環境工程設計第五章管道設計第1頁，課件共109頁，創作于2023年2月

管路設計包括兩大部分：管路計算與管道布置設計。

管路設計計算包括管徑計算、管道阻力（壓降）計算、管道保溫工程、管路應力分析、熱補償計算、管子,管件和閥門的選擇、管道支吊架計算等內容；

管道布置設計不僅要滿足工藝流程的要求，還必須滿足施工安裝及安全生產、方便人員操作等的要求一、管路設計與布置的內容和依據第2頁，課件共109頁，創作于2023年2月

上述設計內容要在設計文件中體現出來，有1．管路布置圖包括管路布置平面圖和剖視圖（或向視圖）一、管路設計與布置的內容和依據第3頁，課件共109頁，創作于2023年2月

上述設計內容要在設計文件中體現出來，有2．管段圖表示一段管段在空間的位置，也叫空視圖或單線圖，它是一段管道的立體圖樣；一、管路設計與布置的內容和依據第4頁，課件共109頁，創作于2023年2月

上述設計內容要在設計文件中體現出來，有1．管路布置圖包括管路布置平面圖和剖視圖（或向視圖）；2．管段圖表示一段管段在空間的位置，也叫空視圖或單線圖，它是一段管道的立體圖樣；3．管架和非標準管件圖；4．管段表管段表按管段列出管子的材料、規格尺寸和長度，管件、閥門的名稱、型號、規格和數量，以及管道的試壓、涂色和保溫要求；5．管架表列出標準和非標準管架的編號、標注號、名稱和數量；6．綜合材料表包括管道安裝材料和管架材料；設備支架材料、保溫防腐材料；7．設備管口方位圖。一、管路設計與布置的內容和依據第5頁，課件共109頁，創作于2023年2月

設計依據1．施工階段的工藝流程圖及儀表流程圖；公用工程系統流程圖；2．設備平面布置圖及立面布置圖；建（構）筑物平、立面布置圖3．設備施工圖，包括非標設備施工圖及定型設備的樣本或詳細安裝圖；4．工程設計規范、管道等級表；5．設備一覽表；6．地區氣候條件、工場地質情況（包括地下水位高度、凍結層深度等）；7．其他技術參數（如水源、鍋爐房蒸汽壓力和壓縮空氣站空氣壓力等）。一、管路設計與布置的內容和依據第6頁，課件共109頁，創作于2023年2月管道的分類與等級（1）按照設計壓力，可將工業管道分為四級二、管路設計基礎級別名稱設計壓力/MPa真空管道低壓管道中壓管道高壓管道P<00≤p≤1.61.6≤p≤10p>10注：工作壓力≥9.0MPa，且工作溫度≥500℃的蒸管道可升級為高壓管道

第7頁，課件共109頁，創作于2023年2月管道的分類與等級（2）GB50316《工業金屬管道設計規范》將管內輸送流體分為五類A1類流體－劇毒流體，在輸送過程中如有少量流體泄漏到環境中，被人吸入或與人體接觸時，能造成嚴重中毒，脫離接觸后，不能治愈。相當于現行國標《職業性接觸毒物危害程度分級》GB5044中Ⅰ級（極度危害）的毒物。A2類流體－有毒流體，接觸此類流體后，會有不同程度中毒，脫離接觸后可以治愈。相當于現行國標GB5044中Ⅱ級及以下（高度、中度、輕度危害）的毒物。二、管路設計基礎第8頁，課件共109頁，創作于2023年2月管道的分類與等級（2）GB50316《工業金屬管道設計規范》將管內輸送流體分為五類B類流體－此類流體在環境或操作條件下是一種氣體或可閃蒸產生氣體的液體，這些液體能點燃并在空氣中連續燃燒。C類流體－設計壓力大于1.0MPa和設計溫度低于－20℃、高于186℃的不可燃、無毒流體。D類流體－設計壓力≤1.0MPa和設計溫度為－20℃～186℃的不可燃、無毒流體。二、管路設計基礎第9頁，課件共109頁，創作于2023年2月管道的分類與等級（3）HG20225-1995《化工金屬管道工程施工及驗收規范》將管道所輸送的介質分為四類：A類為輸送劇毒介質的管道；B類為輸送可燃介質或有毒介質的管道；C、D類為輸送非可燃介質、無毒介質的管道，其中設計壓力p≤1.0MPa且設計溫度為－29～186℃的管道為D級管道。二、管路設計基礎第10頁，課件共109頁，創作于2023年2月管道的分類與等級（4）SH3501－2002《石油化工有毒、可燃介質管道工程施工及驗收規范》，按管道輸送介質的性質及設計條件對管道進行分級二、管路設計基礎管道級別適

