《制药机械(第二版)》第七章:制药工艺管路.ppt
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1、第七章第七章 制药工艺管路制药工艺管路教学目标 1 1明确工艺管路在制药工程中的作用;明确工艺管路在制药工程中的作用;2 2熟悉工艺管路系统的组成、管件参数及管路的熟悉工艺管路系统的组成、管件参数及管路的连接方式;连接方式;3 3了解了解GMPGMP对管路材质及管路布置的要求。对管路材质及管路布置的要求。教学内容 第一节 管子的种类 第二节 管径选择与壁厚确定 第三节 管件与阀门 第四节 管路连接 第五节 管路的布置和常见故障排除 GMPGMP对管路材料的要求对管路材料的要求1 1管道材料应根据所输送物料的理化性质和使用工况选用。采用管道材料应根据所输送物料的理化性质和使用工况选用。采用的材料
2、应保证满足工艺要求,使用可靠,不吸附和污染介质,的材料应保证满足工艺要求,使用可靠,不吸附和污染介质,施工和维护方便。施工和维护方便。2 2引入洁净室(区)的明管材料应采用不锈钢。引入洁净室(区)的明管材料应采用不锈钢。3 3输送纯化水、注射用水、无菌介质或成品的管道宜采用低碳优输送纯化水、注射用水、无菌介质或成品的管道宜采用低碳优质不锈钢或其他不污染物料的材料。质不锈钢或其他不污染物料的材料。4 4工艺管道上的阀门、管件的材料应与所在管道的材料相适应。工艺管道上的阀门、管件的材料应与所在管道的材料相适应。小知识第一节 管子的种类 管子按材质分为管子按材质分为金属管 钢管钢管 铸铁管铸铁管 有
3、色金属管有色金属管 非金属管 塑料管塑料管 玻璃钢管玻璃钢管 陶瓷管陶瓷管 橡胶管橡胶管 玻璃管玻璃管一、金属管(一)钢管(一)钢管 1 1有缝钢管有缝钢管 是用钢板或钢带经过卷曲成型后焊接制成的钢管是用钢板或钢带经过卷曲成型后焊接制成的钢管 一般焊管(不镀锌,俗称黑管)一般焊管(不镀锌,俗称黑管)镀锌焊管(白管)镀锌焊管(白管)黑管黑管白管(镀锌管)白管(镀锌管)2 2无缝钢管无缝钢管 镀锌无缝钢管镀锌无缝钢管(一)钢管(一)钢管(一)钢管(一)钢管 不锈钢材质的无缝钢管不锈钢材质的无缝钢管不锈钢材质的无缝钢管不锈钢材质的无缝钢管 一般钢管的规格以公称直径(一般钢管的规格以公称直径(DNDN
4、)表示。)表示。公称直径是近似普通钢管内径的一个名义尺寸。公称直公称直径是近似普通钢管内径的一个名义尺寸。公称直径的单位是径的单位是mmmm或或inin。每一公称直径对应一个外径,其。每一公称直径对应一个外径,其内径数值随厚度不同而不同。内径数值随厚度不同而不同。钢管的规格无缝钢管的规格以外径壁厚来表示。钢管的规格不锈钢无缝钢管常用规格不锈钢无缝钢管常用规格 钢管的规格一、金属管(二)铸铁管(二)铸铁管铸铁管是指用铸铁浇铸成型的管子。铸铁管用于给水、铸铁管是指用铸铁浇铸成型的管子。铸铁管用于给水、排水和煤气输送管线。排水和煤气输送管线。(三)有色金属管(三)有色金属管1铜管铜管2铝及铝合金管铝
5、及铝合金管 二、非金属管(一)塑料管 易于加工成型、可焊性好,耐腐蚀性能较好。易于加工成型、可焊性好,耐腐蚀性能较好。二、非金属管(二)玻璃钢管 优点:质量轻、强度高、耐腐蚀。优点:质量轻、强度高、耐腐蚀。缺点:易老化、易变形、耐磨性差。缺点:易老化、易变形、耐磨性差。二、非金属管(三)陶瓷管(三)陶瓷管 优点:耐腐蚀性能好,结构致密,表面光滑平整,硬度较优点:耐腐蚀性能好,结构致密,表面光滑平整,硬度较高。高。缺点:耐压能力低,性脆易碎,耐热性能差,缺点:耐压能力低,性脆易碎,耐热性能差,二、非金属管(四)橡胶管(四)橡胶管 质量轻、挠性好,安装拆卸方便,对多种酸碱液质量轻、挠性好,安装拆卸
