包括确定管道系统的组成、各管道的用途和连接方式、管道的起点和终点位置、管道的走向和转折点等。
二、管道材料选择根据管道系统的要求，选择合适的管道材料，包括钢管、铸铁管、塑料管、复合管等。
不同的管道材料具有不同的特性，需要根据实际需求进行选择。
三、管道尺寸确定根据流体介质、流量、压力等参数，确定管道的直径和壁厚。
根据不同的流体介质，选择合适的管道直径和壁厚，以保证管道能够承受所需的流量和压力。
四、管道路径设计根据场地条件、工艺要求和管道材料等因素，设计管道的路径和走向。
在保证管道安全的前提下，考虑如何节省空间、降低成本、方便维护等因素。
五、管道支架安装根据管道的走向和支撑要求，设计并安装合适的支架。
支架的类型和位置需要根据实际情况进行选择和设计，以确保管道在运行过程中不会出现移位、变形等情况。
六、管道系统安全在管道布置过程中，需要考虑安全问题，包括防止泄漏、防止机械损伤、防火防爆等方面。
针对可能存在的风险，采取相应的安全措施，以保证管道系统的安全稳定运行。
七、管道系统调试在管道系统安装完成后，需要进行调试，以确保管道系统的正常运行。
调试包括检查管道系统的密封性、流量和压力等参数是否符合要求，并对异常情况进行调整和处理。
八、管道系统维护为了保证管道系统的长期稳定运行，需要对管道系统进行定期维护和保养。
维护内容包括检查管道腐蚀情况、清理管道内外部的污垢和杂质、检查支架的牢固性等。
对于出现问题的管道，及时进行维修或更换。
同时，还需要建立完善的维护管理制度，规范维护流程和责任人，以确保管道系统的正常运行。
管道布置设计及配管图
第八章管道布置设计及配管图化工厂中，设备之间的连接，物料、蒸汽、水气体的输送都要用到各种管径材质不同的管道，管在道纵横、交叉重叠排列，长途管路几公里以上，管道费用占总投资的15%~20%。
因此化工管路安装设计是化工设计中重要组成部分，是管道安装文件。
是根据流程图和设备布置图进行设计的。
8.1 管路设计包含的内容:(1)管子管间和阀门的选择(2)管路布置设计(3)管路保温设计(4)管路支架配置（热管路要计算）(5)管路的热补偿设计(6)编制管道安装材料表(7)图纸文件（施工图阶段）a.管道布置平立面图，单向视图b.管段图：也叫三维图视图或单线图，它是一段管道的立体图样。
c.管架和非标管件图。
d.管段表：按管子序号列出管子的规格、材质、长度、管件、阀门的名称型号、规格和数量，管道的试压、涂色和保温防腐要求。
e.管架安装示意图。
f.综合材料表（包括工艺的所有材料）。
g.设备管口方位图。
8.1.1 管道、管件及管架8.1.1.1管道确定（1）压力等级：比操作压大1~2个压力等级。
（2）材质：介质的腐蚀性、毒性、温度、压力等。
B-碳钢 E-不锈钢、D-合金、 F-有色金属 A-铸铁、 G-非金属（3） 法兰的密封面平面：一般性质 FF---全平面 RF —突面凹凸面：易燃易爆 M FM榫槽面：剧毒 T G(4) 管道壁厚：p pd t d +=σ20t---壁厚 mmp---管内压力 Mpad---管外径 mmd σ----操作温度下的设计压力 Mpa 1）铸铁管:给水总管、埋地水管、煤气管、污水管道2）硅铁管：0.25Mpa 腐蚀介质3）水煤气管：镀锌钢管：水、煤气、PA 、真空、LS 等低压无腐蚀物料。
（镀锌的称为白铁管，不镀锌的称为黑铁管。
）1/8 ″, 1/4 ″, 3/8 ″ ,1/4 ″, 3/4 ″, 1″, 2″, 3″等4）无缝钢管：应用广泛，输送易燃易爆、有压力的物料，强度好、质地均匀。
《生物工程设备及工厂设计》课程教学大纲