用

范

圍SHA1.毒性程度為極度危害介質管道（苯管道除外）2.毒性程度為高度危害介質的丙稀腈、光氣、二硫化碳和氟化氫管道3.設計壓力≥10MPa的介質管道SHB毒性程度為極度危害介質的苯管道毒性程度為高度危害介質管道（丙稀腈、光氣、二硫化碳和氟化氫管道除外）甲類、乙類可燃氣體和甲A類液化烴，甲B類、乙A類可燃液體介質管道SHC毒性程度為中度、輕度危害介質管道乙B類、丙類可燃液體介質管道SHD

設計溫度低于－29℃的低溫管道第11頁，課件共109頁，創作于2023年2月2.管道及附件的公稱壓力及公稱直徑

公稱壓力和公稱直徑是管子、閥門和管件的兩個特性參數。

采用公稱壓力及公稱直徑的目的是使管子、閥門和管件的連接參數統一，利于裝管工程的標準化。裝管工程標準化，可給閥門、管件的生產、設計單位的設計，施工單位的安裝帶來極大的方便。二、管路設計基礎第12頁，課件共109頁，創作于2023年2月2.管道及附件的公稱壓力及公稱直徑（1）公稱壓力和公稱壓力系列公稱壓力用符號Pg或PN表示，通常大于或等于實際工作壓力。一般來說，管路工作溫度在0～120℃范圍內時，工作壓力和公稱壓力是一致的，但當溫度高于120℃時，工作壓力將低于公稱壓力。二、管路設計基礎級別工作溫度/℃公稱壓力/MPa工作壓力/MPa級別工作溫度/℃公稱壓力/MPa工作壓力/MPaⅠⅡⅢ1～120121～300301～40010.010.010.010.0×100％10.0×80％10.0×64％ⅣⅤⅥ401～425426～450451～47510.010.010.010.0×51％10.0×43％10.0×34％第13頁，課件共109頁，創作于2023年2月2.管道及附件的公稱壓力及公稱直徑（1）公稱壓力和公稱壓力系列公稱壓力用符號Pg或PN表示，通常大于或等于實際工作壓力。一般來說，管路工作溫度在0～120℃范圍內時，工作壓力和公稱壓力是一致的，但當溫度高于120℃時，工作壓力將低于公稱壓力。二、管路設計基礎級別工作溫度/℃公稱壓力/MPa工作壓力/MPa級別工作溫度/℃公稱壓力/MPa工作壓力/MPaⅠⅡⅢ1～120121～300301～40010.010.010.010.0×100％10.0×80％10.0×64％ⅣⅤⅥ401～425426～450451～47510.010.010.010.0×51％10.0×43％10.0×34％公稱壓力從0.25MPa至32MPa共分為12級，它們是（以下用kgf/cm2作壓力單位）2.5，6，10，16，25，40，64，100，160，200，250，320等。第14頁，課件共109頁，創作于2023年2月2.管道及附件的公稱壓力及公稱直徑（2）公稱直徑和公稱直徑系列

公稱直徑用Dg或DN表示，它與管子的直徑相近，但不一定相等。

凡是同一公稱直徑的管子，外徑必定相同，但內徑則因壁厚不同而異。

例如φ57×3.5mm和φ57×4.5mm的無縫鋼管，都稱作公稱直徑為50mm的鋼管，但它們的內徑卻分別為50mm和48mm。二、管路設計基礎工程上，管材習慣上采用管子外徑×壁厚，單位mm。φ108mm×4mm和φ108mm×6mm公稱直徑的單位一般以“mm”計，如Dg100，是指公稱直徑為100mm的管子第15頁，課件共109頁，創作于2023年2月3.管道系統試驗（1）液壓強度試驗

承受內壓的地上鋼管及有色金屬管道試驗壓力應為設計壓力的1.5倍，埋地鋼管的試驗壓力應為設計壓力的1.5倍，且不得低于0.4MPa。

對承受外壓的管道，其試驗壓力應為設計內、外壓力之差的1.5倍，且不得低于0.2MPa。（2）氣壓試驗

氣壓嚴密性試驗應在液壓強度試驗合格后進行，一般使用空氣或惰性氣體。

對承受內壓、設計壓力不大于0.6MPa的鋼管及有色金屬管道，其氣壓試驗壓力為設計壓力的1.15倍；真空管道的試驗壓力應為0.2MPa。二、管路設計基礎第16頁，課件共109頁，創作于2023年2月4.管道等級設計中，根據管道材質、壓力和直徑三個參數分級。管道等級號：B

2

A序號：同一材質、壓力等級按序編排，A、B…管道壓力等級代號管道材質代號管道材質代號:A—鑄鐵及硅鑄鐵B—碳素鋼C—普通低合金鋼D—合金鋼E—不銹耐酸鋼F—有色金屬G—非金屬H—襯里管管道壓力等級代號:0—0.6MPa1—1.0MPa2—1.6MPa3—2.5MPa4—4.0MPa6—6.4MPa7—10.0MPa第17頁，課件共109頁，創作于2023年2月5.常用管材（1）鑄鐵管

