《制药机械(第二版)》第七章制药工艺管路

第七章制药工艺管路19:4619:46教学目标•1．明确工艺管路在制药工程中的作用；•2．熟悉工艺管路系统的组成、管件参数及管路的连接方式；•3．了解GMP对管路材质及管路布置的要求。19:46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19:46GMP对管路材料的要求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。2．引入洁净室（区）的明管材料应采用不锈钢。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质不锈钢或其他不污染物料的材料。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。小知识19:46第一节管子的种类•管子按材质分为•金属管•钢管•铸铁管•有色金属管•非金属管•塑料管•玻璃钢管•陶瓷管•橡胶管•玻璃管19:46一、金属管•（一）钢管1．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•一般焊管（不镀锌，俗称黑管）•镀锌焊管（白管）黑管白管（镀锌管）19:462．无缝钢管•镀锌无缝钢管•（一）钢管•不锈钢材质的无缝钢管19:46•一般钢管的规格以公称直径（DN）表示。•公称直径是近似普通钢管内径的一个名义尺寸。公称直径的单位是mm或in。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。钢管的规格19:46无缝钢管的规格以外径×壁厚来表示。钢管的规格19:46不锈钢无缝钢管常用规格钢管的规格19:46一、金属管•（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、排水和煤气输送管线。•（三）有色金属管•1．铜管•2．铝及铝合金管19:46二、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。19:46二、非金属管（二）玻璃钢管•优点：质量轻、强度高、耐腐蚀。•缺点：易老化、易变形、耐磨性差。19:46二、非金属管（三）陶瓷管•优点：耐腐蚀性能好，结构致密，表面光滑平整，硬度较高。•缺点：耐压能力低，性脆易碎，耐热性能差，19:46二、非金属管（四）橡胶管•质量轻、挠性好，安装拆卸方便，对多种酸碱液具有耐蚀性能。•橡胶管为软管，多用作制药工艺管路的挠性连接件。19:46二、非金属管•（五）玻璃管•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。•玻璃管在制药生产中主要用于需要监测的管路。19:46其它•内涂塑外镀锌钢管•内外涂塑复合钢管19:46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。•流速是指流体单位时间内在流动方向上通过的距离，它一般由技术人员按有关规范确定。19:46一、管径选择•（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，进而确定管子的直径。•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，19:46•（二）管径的选用uAQv流量的计算公式为：式中Qv：流体体积流量，m3/s；u：流体流速，m/s；A：流体流通截面积，m2。（7-1）制药生产中所用管道通常为圆管，以A=(π/4)d2代入式(7-1)得，uQdV4uQdV4uQdV4式中d：圆管内径，m；（7-2）19:46•若采用质量流量，由于质量流量与体积流量的关系为：vsQW（7-3）式中WS：流体的质量流量，kg/s；ρ：流体密度，kg/m3。所以，采用质量流量时管径计算公式为:uWds4（7-4）•由式(7-2)和(7-4)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，应根据计算得到的内径，圆整后选偏大的公称直径。19:46二、管子壁厚的选用式中δ：管子计算厚度，mm；p：管子计算压力，MPa；Di：管子(内外)直径，mm；〔σ〕：管子许用应力，MPa；φ：管子基本许用应力修正系数。ppppppppp•管子计算厚度:（7-5）19:46•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。19:46第三节管件与阀门一、常用的管件•1．弯头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；•异径弯头用于管道拐弯处，连接两根不等径的管子。19:46弯头的种类快接弯头内丝弯头异径弯头外丝弯头异径外丝弯头19:46承接弯头弯头的种类对焊弯头快接弯头19:46•2．三通、四通•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。正三通异径四通四通异径三通斜三通19:46•3．短管和异径管异径管短管19:46•4．盲板•5．