华南理工大学发酵工厂设计第八章 管道设计与布置

• 2. 管道的保温材料要求
– （1）保温材料的密度要小、导热系数低。 – （2）富有弹性及多孔性、化学性能稳定。 – （3）能耐热和耐冷，易于施工并具有足够的机 械强度。 – （4）不侵蚀金属管道，水分较少，不引出鼠、 菌等生物，不污染空气。 – （5）就地取材，经济适宜
• 3. 常用的保温材料
述
1. 管道布置设计的意义
• • • • • 操作方便性 建设指标的先进性 整齐美观 通风采光 工作量大
第一节 概
述
2. 管道设计与布置的内容
• 管道的设计计算 • 管道的布置
3.管道设计与布置的步骤
☞选择管道材料 ☞选择介质的流速 ☞确定管径 ☞确定管壁厚度 ☞确定管道连接方式 ☞选阀门和管件 ☞选管道的热补偿器 ☞绝热形式、绝热层厚度及保温材料的选择
第八章 管道设计与布置
主要内容
一、车间布置设计的目的、依据与成果 二、车间布置设计的原则 三、设备设计与选型的原则 四、车间布置设计的步骤与方法 五、车间布置设计的有关参数与技术 六、管道布置设计的意义与步骤 七、工艺管道的设计计算 八、管道布置设计的原则与任务 九、发酵车间管道布置的特点
第一节 概
管材选择
• 铸铁管：埋于下地的管道，用于浓硫酸、液碱（常 温）及地下污水管。 • 焊接管：（白铁管、黑铁管、镀锌管）用于供水、煤 气、低压蒸汽等，温度低于135℃。 • 无缝钢管：用于有压力的场合和易燃、易爆及有害介 质。 • 不锈钢管：用于有压力的场合，易燃、易爆场合，有 卫生要求的场合及有害介质和腐蚀性介质 • 非金属管：用于腐蚀性介质，不适应高温场合。 （聚氯乙烯管P.V.C. 聚丙烯管..P.P.) 环氧树脂玻璃钢管， 酚醛树脂玻璃钢管等 • 有色金属管：用于一些特殊场合，深冷、防腐蚀等
☞选择恰当的管材和阀门 （1）防腐蚀 （2）防染菌 （3）防倒流 ☞选择正确的管道连接 （1）宜焊接和阀兰连接 （2）不宜螺纹连接
■截止阀
■截止阀
■截止阀
■截止阀 （A） 安装时尽可能将阀座一侧与罐相连， 而阀杆一侧不与罐相连。 （B） 阀芯最好用聚四氟乙烯垫圈。 （C） 必要时阀座上另外安装小边阀。
• 公称压力
– 把管道及所用阀兰、阀门等零部件所承受的压力， 也分为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，以Pg表示，其后附加公称压 力的数值 – 例如：公称压力为25×105Pa，用Pg25表示
按照现行规定： ☞低压管道的公称压力分为2.5、6.0、10、16 （ ×105Pa）四个等级； ☞中压管道的公称压力分为25、40、64、100 （ ×105Pa）四个等级； ☞高压管道的公称压力分为160、200、250、300 （ ×105Pa）四个等级
– （1）纤维型：玻璃棉、矿渣棉、岩石棉。（2） 发泡型：硅藻土、发泡混凝土、微孔硅酸盐。 – （3）泡沫塑料：泡沫玻璃、聚苯乙烯、聚氨基 甲酸脂（ – 4）多孔颗粒：膨胀珍珠岩、膨胀蛭石、炭化软 木
• 4. 保温范围
– a 凡表面温度高于333K以上的管道，都要保温， 以防烫伤。 – b 表面温度低于周围空气露点温度。（不保温 将在表面产生凝结水） – c 若管道内介质温度降低使流动困难，或者产 生冷凝液使管道产生腐蚀者皆应保温。（若必 要可加蒸汽伴管，再外加绝热层） – d 由于环境温度影响，可能使管道内介质汽化 而影响生
■闸阀
■闸阀 大口径的空气管和蒸汽罐一般用闸阀。
☞合理布置管道
（1）尽量减少管道，可节省投资，减少染菌机会； （2）要保证发酵罐（种子罐）罐体和有关管道都可用蒸气进行灭
菌；
（3）各发酵罐（种子罐）的排气管和罐底排污管不能相互连接在 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；
☞选择管道材料 ☞选择介质的流速 ☞确定管径 ☞确定管壁厚度 ☞确定管道连接方式 ☞选阀门和管件 ☞选管道的热补偿器 ☞绝热形式、绝热层厚度及保温材料的选择