常用作埋于地下的給水總管及污水管（2）硅鐵管

高硅鐵管與抗氯硅鐵管適用于輸送公稱壓力0.25MPa以下的腐蝕性介質二、管路設計基礎第18頁，課件共109頁，創作于2023年2月4.常用管材（3）水煤氣管

水煤氣管用軟鋼焊成，分鍍鋅與不鍍鋅兩種，前者稱為白鐵管，后者稱為黑鐵管。

水煤氣管常用作給水、煤氣、暖氣、壓縮空氣、真空、低壓蒸汽和凝液以及無侵蝕性管道。

水煤氣管的極限工作溫度為175℃，且不得用于輸送爆炸性及有毒害性的介質。

水煤氣管分為普通（公稱壓力1MPa）與加強（公稱壓力1.6MPa）兩級，公稱直徑用英寸表示，常采用羅紋聯接。二、管路設計基礎第19頁，課件共109頁，創作于2023年2月4.常用管材（4）無縫鋼管

可用來輸送有壓力的物料、水蒸氣、高壓水、過熱水以及輸送可燃性、有爆炸危險、有毒性的物料，極限工作溫度為435℃。（5）有色金屬管

（a）銅管與黃銅管：

多用作低溫管道（冷凍系統）、儀表的測壓管或傳送有壓力的流體（如油壓系統、潤滑系統），當溫度大于250℃時，不宜在壓力下使用。

（b）鋁管系拉制而成的無縫管，常用來輸送濃硝酸、醋酸、蟻酸、硫化氫及二氧化碳等物料，或用作換熱管，但鋁管不抗堿。在溫度大于160℃時不宜在壓力下操作二、管路設計基礎第20頁，課件共109頁，創作于2023年2月

（c）鉛管

常用作硫酸管道或酸性物料管道，但由于強度低、重度大、抗熱性差等缺點，已逐步為耐酸合金鋼，尤其是塑料管所代替。

（d）有襯里的鋼管主要用于輸送腐蝕性介質。由于有色金屬較稀貴，價格高，可用作鋼管的襯里或用代用材料襯里。

襯里的金屬材料有鋁、鉛等（6）非金屬管

（a）陶瓷管管子內徑為25～400mm。陶瓷管耐腐蝕性能很好，耐酸陶瓷管可以輸送0.1MPa或真空度26.7kPa及溫度不大于90℃的腐蝕性介質，氫氟酸除外。它的缺點是性脆，機械強度低和不能耐溫度劇變二、管路設計基礎第21頁，課件共109頁，創作于2023年2月（6）非金屬管

（b）塑料管

塑料管均具有良好的耐腐蝕性能，有硬聚氯乙稀管、聚乙烯管和聚丙烯管等多種。硬聚氯乙稀管對于任何濃度的各種酸類、堿類和鹽類都是穩定的，但對強氧化劑不穩定?？捎脕磔斔?0℃以下的介質，亦可用于輸送0℃以下的液體。缺點是耐熱性差，易老化，使用壽命不長。

（c）玻璃鋼管主要有環氧玻璃鋼、酚醛玻璃鋼、呋喃玻璃鋼、不飽和樹脂玻璃鋼和乙烯基樹脂玻璃鋼。玻璃鋼管耐腐蝕性良好，使用溫度小于120℃，使用壓力小于0.6MPa。二、管路設計基礎第22頁，課件共109頁，創作于2023年2月（6）非金屬管