6、方便,对多种酸碱液具有耐蚀性能。具有耐蚀性能。橡胶管为软管,多用作制药工艺管路的挠性连接橡胶管为软管,多用作制药工艺管路的挠性连接件。件。二、非金属管(五)玻璃管(五)玻璃管 优点:透明、耐腐蚀、阻力小、价格低等,优点:透明、耐腐蚀、阻力小、价格低等,缺点:质脆,不耐冲击和振动。缺点:质脆,不耐冲击和振动。玻璃管在制药生产中主要用于需要监测的管路。玻璃管在制药生产中主要用于需要监测的管路。其它 内涂塑外镀锌钢管内涂塑外镀锌钢管 内外涂塑复合钢管内外涂塑复合钢管第二节 管径选择与壁厚确定 流体输送管路的管径可根据流体的流量和流速来确定流体输送管路的管径可根据流体的流量和流速来确定流体输送管路的管
7、径可根据流体的流量和流速来确定流体输送管路的管径可根据流体的流量和流速来确定 流量是指单位时间内,通过某一截面的流体体积或质量,流量是指单位时间内,通过某一截面的流体体积或质量,流量是指单位时间内,通过某一截面的流体体积或质量,流量是指单位时间内,通过某一截面的流体体积或质量,它一般由制药工艺条件所决定。它一般由制药工艺条件所决定。它一般由制药工艺条件所决定。它一般由制药工艺条件所决定。流速是指流体单位时间内在流动方向上通过的距离,它一流速是指流体单位时间内在流动方向上通过的距离,它一流速是指流体单位时间内在流动方向上通过的距离,它一流速是指流体单位时间内在流动方向上通过的距离,它一般由技术人
8、员按有关规范确定。般由技术人员按有关规范确定。般由技术人员按有关规范确定。般由技术人员按有关规范确定。一、管径选择(一)流速的确定(一)流速的确定(一)流速的确定(一)流速的确定 确定流速时,应在满足制药工艺条件的前提下,在操确定流速时,应在满足制药工艺条件的前提下,在操确定流速时,应在满足制药工艺条件的前提下,在操确定流速时,应在满足制药工艺条件的前提下,在操作费用和基建费用之间通过经济核算来确定适宜流速,作费用和基建费用之间通过经济核算来确定适宜流速,作费用和基建费用之间通过经济核算来确定适宜流速,作费用和基建费用之间通过经济核算来确定适宜流速,使操作费用和基建费用的总和最小,进而确定管子
9、的使操作费用和基建费用的总和最小,进而确定管子的使操作费用和基建费用的总和最小,进而确定管子的使操作费用和基建费用的总和最小,进而确定管子的直径。直径。直径。直径。流体在管道中的适宜流速,与流体的性质及制药工艺流体在管道中的适宜流速,与流体的性质及制药工艺流体在管道中的适宜流速,与流体的性质及制药工艺流体在管道中的适宜流速,与流体的性质及制药工艺条件有关,条件有关,条件有关,条件有关,(二)管径的选用(二)管径的选用 流量的计算公式为:流量的计算公式为:流量的计算公式为:流量的计算公式为:式中式中式中式中 QvQv:流体体积流量,:流体体积流量,:流体体积流量,:流体体积流量,m3/sm3/s
10、;u u:流体流速,:流体流速,:流体流速,:流体流速,m/sm/s;A A:流体流通截面积,:流体流通截面积,:流体流通截面积,:流体流通截面积,m2m2。(7-17-1)制药生产中所用管道通常为圆管,以制药生产中所用管道通常为圆管,以A=(/4)d2代入式代入式(7-1)得,得,式中式中 d:圆管内径,:圆管内径,m;(7-27-2)若采用质量流量,由于质量流量与体积流量的关系为:若采用质量流量,由于质量流量与体积流量的关系为:若采用质量流量,由于质量流量与体积流量的关系为:若采用质量流量,由于质量流量与体积流量的关系为:(7-37-3)式中式中 WS:流体的质量流量,:流体的质量流量,k
11、g/s;:流体密度,:流体密度,kg/m3。所以,采用质量流量时管径计算公式为所以,采用质量流量时管径计算公式为:(7-47-4)由式由式(7-2)和和(7-4)计算所得直径为构成流通面积的内径,计算所得直径为构成流通面积的内径,而选择管径的基本参数是公称直径。所以,应根据计算而选择管径的基本参数是公称直径。所以,应根据计算得到的内径,圆整后选偏大的公称直径。得到的内径,圆整后选偏大的公称直径。二、管子壁厚的选用 式中式中式中式中 :管子计算厚度,:管子计算厚度,:管子计算厚度,:管子计算厚度,mmmm;p p :管子计算压力,:管子计算压力,:管子计算压力,:管子计算压力,MPaMPa;Di