活接头内牙活接外牙活接19:46•其它接头异径外接异径内接外丝接头（内接）内丝接头（外接）19:46二、阀门•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。•阀门的主要功能有：l）接通和截断流体；2）防止流体倒流；3）调节流体压力、流量；4）分离、混合或分配流体；5）保证管道或设备安全运行。19:46•截止阀1-手轮；2-阀杆；3-阀瓣内螺纹截止阀19:46•闸阀1-闸板；2-闸座法兰闸阀19:46•蝶阀19:46•球阀1-阀杆；2-手柄；3球体19:46•旋塞阀19:46•止回阀升降式止回阀旋启式止回阀19:46•节流阀1-手轮；2-阀杆；3-阀芯19:46•8．隔膜阀1-手轮；2-阀杆；3-阀盘；4-隔膜19:46（二）阀门的选用•阀门的选用应遵循以下原则：•1、满足生产目的的要求•2、满足阀门技术规范的要求•3、经济性•4、方便性19:46第四节管路连接•管路连接包括:•管子与管子的连接;•管子与管件、阀门的连接;•管子与设备的连接。•联接方法:•可拆式连接•法兰联接;•螺纹联接;•承插联接;•卡箍连接。•永久性连接•焊接连接19:46•一、法兰连接•法兰连接是制药工艺管路中应用最广的连接方式。在需要经常拆装的管段处和管道与设备相联接的地方，大都采用法兰联接。•法兰连接强度高、拆卸方便、适应范围广。19:46•二、螺纹连接•螺纹连接是一种广泛使用的可拆卸的固定连接，具有结构简单、连接可靠、装拆方便等优点。•螺纹连接是通过内外管螺纹拧紧而实现的。•螺纹连接有三种形式：1.两段外丝管通过管内丝的连接（内牙管连接）2.内丝管通过外丝（外牙）的连接3.通过活管接的连接活管接连接时，可不转动两连接管而将两者分开。19:46•三、焊接连接•焊接是通过加热的方法，使两个管子间结合而连接成整体的过程。焊接连接密封性能好、连接强度高，可适用于承受各种压力和温度、无须经常拆卸的管路上。•焊接连接，既可用于金属，也可用于非金属。19:46•四、承插式连接•承插式连接适用于压力不大，密封性要求不高的场合。联接时，一般在承插口的槽内先填入麻丝、棉线或石棉绳，然后再用石棉水泥或铅等材料填实，还可在承插口内填入橡胶密封环，使其具有较好的柔性。19:46•五、卡箍连接•也叫沟槽连接件。卡箍连接具有操作简单、不影响管道原有的特性、施工安全及维修方便的优点。起连接密封作用的沟槽连接管件主要有三部分组成：密封橡胶圈、卡箍和锁紧螺栓。19:46第五节管路的布置和常见故障排除•一、管路的布置•制药工艺管路将各制药设备连接起来，以保障生产的正常进行。所以管路布置既要考虑生产工艺的要求要求，又要考虑经济要求和操作的方便与安全性。19:46二、管路常见故障及排除方法管路的故障排除是在认真做好管路维护工作的前提下进行的。•认真做好日常巡回检查，准确判断管内介质的流动情况和管件的工作状态；•适时做好管路的防腐和防护工作，并定期检查管路的保温设施是否完好；•及时排放管路的油污、积水和冷凝液，及时清洗沉淀物和疏通堵塞部位；•定期检查管路的腐蚀和磨损情况；•检查管路的振动情况；•察看管架有无松动；•检查管路各接口处是否有泄漏现象；•检查各活动部件的润滑情况；•对管路安全装置进行定期检查和校验调整等。19:46•管路常见故障参见教材。19:46本章小结•工艺管路是由管子、阀门通过相应的管件连接而成的。在制药过程中工艺管路按工艺流程把各种制药设备连接起来，通过输送各种流体保证制剂生产顺利进行。•不同的生产工艺流程对管路种类、材质的要求不同。管子、管件及阀门材质的选择，首先要考虑其是否符合GMP的要求，其次要考虑是否符合管、管件及阀门的技术参数和管路安装规范的要求。•管路的连接方式分为永久性连接和可拆卸连接，制药工艺管路的连接多采用可拆卸连接。19:46一、填空题：•1.工艺管路由、和组成。•2.制药工艺管路用管分为和。•3.工艺管路中阀门的作用①；②；③。•4.管与管件的连接方式有①；②；③；④；⑤；•5.为防止因温度升高对管路造成的破坏作用，管路设计时应考虑安装。目标检测19:46二、选择题：（一）单项选择题：1.制药生产中水蒸气输送一般选用（）A．黑管B．镀锌管C．不锈钢管D．铸铁管2.不能改变流体流动方向的阀门是（）A．球阀B．闸阀C．止回阀D．减压阀3.用“Φ外径mm×壁厚mm”来表示规格的是()A．镀锌管B．钢管C．玻璃管D．塑料管4.为防止流体逆向流动管路中应安装（）A．球阀B．隔膜阀C．止回阀D．旋塞阀5.管件中连接管路支管的部件称为()。A．弯头B．三通或四通C．短管D．活接头19:46（二）多项选择题：1．注射用水的输送管路不宜选用（）A．镀锌管B．不锈钢管C．玻璃管D．聚乙烯管2．管件通常包括（）A．弯头B．短管C．三通D．阀门3．不能用于输送含有悬浮物质流体的是()A．旋塞阀B．截止阀C．节流阀D．闸阀4．制药工艺管路的组件有（）A．管子B．管连接件C．管子支撑件D．阀门5．具有节流和控制流量作用的阀门是（）A．球阀B．闸阀C．截止阀D．蝶阀19:46三、简答题：1．制药工艺管道系统包括哪几部分？2．制药工艺管路中常见的故障有那些？3．制药工艺管路中阀门起什么作用？其功能有哪些？19:46使用说明：•在播放幻灯片前，将“宏”的“安全性”设置为“低”时，在幻灯片放映过程中，随时用鼠标点击右上角的数字，即可显示当前的时间。19:46