（d）橡膠管

能耐酸堿，抗腐蝕性好，且有彈性可任意彎曲。橡膠管一般用作臨時管道及某些管道的撓性件，不作為永久管道。二、管路設計基礎第23頁，課件共109頁，創作于2023年2月2.金屬管材的選用(1)高溫用鋼管(>350℃)——在高溫下具有較高強度的鋼材。碳素鋼使用上限為450℃，超過時用沸騰鋼和A1鎮靜鋼。不銹鋼的高溫強度高，特別是18-12Mo，18-8-Ti和18-8-Nb等合金鋼的強度更為優越。高溫、伴有腐蝕的管道必須使用耐腐蝕材料；高溫、不伴有腐蝕的管道則應使用高溫、高壓鋼管。(2)耐熱用鋼管材料——具有耐氧化性、耐氣體腐蝕性，具高溫強度、不發生高溫脆化和熱沖擊強度高的材料。常用耐熱鋼一般有：1Cr5Mo，12Cr2Mo，Cr13SiAl，Cr17Al4Si，Cr22Ni4N，Cr22Ni20，Cr20Mn9Ni2Si2N(101)，ZGCrl5Ni35和4Cr14Ni14W2Mo等。第24頁，課件共109頁，創作于2023年2月(3)低溫用鋼管材料——低溫管道有低溫冷脆和造成管系斷裂的危險；常壓低溫管道應采用鎮靜鋼；≤-20℃使用碳素鋼和低合金鋼管，進行退火，并在相應溫度下進行最低沖擊試驗。(4)耐腐蝕金屬材料不銹鋼適用范圍有限，必須了解不銹鋼對環境的耐腐蝕性能。對于硝酸，18-8系鋼具有良好的耐蝕性，但含Mo的18-8Mo系鋼對氧化性酸的耐蝕性較差。對于鹽酸，不銹鋼僅能用于稀鹽酸。研究表明：Cr是Fe耐鹽酸性有害元素，Cr系合金鋼耐酸性非常差，但加入改善耐鹽酸性的元素Ni、Cu、Mo、W和Co等材料的合金，如蒙乃爾(Mone1)和hastelloy鋼等則有良好的耐鹽酸性能。第25頁，課件共109頁，創作于2023年2月硫酸—不銹鋼在很窄的濃度范圍和溫度范圍內具有耐腐蝕性。增加Ni含量或添加Si、Mo、Cu等元素可改善其耐硫酸性能。醋酸—室溫下，Cr-Ni系不銹鋼可耐所有濃度醋酸的腐蝕，但在高溫、高濃度時呈現活性。Ni-Cr系的18Cr-8Ni，18Cr-8Ni-Ti和18Cr-8Ni-Nb可耐<50℃，99m%的醋酸，可是沸騰的純醋酸對其則有顯著腐蝕。添加Mo和Si對耐醋酸性有改善。稀堿液——一般不銹鋼具有良好的耐腐蝕性能。（3.）

非金屬管材的選用(a)聚氯乙烯管(PVC管)性能：有優異的耐腐蝕性、機械加工和力學性能；適用溫度范圍：15~60℃，<15℃時易開裂；>60℃時軟化。適用壓力范圍：輕型管≤0.6MPa；重型管≤1.0MPa；也可用于真空度小于9.87104Pa的管道。不宜于輸送可燃、劇毒和含有固體的流體。第26頁，課件共109頁，創作于2023年2月(b)聚乙烯管(PE管)乙烯管對硫酸、低濃度鹽酸、堿類、大多數無機鹽類及飲料食品類液體都耐腐蝕。不耐濃硝酸(其質量分數為50%~70%)、氯氣等物質的腐蝕。(c)玻璃鋼管(FRP管)

玻璃鋼管有W型、R型、F型和H型4種。W型—專用作輸水(海水、淡水、污水、循環冷卻水)管道。R型—專用作通風管道。F型—用作化工生產中有腐蝕性介質的管道。H型—專用作溫度≤120℃有嚴重腐蝕的介質輸送管道。第27頁，課件共109頁，創作于2023年2月(d)聚丙烯/玻璃鋼復合管(PP/FRP復合管)

適用于化工、石油、化纖、農藥、化肥、輕工食品、染料、制藥、電子和機械等工業領域，可取代不銹鋼管和其他有色金屬管材和制品。(e)襯里管—在光管的內或外粘敷不同的材料，基體為碳素鋼襯里目的—防腐蝕、電絕緣和減少流體阻力，還可防止金屬離子混入和鐵污染發生。橡膠襯里管：鋼塑復合管：鋼的機械性能+塑料的耐腐蝕性能國內生產的復合管有：鋼/聚氯乙烯、鋼/聚乙烯、鋼/聚丙烯、鋼/聚四氟乙烯。涂塑鋼管：基體為鋼管，聚乙烯、聚丙烯或環氧樹脂為涂料。第28頁，課件共109頁，創作于2023年2月1.閥門