《生物工程设备及工厂设计》课程教学大纲课程英文名称：Design of Biological Engineering Equipment and Factory课程编号:课程计划学时：48学分：3课程简介：《生物工程设备及工厂设计》是生物工程专业一门专业选修课程，学位课。
该课程是生物工程技术和化学工程与设备交叉的结合体，是一门实践性很强的学科。
课程主要介绍生物工程产业界常见的工业生产设备及生物工程研究领域的主要设备的基本原理、结构、特点、设计选用计算方法及发酵车间工艺设计。
本课程既有一定基础理论，又有较强的工程实际应用，使本专业学生成为能在生物技术与工程领域从事产业化设计、生产、管理和新技术研究、新产品开发的工程技术人才。
课程内容为：发酵设备计算及选型；无菌空气设备；分离设备；过滤、离心、萃取、吸附、离子交换、层析、蒸发、结晶、干燥等设备；发酵车间工艺设计。
通过本课程的学习，了解和掌握不同类型的生物工程设备工作原理，懂得如何应用这些基本理论去分析和解决生产过程中的具体问题，改造原有生产过程使其更符合客观规律，实现生产过程的优化，提高生产过程的经济和社会效益。
一、课程教学内容及教学基本要求第一章设计概述本章重点是生产工艺设计，生物工厂设计的原则和特点，难点是生物工厂设计的特点。
第一节生物工程工厂设计的目的和要求本节要求了解生物工程工厂设计的目的和要求，工厂设计在国民经济中的地位和意义(考核概率1%)。
第二节设计工作的任务和内容本节要求了解设计工作的基本任务和内容(考核概率1%)，理解总体设计和局部设计(考核概率2%)。
第三节生产工艺设计本节要求了解生产工艺设计在总体设计中的地位，计算机在工艺设计中的应用(考核概率1%)，理解生产工艺设计的依据与内容(考核概率2%)。
第四节工厂设计工作原则本节要求理解解生物工厂设计的基本原则和特点(考核概率2%)。
第二章项目建议书与建厂报告本章重点是可行性研究报告内容及编制方法，难点是可行性研究报告编制方法。
第八章_油气管道完整性管理——【油气管道安全工程】
运输过程造成的 损伤
安装 缺陷
焊接质量、管段名、 管道标志、埋深、阴 极保护类型、管道附 加保护、附加设备、 管道周围地形、土壤 种类（砂质土、岩石 、粘土等）、土壤理 化性质等
铺管时造成的损 伤、管道线路调 整、静水压试验 数据、设计运行 压力及安全因子 等
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3.2 施工关键环节的质量控制
1741运行条件的保障及操作规程遵守针对长输油气管道我国也颁布了一些宏观管理针对长输油气管道我国也颁布了一些宏观管理条例条例如如19891989年颁发的中华人民共和国国务院令第年颁发的中华人民共和国国务院令第303303号号石油石油天然气管道保护条例天然气管道保护条例20012001年年88月月22日颁发的国务院令第日颁发的国务院令第313313号号石油天然气管道保护石油天然气管道保护条例条例以及以及20092009年年55月月11日开始实施的国务院令第日开始实施的国务院令第549549号号特种设备安全监察条例特种设备安全监察条例具体的运行管具体的运行管理规程主要有原中国石油天然气总公司颁布的理规程主要有原中国石油天然气总公司颁布的sysy6186618619961996石油天然气管道安全规程石油天然气管道安全规程和国家经和国家经贸委20002000年年44月颁发的月颁发的石油天然气管道安全监督石油天然气管道安全监督与管理暂行规定与管理暂行规定等等1842管道环境条件的监测与数据采集黄土黄土崩塌崩塌滑坡滑坡泥石流泥石流风沙风沙膨胀膨胀发生的发生的灾害灾害主要以主要以管道的管道的第三方第三方破坏为破坏为主要表主要表现形式现形式管道环境分类及主要灾害类型示意图管道环境分类及主要灾害类型示意图自然自然环境环境人工人工环境环境水坝水坝电站电站气管气管绿地绿地主要主要有空有空土壤土壤石矿石矿太阳太阳辐射辐射等等19与建设期间不同与建设期间不同在管道运行期间的数据采集主要为两方面在管道运行期间的数据采集主要为两方面的因素分析服务