第二节 工艺管道的设计计算
1. 管子、管件和阀门的选择
• 公称直径
– 将管子和管道用的零部件的直径加以标准化以后的 直径，称公称直径，并以Dg表示，其后附加公称直 径的尺寸 – 例如：公称直径为100mm，用Dg100表示 – 管子的公称直径是指管子的名义直径，是与管子的 外径相近又小于外径的一个数值。只要公称直径一 定，外径也就确定，而内径则根据壁厚不同而不同 – 例如：Dg150的无缝钢管，外径都是159mm – 若壁厚是4.5mm，内径是150mm – 若壁厚是6.0mm，内径是147mm
第三节 管道布置设计
1. 车间管道布置设计的任务
• 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
2. 车间管道布置设计的原则
☞管道布置首先应满足生产需要和工艺设备的要求，
便于安装、检修和操作管理；
☞尽可能使管线最短，阀件最少； ☞车间内管道一般采用明线敷设，安装费用低，检修
（6）蒸汽总管道应安装疏水阀、减压阀和安全阀。
☞消灭管道死角
■管道连接的死角 A 螺纹连接 B 阀兰连接 C 焊接 ■种子罐放料管的死角
■种子罐放料管的死角
■管道的死角
■管道的死角
死角 蒸汽
死角
蒸 汽 发 酵 罐 发 酵 罐
流 加 糖 贮 罐
发 酵 罐
补 料 罐
谢 谢！
●管件
☞弯头 ☞三通 ☞短接管 ☞异径管 ☞法兰 ☞活络管接头 ☞盲板
●阀门
☞旋塞 ☞闸阀 ☞球阀 ☞止回阀 ☞减压阀 ☞蝶阀 ☞截止阀 ☞隔膜阀 ☞针形阀 ☞安全阀 ☞疏水阀
◆2. 管径计算
Q d 18.8 w
式中： d----管道内径（mm） Q---流体流量（m3/h） W---流体流速（m/s）
☞输送腐蚀性介质管道的阀兰不得位于通道 上空； ☞阀门和就地仪表的安装高度应满足操作和 检查的方便； ☞室外架空管道的走向宜平行于厂区干道和 建筑物； ☞不锈钢管道不得与碳钢支架或管托架长期 直接接触，以免形成腐蚀核心； ☞一般的上下水管及废水管适用埋地敷设， 埋地管的安装深度应在冰冻线以下。
3. 发酵工厂车间管道布置的特点
安装方便，操作人员容易掌握管道的排列和操作；
☞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；
☞管架标高应不影响车辆和人行交通； ☞
☞分层布置时，大管径、热介质、气体、保温和 无腐蚀的管道在上；小管径、液体、不保温、 冷介质和有腐蚀性介质的管道在下； ☞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； ☞管道穿过楼板、墙壁时，应预留孔，穿过楼板 或墙壁的管道，其阀兰或焊口不得位于楼板或 墙壁之中； ☞易堵塞管道在阀门前接上水管或压缩空气管； ☞管道避免经过电动机或配电板上空以及邻近；
☞选取流速，计算管径； ☞查管径系列表，选用距计算值最 接近而又略大些的管径； ☞按选用的管径复核流体速度，应 符合流速规定的范围。
☞例如：麦芽汁 选取w=1.2 m/s 要求 Q=30 m3/h 那么 d=94mm ☞查表选用Dg100无缝钢管，外径108mm， 壁厚4mm，内径100mm， W=Q×18.82/d2=1.06 m/s 符合选取流速规定的范围。
3.管子壁厚计算
☞根据公称压力Pg，公称直径Dg，可以查表
确定管壁厚度。一般情况下，很少计算管 壁厚度。
☞如果工作压力和温度过高，则应进行验算，
计算公式见课本174页。
管道的保温、热膨胀及补偿
• 1.保温的目的
– a 减少设备和管道向周围环境散发或吸收热量 而造成能量损失。 – b 改善劳动保护条件和生产条件。 – c 提高设备的防火等级
■截止阀
截止阀上安装小边阀
流加糖管
蒸 汽 管 发源自文库酵 罐
■针型阀
■针型阀
■针型阀
一般由不锈钢制成，适用于小流量的调节。 例如：用于取样、接种和补料的管道上。
■橡皮隔膜阀
■橡皮隔膜阀
■橡皮隔膜阀
（A） 橡皮隔膜阀具有严密可靠、阀杆不与 物料接触的优点。 （B） 但所用的橡皮隔膜必须耐高温。