按閥門功能可分為：截止閥，調節閥，穩壓閥，減壓閥，安全閥等；

按其結構形式可分為：球心閥，閘閥，旋塞，蝶閥，針形閥等。

（1）球心閥又稱截止閥，不宜用于輸送粘度大、含有顆粒、易結晶、易沉淀物料的管路

（2）閘閥閘閥又稱閘板閥不適宜用于有晶體或懸浮物的物料輸送管路，也不宜用于腐蝕性物料輸送管路

（3）旋塞一般用于溫度較低、粘度較大或要求開關迅速的管路。二、管路設計基礎——常用閥門及管件第29頁，課件共109頁，創作于2023年2月（1）球心閥又稱截止閥，不宜用于輸送粘度大、含有顆粒、易結晶、易沉淀物料的管路第30頁，課件共109頁，創作于2023年2月（2）閘閥閘閥又稱閘板閥不適宜用于有晶體或懸浮物的物料輸送管路，也不宜用于腐蝕性物料輸送管路第31頁，課件共109頁，創作于2023年2月（3）蝶閥又叫翻板閥，蝶閥不易和管路嚴密配合，所以只適于調節流量，而不能用于切斷管路第32頁，課件共109頁，創作于2023年2月（4）旋塞一般用于溫度較低、粘度較大或要求開關迅速的管路。第33頁，課件共109頁，創作于2023年2月（5）針形閥特別適用于高壓操作和要求精確調節流量的地方，如鋼瓶第34頁，課件共109頁，創作于2023年2月（6）止逆閥又叫單向閥或止回閥作用是防止倒流。水泵的進口管路上也經常裝有止逆閥。第35頁，課件共109頁，創作于2023年2月（7）安全閥用在受壓設備、容器上

作為超壓保護裝置，當設備壓力超過允許值時，閥門開啟全量排放，防止設備內壓力繼續升高，當壓力降低到規定值時，閥門即時關閉第36頁，課件共109頁，創作于2023年2月（8）減壓閥

將進口高壓流體降為某個需要的出口壓力，當進口壓力及流量變動時，能自動保持出口壓力基本不變的自動閥門。第37頁，課件共109頁，創作于2023年2月（9）疏水閥

一般用在蒸汽管路上或蒸汽加熱器的冷凝水排出管路上，其作用是排出不斷產生的冷凝液，而阻止蒸汽排出。第38頁，課件共109頁，創作于2023年2月2.管件

（1）法蘭

法蘭是最常用的管道間相互連接的元件。管道法蘭按與管子連接方式可分為：平焊、對焊、羅紋、承插焊和松套法蘭等五種基本類型。法蘭密封面有突面、光面、凹凸面、榫槽面和梯形面等。

（2）法蘭墊圈它是法蘭聯接中必須使用的管件，起密封作用，有軟橡膠、石棉橡膠、聚氯乙稀塑料等多種，可通過查有關工藝手冊選取。

（3）其他管件改變走向、管徑、封閉管路以及由主管上引出支管等均需用管件。二、管路設計基礎——常用閥門及管件第39頁，課件共109頁，創作于2023年2月（1）法蘭

法蘭是最常用的管道間相互連接的元件。管道法蘭按與管子連接方式可分為：平焊、對焊、羅紋、承插焊和松套法蘭等五種基本類型。法蘭密封面有突面、光面、凹凸面、榫槽面和梯形面等。第40頁，課件共109頁，創作于2023年2月第41頁，課件共109頁，創作于2023年2月3.管道連接1）焊接：所有壓力管道，如煤氣、蒸汽、空氣、真空等管道盡量采用焊接；2）承插焊：密封性要求高的管子連接，應盡量采用承插連接；3）法蘭連接：法蘭連接是管道聯接最常用的形式，具有裝拆方便，密閉可靠，適用的壓力、溫度和管徑范圍大的特點。一般適用于較大管徑、密封性要求高的連接；4）羅紋連接：一般用于管徑≤50mm低壓鋼管、水煤氣管、硬聚氯乙稀塑料管的連接；二、管路設計基礎——常用閥門及管件第42頁，課件共109頁，創作于2023年2月1）焊接：所有壓力管道，如煤氣、蒸汽、空氣、真空等管道盡量采用焊接第43頁，課件共109頁，創作于2023年2月2）承插焊：密封性要求高的管子連接，應盡量采用承插連接；第44頁，課件共109頁，創作于2023年2月3）法蘭連接：法蘭連接是管道聯接最常用的形式，具有裝拆方便，密閉可靠，適用的壓力、溫度和管徑范圍大的特點。一般適用于較大管徑、密封性要求高的連接；第45頁，課件共109頁，創作于2023年2月4）羅紋連接：一般用于管徑≤50mm低壓鋼管、水煤氣管、硬聚氯乙稀塑料管的連接；第46頁，課件共109頁，創作于2023年2月3.管道連接5）承插連接：適用于埋地或沿墻敷設的給排水管，如鑄鐵管，陶瓷管，石棉水泥管，工作壓力≤0.3MPa，介質溫度≤60℃的場合；6）承插粘結：適用于各種塑料管（如ABS管、玻璃鋼管等）的連接；7）卡套連接：適用于管徑≤40mm的金屬管與金屬管件或與非金屬管件、閥件的連接，一般用于儀表、控制系統等處；8）卡箍連接：適用于潔凈物料、直徑較小的管道連接，具有裝拆方便、安全可靠、經濟耐用等優點。二、管路設計基礎——常用閥門及管件第47頁，課件共109頁，創作于2023年2月7）卡套連接：適用于管徑≤40mm的金屬管與金屬管件或與非金屬管件、閥件的連接，一般用于儀表、控制系統等處；第48頁，課件共109頁，創作于2023年2月8）卡箍連接：適用于潔凈物料、直徑較小的管道連接，具有裝拆方便、安全可靠、經濟耐用等優點。第49頁，課件共109頁，創作于2023年2月管路計算計算任務管道設計的計算任務為：確定管道的管徑和管道系統的壓力損失。計算程序及內容（1）繪制管道系統圖，又稱軸測圖，在圖中對管段進行編號，標注長度和流量。（2）選擇管內流速以計算管徑。三、管路計算第50頁，課件共109頁，創作于2023年2月1.管徑的確定1）確定管徑的一般原則（a）確定管徑首先要考慮滿足工藝對管道的要求；