化工设计概论与化工制图课件-第八章管道设计
掌握化工设计概论与化工制图的要点，了解管道设计中的基本概念和原则， 以及设计流程和步骤。
管道设计的基本概念和原则
安全性
设计应考虑管道应承受的最大工作压力和温度，确保操作的安全性。
经济性
通过正确的材料选择和设计优化，降低成本并提高管道系统的效率。
可维护性
设计应考虑到管道的维护和检修需求，以减少停机时间和维修成本。
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详细设计
进行管径、壁厚和材料等技术参数的计算。
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施工和安装
实施设计方案，进行管道的施工和安装。
管道设计时需要考虑的因素和问题
1 压力和温度
确定管道系统需承受的 压力和温度条件。
2 流体特性
了解流体的黏度、密度 和流速等特性。
3 管道材料
选用适合介质和工况的 管道材料。
管道元件的种类和特点
弯头
用于改变管道方向，具有不同 的角度。
法兰
用于连接管道和设备，方便拆 卸。
阀门
用于控制管道流量和关闭流体。
管径、壁厚和材料的选择原则
管径选择
根据流量和压力损失确定 合适的管径。
壁厚设计
根据内部和外部压力，以 及材料强度计算壁厚。
材料选择
根据介质和工况选择合适 的管道材料。
管道支架的设计和布置
设计合理的支架系统，确保管道的稳定性和安全性。
管道的安装和连接方法
1 焊接
常用的连接方法，适用 于高温、高压条件。
2 螺纹连接
简单方便，适用于低压 条件。
3 法兰连接
便于拆卸，适用于需频 繁维护的场合。
管道系统的分类和主要组成部分
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输送管道
用于运输液体和气体，包括输油管道、工艺管道来自2输气管道等。
第八章车间管路设计
二、管道布置设计中的基本要求
• 化工管道布置应符合下列要求： • （I）必须符合PID图、进出装置的管道应与界区
外管道连接相吻合； • （2）确定管道与自控仪表及变送器等的位置，并
不与仪表电缆碰撞； • （3）管道与装置内的电缆、照明灯分区行走； • （4）管道不影响设备吊装及安全设施； • （5）管道应避开门、窗和梁； • （6）管道布置应保证安全生产，满足操作，维修
直径表示。 • 管径和壁厚的确定：计算后圆整。
第八章车间管路设计
第八章车间管路设计
8.4管路布置设计
• 一、管道敷设的种类* • 管道敷设方式可以分为地面以上架空敷设和地面以下敷设两大
类。 • （1）架空敷设 • 架空敷设是化工装置管道敷设的主要方式，它具有便于施工、
操作、检查、维修以及较为经济的特点。 • 架空敷设大致有下列几种类型。 • a)管道成排地集中敷设在管廊、管架或管墩上。 • b)管道敷设在支吊架上，这些支吊架通常生根于建筑物、构筑
第八章车间管路设计
• b)管沟敷设。 • 管沟可以分为地下式和半地下式两种，前
者整个沟体包括沟盖都在地面以下，后者 的沟壁和沟盖有一部分露出在地面以上。 管沟内通常设有支架和排水地漏，除阀井 外，一般管沟不考虑人的通行。与埋地敷 设相比，管沟敷设提供了较方便的检查维 修条件，同时可以敷设有隔热层的、温度 高的、输送易凝介质或有腐蚀性介质的管 道，这是比埋地敷设更优越的地方。
