（二）管道材料的选择
根据输送介质的温度、压力以及腐蚀情况等选择所用管子材料。常用管子材料有普通碳钢、合金钢、不锈钢、铜、铝、铸铁以及非金属材料制成的管子。
食品工厂常用的管道材料有以下几种。
（1）无缝钢管。无缝钢管有热轧和冷拔（冷轧）普通碳素钢、优质碳素钢、低合金钢和普通合金结构无缝钢管等，用作输送各种流体管道和制作各种结构零件。
热轧无缝钢管的外径为32~600mm，壁厚25~50mm。冷轧钢管外径为4~150mm，壁厚为1~12mm。标注方法是“外径×壁厚”。例Φ45×3-5表示钢管外径为45mm，壁厚为3-5mm。
经热轧、热挤压和冷拔（冷轧）的不锈钢无缝钢管，适用于输送酸、碱等具有腐蚀性介质的管道或食品卫生要求高的管道。
（2）焊接钢管。焊接钢管的材料为碳钢，有普通和加厚两种，根据镀锌与否，分镀锌和不镀锌两种（白铁管和黑铁管）。普通管壁厚为2-75~4-5mm，加厚的管壁厚为3-25~5-5mm。可按普通或加厚管壁厚和公称通径标注。
低压流体输送用焊接钢管和镀锌焊接钢管，又称水煤气钢管，适用于输送水、压缩空气、煤气、蒸汽、冷凝水及采暖系统的管道。
螺旋电焊钢管（螺旋焊接钢管）适用于作蒸汽、水、油及油气管道。钢板卷管一般由施工单位自制或委托加工厂加工。安装单位在现场制作。
（3）铸铁管。铸铁管用于室外给水和室内排水管线，也可用来输送碱液或浓硫酸，埋于地下或管沟。用砂型离心浇铸的普压管，工作压力＜0-75MPa，高压管工作压力＜1-0MPa。接口为承插式的内径Φ75~500mm，壁厚7-5~200mm。用砂型立式浇铸的铸铁管也有低压（工作压力＜0-45MPa）、普压和高压三种。壁厚9-0~30-0mm，用公称直径标注。
高硅铸铁管、衬铅铸铁管系输送腐蚀介质用管道，公称通径DN10~400mm。
（4）有色金属管。有色金属管有铜管与黄铜管、铝管。
铜管与黄铜管多用于制造换热设备，也用作低温管道、仪表的测压管线或传送有压力的流体（如油压系统、润滑系统）。当温度大于250℃时不宜在压力下使用。
铝管系拉制而成的无缝管，常用于输送浓硝酸、醋酸等物料，或用作换热器，但铝管不能抗碱。在温度大于160℃时不宜在压力下操作，极限工作温度为200℃。
铜管、黄铜管和铝管的规格均为外径×壁厚。
（5）非金属管。非金属材料的管道种类很多，常见的有塑料、硅酸盐材料、石墨、工业橡胶以及其他非金属衬里材料等。
硅酸盐材料管有陶瓷管、玻璃管，它们耐腐蚀性能强，缺点是耐压低，性脆易碎。
钢筋混凝土管、石棉水泥管，用于室外排水管道，管内试验压力：混凝土管0-05MPa；重型钢筋混凝土管0-1MPa。公称内径：混凝土管Φ75~450mm，厚度25~67mm；轻型钢筋混凝土管Φ100~1800mm，厚度25~140mm；重型钢筋混凝土管Φ300~1550mm，厚度58~157mm，按公称内径标注。近年来，给水管道用内径Φ500~1000mm的预应力钢筋混凝土管日益增多，工作压力可达0-6MPa。
输送温度在60℃以下的腐蚀性介质可用硬聚氯乙烯管、聚氯乙烯管或聚氯乙烯卷管（用板料卷制焊接）。市购硬聚氯乙烯管的公称通径DN6~400mm，壁厚为6~12mm，按“外径×壁厚”标注。常温下轻型管材的工作压力不超过0-6MPa，重型管材（管壁较厚）工作压力不超过1-0MPa。
除硬聚氯乙烯管以外，塑料管还用软聚氯乙烯塑料、酚醛塑料、尼龙1010管、聚四氟乙烯管等制成的管材。
橡胶管能耐酸碱，抗蚀性好，且有弹性可任意弯曲。橡胶管一般用作临时管道及某些管道的挠性件，不作为永久管道。
常用管材选择表见表2-25。
（三）管径计算
1.管径的计算
由物料衡算和热量衡算，可得知工艺过程所需的各类流体介质的流量，根据流体在管内的流量、流速与管径之间的关系即可计算出管道的内径：
d=0-0188qV v
式中：d——管道内径，m；
qV——流体流量，m3/h；
v——流体的流速，m/s。
也可应用有关流速、流量、管径算图求取管径。但是通过计算或查图所求取的管径，未必符合管径系列，这时可以选用距求取的管径值最接近的数值略大些的管径。然后按采用的管径复核流体速度，流速应符合选取流速规定的范围。
2.管道介质流速选择