在工藝的最大流量條件下，其最大壓力降應不超過工藝允許值，并且其流速應位于根據介質的特性所確定的安全流速范圍內（b）綜合權衡建設投資和操作費用（c）操作情況

不同流體應按其性質、狀態和操作要求的不同，選用不同的流速。粘度較高的液體，摩擦阻力較大，應選用較低流速。

液體流速一般不超過4m/s，氣體流速一般不超過其臨界速度的85％三、管路計算第51頁，課件共109頁，創作于2023年2月1.管徑的確定1）確定管徑的一般原則（d）小流量的情況應選擇較小流速，大流量的情況可選擇較高的流速；2）管徑的確定三、管路計算第52頁，課件共109頁，創作于2023年2月2）管徑的確定三、管路計算第53頁，課件共109頁，創作于2023年2月3）管壁厚度的確定三、管路計算公稱直徑（mm）管子外徑（mm）管

壁

厚

度（mm）PN=1.6PN=2.5PN=4PN=6.4PN=10PN=16PN=2015182.52.52.52.533320252.52.52.52.533425322.52.52.533.53.5532382.52.5333.53.5640452.5333.53.54.5650572.533.53.54.557707633.53.54.566980893.54456711100108444671213125133444.56913171501594.54.5571017-200219667101321-2502738881116--30032588912---350377991013---4004269101215---第54頁，課件共109頁，創作于2023年2月4）管路阻力降計算（1）在管道系統布置設計的基礎上，已知管徑d、管長l及流量V，確定各管段的阻力損失，計算流體通過管路系統的總能量損失及所需外加的能量，以此選擇適當的風機或泵，并配備電動機；（2）為將系統總阻力降控制在合理及經濟的范圍內，計算管路參數或校核系統的流體阻力。例如已知管徑d，管長l及允許的能量消耗，求流體的流量或已知管長l，流量V及允許的能量消耗，求管徑，即選擇適宜的管徑。三、管路計算第55頁，課件共109頁，創作于2023年2月4）管路阻力降計算（1）流體流動總能量衡算－柏努利方程三、管路計算（2）管路摩擦阻力計算第56頁，課件共109頁，創作于2023年2月三、管路計算第57頁，課件共109頁，創作于2023年2月三、管路計算管

道

類

別絕對粗糙度ε/mm管

道

類

別絕對粗糙度ε/mm金屬管無縫黃銅管、銅管即鉛管新的無縫鋼管或鍍鋅鐵管新的鑄鐵管具有輕度腐蝕的無縫鋼管具有顯著腐蝕的無縫鋼管舊的鑄鐵管0.01~0.050.1~0.20.30.2~0.30.5以上0.85以上非金屬管干凈玻璃管橡皮軟管木管道陶土排水管很好整平的水泥管石棉水泥管0.0015~0.010.01~0.030.25~1.250.45~6.00.330.03~0.8第58頁，課件共109頁，創作于2023年2月三、管路計算第59頁，課件共109頁，創作于2023年2月三、管路計算阻力系數法：第60頁，課件共109頁，創作于2023年2月流速選擇的原則是：從技術和經濟兩方面來確定管內流速。當流量一定時，所選擇的管內流速較高，則管徑降低，材料消耗少，一次性投資減少。但是由于流速較高，壓力損失也就較高，運行所需的動力消耗增加，也就是運行費用增加，管道和設備磨損加大，噪聲增加。反之，選擇低流速所需的管徑加大，材料消耗大，一次性投資增加，但壓力損失小。第61頁，課件共109頁，創作于2023年2月

因此，管道直徑越小，阻力越大，在選擇流速時要選擇較低的流速。第62頁，課件共109頁，創作于2023年2月（3）確定管徑流速確定后，可根據處理的流體流量計算出管徑，計算方法如下。如果管道是圓管則，Q＝SV＝πd2V/4式中Q—流體體積流量，m3／s；