物，设备外壁和设备平台上。 • c)某些特殊管道，如有色金属、玻璃、搪瓷、塑料等管道，由
于其低的强度和高的脆性，因此在支承上要给予特别的考虑。
第八章车间管路设计
(2)地下敷设
• a.埋地敷设。
集气罩及管道设计
在集气罩设计中常用到的等温圆射流和扁射流的设计参数计算公式列于 教材P509～510的表13-1中。
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¡ 等温自由射流特征
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② 根据排放标准和生产要求，计算需要达到的净化效率； ③ 根据污染物性质和操作条件确定净化方法和决定净化设备 的选择范围； ④ 对设备的技术指标和经济指标进行全面比较，选定最适宜 的净化装置； ⑤ 确定净化设备的型号规格及运行参数。
¡ 排放烟囱设计
排放烟囱设计如第四章所介绍，主要内容包括结构尺寸及工艺 参数(烟囱高度、出口直径、喷出速度等)设计。
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（1） 全面通风量的确定
¡ 室内有害物浓度随通风时间的变化规律
通过理论推导，可以求得通风量一定时，任意时刻室内的有害物浓度的计算 公式。（工业通风 孙一坚主编，中国建筑工业出版社） 室内有害物浓度随通风时间的变化按指数规律增加或减少。
¡ 稳定状态下全面通风量的计算公式
稳定状态下全面通风量可根据有害物的容许浓度、消除余热、消除余湿等三 个公式进行计算， ① 容许浓度的计算公式为：
Q W dP d
t0－进入空气温度，℃；
Cp－空气的质量比热，其值为1.01KJ/Kg•℃
式中：Q－需要的全面通风量,m3/s； W－余湿量，g/s； dP－排放空气的含湿量，g/Kg干空气； d － 进入空气的含湿量，g/Kg干空气。
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¡ 安全系数
实际上，室内有害物浓度的分布及通风气流是不可能非常均匀的；混合过程 也不可能在瞬时完成；即使室内平均有害物浓度符合卫生标准，有害物源附 近空气中的有害物浓度仍然会比室内平均浓度高得多。为了保证有害物源附 近工人呼吸带的有害物浓度控制在容许值以下，实际所需的全面通风量要比 公式的计算值大得多。因此需要引入一个安全系数K。 即全面通风量的计算应为：
化工厂设计外部工艺及供热管道第七第八
第六章外部工艺及供热管道第一节说明书一、概述1．设计任务及分工范围说明外部工艺及供热管道设计所包括的设计范围、设计分工、输送的介质及各部位的设计界限等。
2．生产规模及远景规划说明工厂主要产品的近期和远期的生产规模以及管道、管架的设计能力和发展远景规划、预留措施等（利用老厂原有外管管道和管架扩建时要进行核算）。
二、管道的敷设1．敷设原则及敷设方式阐明管道的敷设原则、敷设方式、敷设路级以及各段管架、管沟的结构形式、外形尺寸、材料和主要控制标高等。
2．技术方案的选定对全厂性的技术方案，应阐述其选择依据及其技术先进性、经济性、合理性，必要时应进行多方案比较。
当管道穿越特殊地区，如沼地、河流、峡谷、陡坡等，应有特殊技术方案。
方案中应包括管道敷设方法、管架结构形式、管架材料、管道的热补偿、保温以及其他特殊措施等。
必要时应进行多方案比较，并阐述其技术经济的合理性、可靠性。
