食品工厂设计.ppt

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食品工厂设计,第四章食品工厂工艺设计,第七节管路计算与设计,目的意义：

管路系统是食品工厂生产过程中必不可少的部分，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：

乳品厂、饮料厂、啤酒厂等是花时间最多的管路设计。

管路设计的标准化与管材选择,给水管道的设计及水泵的选择,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,管道的保温与标志,管路设计,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,第四章食品工厂工艺设计,

（一）管路设计的标准化1、公称直径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Dg表示，如：

公称直径为100mm,用Dg100表示。

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。

用pg表示，例如：

公称压力为25105Pa用pg25表示,

（二）管道材料的选择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食品工厂常用的管道材料有：

（1）钢管：

电焊钢管、水煤气钢管、不锈钢管

（2）铸铁管：

一般用于室外给水和室内排水管线。

（3）有色金属管：

铜管与黄管、铝管（4）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,

（一）给水管道的计算,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,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;（m2）v-管道设计断面处的水流平均速度;（m/s）,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,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,（m）。

当,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）,第四章食品工厂工艺设计,1.2m/s时,或,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,（20%30%）,式中,表示沿程水头损失（m）,生产给水管网,20%,消防给水管网,10%,生活、生产、消防合用管网,20%,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+H4,H1-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,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（与水相同）计算公式是,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：

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,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,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1、吸入管道允许的总阻力不应超过下列数值

（1）蒸发温度-40时，3900Pa

（2）蒸发温度-33时，4900Pa（3）蒸发温度-28时，5900Pa（4）蒸发温度-15时，12000Pa2、排气管道允许的总阻力不超过14700Pa3、冷凝管与储液桶之间的液体管道总阻力不超过1170Pa4、储液桶与调节站之间的液体管道总阻力不超过24000Pa5、盐水管路允许的总阻力不超过49000Pa,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,第四章食品工厂工艺设计,

（二）管道的选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Q-氨泵的流量n-氨循环倍数-氨液比容-氨液的汽化潜热,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力损失,-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,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,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,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,第四章食品工厂工艺设计,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，或对管道起安全、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,（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：

式中a-材料线膨胀系数-热伸常量,t1-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,

（一）管道保温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。

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。

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,

（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：

1、管路应平行敷设，尽量走直线，少拐弯，少交叉，以求方便整齐。

2、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道上应适当配置一些法兰或活管接，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,

（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,？

思考,