12、Di:管子:管子:管子:管子(内外内外内外内外)直径,直径,直径,直径,mmmm;:管子许用应力,管子许用应力,管子许用应力,管子许用应力,MPaMPa;:管子基本许用应力修正系数。:管子基本许用应力修正系数。:管子基本许用应力修正系数。:管子基本许用应力修正系数。管子计算厚度管子计算厚度管子计算厚度管子计算厚度:(7-57-5)管子的计算厚度是满足管子承受介质压力的强度管子的计算厚度是满足管子承受介质压力的强度要求所必需的厚度,在确定管壁厚度时,还要考要求所必需的厚度,在确定管壁厚度时,还要考虑介质腐蚀和管子制造负偏差等因素的影响,应虑介质腐蚀和管子制造负偏差等因素的影响,应该在计算厚度的基
13、础上加上厚度附加量,并据此该在计算厚度的基础上加上厚度附加量,并据此按钢管规格标准选取管子厚度。按钢管规格标准选取管子厚度。第三节 管件与阀门一、常用的管件一、常用的管件一、常用的管件一、常用的管件 1 1弯头弯头弯头弯头 弯头是管路中改变管路方向的连接管件。弯头是管路中改变管路方向的连接管件。弯头是管路中改变管路方向的连接管件。弯头是管路中改变管路方向的连接管件。弯头用于管道拐弯处,连接两根等径管子;弯头用于管道拐弯处,连接两根等径管子;异径弯头用于管道拐弯处,连接两根不等径的管子。异径弯头用于管道拐弯处,连接两根不等径的管子。弯头的种类快快接接弯弯头头内内丝丝弯弯头头异径弯头外丝弯头外丝弯
14、头异径外丝弯头异径外丝弯头承接弯头承接弯头弯头的种类对焊弯头对焊弯头快接弯头快接弯头 2 2三通、四通三通、四通三通、四通三通、四通 三通管用于三根管子汇集的地方;三通管用于三根管子汇集的地方;三通管用于三根管子汇集的地方;三通管用于三根管子汇集的地方;四通管用于四根管子汇集的地方。四通管用于四根管子汇集的地方。四通管用于四根管子汇集的地方。四通管用于四根管子汇集的地方。正正三三通通异异径径四四通通四通四通异径三通异径三通斜斜三三通通 3 3短管和异径管短管和异径管短管和异径管短管和异径管异径管异径管短管短管 4 4盲板盲板盲板盲板 5 5活接头活接头活接头活接头内牙活接内牙活接外牙活接外牙活
15、接 其它接头其它接头其它接头其它接头 异径外接异径外接异径内接异径内接外丝接头(内接)外丝接头(内接)内丝接头(外接)内丝接头(外接)二、阀门 阀门是管道系统的重要组成部件,在生产过程中阀门是管道系统的重要组成部件,在生产过程中阀门是管道系统的重要组成部件,在生产过程中阀门是管道系统的重要组成部件,在生产过程中起着重要作用。起着重要作用。起着重要作用。起着重要作用。阀门的主要功能有:阀门的主要功能有:阀门的主要功能有:阀门的主要功能有:l l)接通和截断流体;)接通和截断流体;)接通和截断流体;)接通和截断流体;2 2)防止流体倒流;)防止流体倒流;)防止流体倒流;)防止流体倒流;3 3)调节
16、流体压力、流量;)调节流体压力、流量;)调节流体压力、流量;)调节流体压力、流量;4 4)分离、混合或分配流体;)分离、混合或分配流体;)分离、混合或分配流体;)分离、混合或分配流体;5 5)保证管道或设备安全运行。)保证管道或设备安全运行。)保证管道或设备安全运行。)保证管道或设备安全运行。截止阀 1-手轮;手轮;2-阀杆;阀杆;3-阀瓣阀瓣内螺纹截止阀内螺纹截止阀 闸阀 1-1-闸板;闸板;2-2-闸座闸座法兰闸阀法兰闸阀 蝶阀 球阀 1-1-阀杆;阀杆;2-2-手柄;手柄;3 3球体球体 旋塞阀 止回阀 升降式止回阀升降式止回阀 旋启式止回阀旋启式止回阀 节流阀 1-手轮;手轮;2-阀杆
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