三、管道设计1．管道系统的叙述按介质分类说明各主要管道系统的介质名称、运行参数、负荷、输送特性以及管道的互换使用、切换等情况。
2．计量仪表及主要阀件的选择按系统说明管道上设置的仪表、主要的控制阀件等的型号、规格、测量参数、控制参数、操作特点和其他要求等。
3．管道材质的选择按管道系统或介质特性，说明各管道、阀门、管件等对选用材质及特殊材质（不锈钢、衬里、非金属材料等）的要求。
4．管道的特殊要求按系统分别叙述管道的酸洗、脱脂、吹扫、放空、导淋、疏水、取样、伴热、套管、减压、防雷、防静电、热补偿等特殊要求及措施。
5．管道保温（冷）及防腐分别说明工程中需保温（冷）、防腐的管道类别、特性参数、材质要求、结构特点及特殊要求等。
四、管道的维修及人员编说明外部工艺供热管道的维修项目、内容和所需要的维修设备等。
管道维修的定员可根据情况在水汽车间或机修车间定员合并考虑。
五、存在的问题及解决意见说明设计中待解决的问题，协调尚存在的问题及解决途径等。
六、全厂外部管道一览表将全厂外部管道按介质分类，全部填入表6－1中。
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1.1.1 公称直径 所谓管子，法兰和阀门等的公称直径，就是为 了使管子，法兰和阀门等的连接尺寸统一。 1.1.2 公称压力 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 1.2 管材选择 根据输送介质的温度，压力以及腐蚀情况等选 择所用管子材料
1.3 管件与阀门 管道中除管子以为，为了满足工艺生产和 安装检修等需要，还有许多其他构件，如短 管，弯头，三通，异径管，法兰，盲板，阀 门等，我们通常称这些构件为管路附件，简 称管件。管件是组成管道不可缺少的部分。
第一节 概述 二、管道设计与容主要包括管 道的设计计算和管道的布置两部分内容。
2.2 管道设计与布置的步骤 （1）选择管道材料 （2）选择介质的流速 （3）确定管径 （4）确定管壁厚度 （5）确定管道连接方式 （6）选阀门和管件 （7）选管道的热补偿器 （8）绝热形式，绝热层厚度及保温材料的选择
3.2.1合理布置管道
发酵车间的管道布置，除满足生产工艺流程 要求外，还要考虑满足清洗和灭菌彻底的要求。因 此，除了管道和阀门本身不漏外，还要考虑以下各 点: 1) 尽量减少管道 2) 要保证发酵罐罐体和有关管道都可用蒸汽进 行灭菌，即保证蒸汽能够达成所有需要灭菌的地方。
3) 各发酵罐（种子罐）的排气管不能因要节约管 材，而相互连接在一条总管道上。 4) 要避免冷凝水排入已灭菌的发酵罐和空气过滤 器中 5) 在空气过滤器和发酵罐之间应装有单向阀（止 逆阀），以免在压缩空气系统突然停气或发酵罐的 压力高于过滤器时，将发酵液倒压至过滤器，引起 生产事故。 6) 蒸汽总管道应安装分水罐，减压阀和安全阀， 以保证蒸汽干燥及避免过高压力的蒸汽在灭菌时造 成设备压损或爆炸事故。
第二节 工艺管道的设计计算
一、管子 管件和阀门的选择 在管道设计中，根据使用要求需要正确选择管子， 管件和阀门的类型，规格和材料等，这是管道设计中 一项细致而重要的工作。现将管子，管件和阀门选择 的有关知识介绍如下。 1.1 公称直径，公称压力 为了便于设计选用，有利于成批生产，降低生产 成本和便于互换，国家有关部门制定了管子，法兰和 阀门等管道用零部件标准。对于管子，法兰和阀门等 标准化的最基本参数就是公称直径和公称压力。
3.2.2 消灭管道死角 1) 管道连接的死角 2) 种子罐放料管的死角 3) 排气管的死角 四、车间管道布置设计的有关参数