S—管道橫截面積，m2；

V—流體平均流速，m／s；

d—管道直徑，m。所以如果管道截面為方形則，S＝a×b＝Q／V式中，a與b分別為管道長邊和短邊，m。矩形管道一般是通風管道。第63頁，課件共109頁，創作于2023年2月(4)計算系統總壓力損失

a．最不利管路的概念最不利管路是指壓力損失最大的管路。如圖所示為某一除塵系統管道。

從圖中可以看出，最不利管道是1—2—3—4—5—6—7，一般最不利管道是從最遠的管段開始。第64頁，課件共109頁，創作于2023年2月連續性方程伯努利方程阻力損失計算式第65頁，課件共109頁，創作于2023年2月第66頁，課件共109頁，創作于2023年2月第67頁，課件共109頁，創作于2023年2月第68頁，課件共109頁，創作于2023年2月四、管路布置設計1.管路敷設種類及其設計要求：1）架空敷設(a)管道成排地集中敷設在管廊、管架或管墩上(b)管道敷設在支吊架上，這些支吊架通常生根于建筑物、構筑物、設備外壁和設備平臺上。(c)某些特殊的管道，如有色金屬、玻璃、搪瓷、塑料等管道，由于其低的強度和高的脆性，因此在支承上要給予特別的考慮。2）地下敷設（1）埋地敷設其優點是利用了地下的空間，缺點是檢查和維修困難，常有腐蝕發生（2）管溝敷設管溝可以分為地下式和半地下式。第69頁，課件共109頁，創作于2023年2月第70頁，課件共109頁，創作于2023年2月第71頁，課件共109頁，創作于2023年2月第72頁，課件共109頁，創作于2023年2月四、管路布置設計2.管路布置一般原則：1）全盤規劃、合理布置(a)必須與帶控制點工藝流程圖相符合；(b)確定管道的位置，并避免通過電動機、配電盤、儀表盤上空；管道與設備裝置內的電纜、照明燈分區行走；(c)了解建筑物、構筑物、設備的結構和材料，以便進行管路固定（管路敷設）設計；管道應不影響設備吊裝及安全設施；管道應避開門、窗和梁；(d)管道布置應保證安全生產，滿足操作、維修方便和人、貨物道路暢通。第73頁，課件共109頁，創作于2023年2月四、管路布置設計2.管路布置一般原則：2）管路布置應便于安裝、檢修和管理(a)管路應盡量集中架空敷設，布置在公用管架上，平行走直線，少拐彎，少交叉，不妨礙門窗開啟和設備，并與墻保持一定距離(b)在焊接或羅紋連接的管路上應適當配制一些法蘭或活接頭(3)為了安裝和操作方便，管道上的閥門和儀表高出地面、樓板、平臺表面一定高度：閥門（包括球閥、截止閥、閘閥）1.2~1.6m安全閥2.2m溫度計、壓力計1.4~1.6m取樣閥1m左右第74頁，課件共109頁，創作于2023年2月四、管路布置設計3.管路布置應注意考慮安全：(1)管廊上敷設管路的管底標高(2)管道穿過墻壁和樓板時，應在墻面和樓板上預埋一個較直徑大的套管(3)直接埋地或管溝中敷設的管道通過道路時，應加套管等加以保護(4)輸送易燃、易爆介質的管路，一般應設防火安全裝置和防爆安全裝置(5)輸送有毒或有腐蝕性介質的管路，不得在人行道上空設置閥門、伸縮器、法蘭等(6)長距離輸送蒸汽或其他熱物料的管道，應考慮熱補償問題(7)為了避免電化學腐蝕，不銹鋼管道不宜與碳鋼管道直接接觸第75頁，課件共109頁，創作于2023年2月四、管路布置設計3.管路排列的基本原則：垂直排列：(1)熱介質管路在上，冷介質的管路在下；(2)無腐蝕性介質的管路在上，有腐蝕性介質的管路在下；(3)小管道應盡量支承在大管路的上方或吊在大管路的下方；(4)氣體管路在上，液體管路在下；(5)不經常檢修的管路在上，檢修頻繁的管路在下；(6)高壓介質管路在上，低壓介質管路在下；(7)保溫管路在上，不保溫管路在下；(8)金屬管路在上，非金屬管路在下。第76頁，課件共109頁，創作于2023年2月四、管路布置設計3.管路排列的基本原則：水平排列：(1)大管道靠墻，小管道在外；(2)常溫管道靠墻，熱管道在外；(3)支架少的靠墻，支架多的在外；(4)不經常檢修的管道靠墻，經常檢修的管道在外；(5)高壓管道靠墻，低壓管道在外4.管道敷設間距及坡度間距參考相關表格；坡度方向一般均沿介質流動方向5.其他第77頁，課件共109頁，創作于2023年2月四、管路布置設計5.其他(1)彎管的彎曲半徑DN15～25的管子，彎曲半徑取2.5～3.5D（D為管子外徑）；DN32～100的管子，彎曲半徑取3.5～4D，采用熱彎時，彎曲半徑約為3～4D。焊接彎頭的彎曲半徑推薦用1.5D。DN15～100的不銹鋼管，一般采用冷彎，彎曲半徑為3.5～4D。(2)管路各支點間的距離考慮最大允許跨度(3)管道上引出支管時，氣體管道應從上方引出，液體管道應從下方引出第78頁，課件共109頁，創作于2023年2月五、管路布置圖1.管路布置圖的配置管道布置圖又稱管道安裝圖或配管圖，其內容有：a.一組視圖