6）分层布置时，大管径通道，热介质管道， 气体管道，保温管道和无腐蚀性管道在上；小管 径，液体，不保温，冷介质和有腐蚀性介质管道在 下。引支管时，气体管从上方引出，液体管从下方 引出。 7）管径大的，常温的，支管少的，不常检修 的和无腐蚀性介质的管道靠墙；管径小的，热力管 道，常检修的支管多的和有腐蚀性介质管道靠外。 8）管道穿过楼板，墙壁时，应预先留孔。
二、车间管道布置设计的内容 车间管道布置设计主要通过管道布置图的设计 来 体现设计思想，设计原则。 2.1 管道布置图 根据生产流程，设备布置，厂房 建筑和设备制造图纸，先在图纸上绘出工业厂房， 设备和构件物，用细实线画出它们的外形和接口于 正确的定位尺寸上，然后用实线画出管道和阀门。 2.2 特殊管件制造图 2.3 施工说明图，管道材料表，包括管道的保温 图，保温情况，油漆颜色及保温材料等。
第八章 管道设计与布置 一、 概述 二、 工艺管道的设计计算 三、 管道布置设计
第一节 概述 一、管道布置设计的意义 管道布置设计是发酵工厂设计中的一个 组成部分和一项重要内容。管道布置设计是 否合理，不仅直接关系到建设指标是否先进 合理，而且也关系到生产操作能否正常进行 以及厂房各车间布置的整齐美观和通风采光 良好等问题。因此，搞好管道布置设计具有 十分重要的意义。
9）易堵塞管道在阀门前接上水管或压缩空气管； 10）管道应避免经过电动机或配电板的上空，以 及两者的邻近； 11）输送腐蚀性介质管道的法兰不得位于通道上 空；与其他介质管道并列时，应保持一定距离，且略 低； 12）阀门和就地仪表的安装高度应满足操作和检 查的方便；
13）室外架空管道的走向宜平行于厂区 干道和建筑物； 14）不锈钢管道不得与碳钢支架过管托 架长期直接接触，以免形成腐蚀核心； 15）一般的上下水管及废水管适用于埋 地敷设，埋地管的安装深度应在冰冻线以下。
1.2 车间管道布置设计的原则 1）管道布置设计不仅影响工厂整体美观，而 且直接影响工艺操作，产品质量，甚至导致杂菌 或噬菌体污染，也影响安装检修和经济合理性。 2）尽可能使管线最短，阀件最少。必须避免 管道在平面上迂回折返，立面上弯转扭曲等不合 理布置。 3）车间内管道一般采用明线敷设，安装费用 低，检修安装方便，操作人员容易掌握管道的排 列和操作。
4）车间内工艺管道布置普遍采用沿墙，楼板底或 柱子的成排安装法，使管线成排成行平行直走，并协 调各条管道的标高和平面坐标位置，力争共架敷设， 使其占空间小。 5）管架标高应不影响车辆和人行交通，管线或管 架梁底距行车道路面高度要大于4.5m,人行道要大于 2.2m,车间次要通道最小净高高度为2m，管廊下通道的 净空要大于3.2m，有泵时要大于4m。
三、 发酵工厂车间管道布置的特点
发酵工厂车间管道布置，除了必须遵守 上述的设计原则外，还必须考虑到发酵工厂 对 无菌要求的特殊性。
下面主要介绍发酵车间管道布置的特点：
3.1 选择恰当的管材和阀门 由于发酵液具有一定的酸度和含有某些腐蚀 性强的物质，管道和阀门容易受到腐蚀引起渗 漏，造成染菌，因此，选择恰当的管材和阀门是 防止污染，保证正常生产的重要环节。 3.2 选择正确的管道连接 除上下水管可以用螺纹连接外，其余管道 以焊接和法兰连接为宜。
第三节 管道布置设计 管道布置设计又称配管设计，是 施工图设计阶段的主要内容之一。
一、 车间管道布置设计的任务和原则
第三节 管道布置设计
1.1车间管道布置设计的任务 车间管道布置设计的任务是用管道把由车 间布置固定下来的设备连接起来，使之形成一 条完整连贯的生产工艺流程。 车间管道布置合理，正确，管道运转就顺 利通畅，设备运转也就顺畅，就能使整个车间 或工段，甚至整个工厂的生产操作卓有成效 。