按正投影原理繪制的一組平面、立面剖視圖，表達整個車間（裝置）的設備、建筑物的簡單輪廓以及管道、閥門、管件、儀表、控制點等的布置安裝情況。當平面圖表示不清楚時，應有必要的剖視圖，向視圖及局部放大圖；第79頁，課件共109頁，創作于2023年2月第80頁，課件共109頁，創作于2023年2月b.尺寸和標注注出管道及有關管件、閥門、儀表控制點等的平面位置尺寸和標高，并標注建筑軸線編號、設備位號、管段序號、控制點代號等；

PG03001-100L1B-C

（1）（2）（3）（4）

（5）（6）

管道組合號（管道代號）由六個單元組成，這六個單元依次是：（1）物料代號；（2）主項代號；（3）管道順序號，以上三個單元組成管道號（管段號）；（4）管道尺寸；（5）管道等級；（6）隔熱或隔聲代號。第81頁，課件共109頁，創作于2023年2月管道等級號由下列三個單元組成：

L1B1）2）3）1）第一單元為管道的公稱壓力（MPa）等級代號，用大寫英文字母表示。A～K用于ANSI標準壓力等級代號（其中I、J不用），L～Z用于國內標準壓力等級代號（其中O、X不用）。常用的國內標準壓力等級代號：L——1.0MPaM——1.6MPaN——2.5MPaP——4.0MPa2）第二單元為順序號，用阿拉伯數字表示，由1開始。3）第三單元為管道材質類別，用大寫英文字母表示，與順序號組合使用。A——鑄鐵1G——聚丙烯塑料B——碳鋼2G——聚四氟乙烯塑料1E——304不銹鋼2E——316L不銹鋼H——襯里及內防腐第82頁，課件共109頁，創作于2023年2月第83頁，課件共109頁，創作于2023年2月五、管路布置圖1.管路布置圖的配置c.分區索引圖表達車間（裝置）界區范圍內的分區情況；d.方位標（設計北箭頭）表示管道安裝的方位基準；e.標題欄注寫圖名、圖號、設計階段等。第84頁，課件共109頁，創作于2023年2月第85頁，課件共109頁，創作于2023年2月五、管路布置圖“管道空視圖”又稱管段圖，是表達自一臺設備至另一臺設備（或另一管道）間的一段管道及其所附管件、閥門、控制點等具體配制情況的立體圖。

這種管段圖是按軸測投影原理繪制的，圖樣立體感強，便于識讀，有利于管段的預制和安裝施工。第86頁，課件共109頁，創作于2023年2月五、管路布置圖2.管道布置圖（1）一般規定

比例：在圖面飽滿、表示清楚的原則下取用1:50或1:25兩種，一般用1號或2號圖紙，有時也用0號圖紙。

線條：直徑小于250mm管道用粗實線單線繪制，直徑為250mm及其以上的管道用中粗實線雙線繪制，管道中心線用細實線繪制。

建筑物、設備基礎、設備外形、管件、閥門、儀表接頭、尺寸線以及剖視符號的箭頭方向線等均用細實線繪制，中心線用點畫線。

地下管道及平臺下的管道用虛線表示。第87頁，課件共109頁，創作于2023年2月五、管路布置圖2.管道布置圖（1）一般規定建筑物：a.廠房及有關構筑物外形b.標注地面、樓面、平臺面等標高。c.按比例用細實線畫出電纜托架、電纜溝、儀表和電纜盒、架的位置，標注相應的寬度、底面標高和纜線走向。d.標注各生產車間（分區）、生活間、輔助間的名稱等。第88頁，課件共109頁，創作于2023年2月五、管路布置圖2.管道布置圖（1）一般規定設備：

繪制設備簡略外形，標注設備定位尺寸。畫出設備的中心線及設備上的全部管口，用粗實線小正方形示出管口代號c.在設備中心線上方標注與工藝流程圖一致的設備位號，下方標注設備支撐點的標高第89頁，課件共109頁，創作于2023年2月五、管路布置圖（1）管道圖示法第90頁，課件共109頁，創作于2023年2月五、管路布置圖