流速的选用是计算管径的关键。流速大、管径小，可以节省材料，但是增加了流体输送过程的能量消耗，即增大了生产费用。反之流速小，管径大，设备材料耗用多，投资大。因此要根据输送介质的种类、性质和输送条件选择合适的流速。表2-26为管内流体常用流速范围，可供管径计算时选用。确定流体流速的原则，除特殊情况外，液体流速一般不超过3m/s，气体流速一般不超过100m/s。允许压力降较小的管线，如常压自流管线，应选用较低的流速，允许压力降较大的管线可选用较高流速。
（四）管子壁厚计算
根据公称压力，公称直径，可以查表确定管壁厚度。因此，在一般情况下，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，校核管子的壁厚是否满足要求。
（五）管道压力降计算
流体在管道中流动时，遇到各种不同的阻力，造成压力损失，以致流体总压头减小。流体在管道中流动时的总阻力可分为直管阻力ΔPf和局部阻力ΔPk。直管阻力是流体流经一定管径的直管时，由于摩擦而产生的阻力。它是伴随着流体流动同时出现的，又可称为沿程阻力。局部阻力是流体在流动中，由于管道的某些局部障碍（如管道中的管件、阀门、弯头、流量计及出入口等）所引起的。
由于流体在管道内流动会产生阻力，消耗一定的能量，造成压力的降低。尤其长距离输送时，压力的损失是较大的。由于在初步设计阶段不需进行管道设计，所以管道的阻力不能准确地计算，这样在设备（主要是泵类）的选型和车间布置（依靠介质自流的设备的竖向布置）时带有一定的盲目性。
在管道设计阶段，应当对某些重要管道或长管道进行压力降计算，目的是为了校核各类泵的选择、介质自流输送设备的标高确定或用以选择管径。
管道压力降的计算应符合下列规定。
（1）圆形直管摩擦压力损失ΔPf计算。
ΔPf=10-5λρv2 2g×L Di
式中：ΔPf——直管的摩擦压力损失，MPa；
L——管道总长度，m；
g——重力加速度，m/s2；
Di——管子内径，m；
v——平均流速，m/s；
ρ——流体密度，kg/m3；
λ——液体摩擦阻力系数，是雷诺数Re与管壁粗糙度的函数，查《食品工程原理》等有关书籍。
以上公式为直管阻力计算的一般式，对于滞流与湍流两种流动形态下的直管阻力计算都是适用的。
（2）局部摩擦压力损失的计算。通常采用两种方法，一种是当量长度法；另一种是阻力系数法。
当量长度法：流体通过某一管件或阀门时，因局部阻力而造成的压力损失，相当于流体通过与其具有相同管径的若干米长度的直管的压力损失，这个直管长度称为当量长度，用Le表示。这样计算局部阻力可转化为计算直管摩擦压力损失。其计算公式为：
ΔPk=10-5λρv2 2g×Le Di
阻力系数法：流体通过某一管件或阀门的压力损失用流体在管路中的速度头（动压头）倍数来表示，这种计算局部阻力的方法，称为阻力系数法。其计算公式为：
ΔPk=10-5×KRρv2 2g
式中：ΔPk——局部的摩擦压力损失，MPa；
Le——阀门和管件的当量长度，m；
KR——阻力系数，可查有关手册。
流体管道总压力损失为直管摩擦压力损失和局部摩擦压力损失之和，并应考虑适当的裕度。其裕度系数宜取1-05~1-15。
ΔPt=Ch(ΔPf+ΔPk)
式中：ΔPt——管道总压力损失，MPa；
Ch——管道压力损失的裕度系数。
在实际设计计算过程中，往往不采用将管路中一个个的管件或阀门的数据查齐全，然后加起来计算，而是根据多次实践中累积起来的经验来计算流体阻力。这里介绍一种估算阻力的方法，作为设计计算的参考。在实际设计中，通常采用当量长度法为主，例如，某一个输送系统的管路中，如直管的长度为L(m)，则在计算该系统的摩擦压力损失ΔPt时，取(L+∑Le)为L的1-3~2倍，即：
(L+∑Le)=(1-3~2-0)L
在选取这个倍数时，须考虑到管路的长短、形状（直的或弯的）、管径的大小和管路中管件及阀门等的数目多少。一般管件数目较少，管路形状较直，即局部阻力所占比重较小，所取的倍数可偏低些。
在计算管道阻力或压力降时，应当考虑有15%的富裕量。
三、管道附件
（一）管件与阀门
管路中除管子以外，为满足工艺生产和安装检修的需要，管路中还有许多其他构件，如短管、弯头、三通、异径管、法兰、盲板、阀门等，我们通常称这些构件为管路附件，简称管件和阀件。它是组成管路不可缺少的部分。有了管路附件，可以使管路改换方向、变化口径、连通和分流，以及调节和切换管路中的流体等。满足工艺生产和安装检修的需要，使管路的安装和检修方便得多。下面介绍几种管路附件。
1.弯头
弯头的作用主要是用来改变管路的走向。常用的弯头根据其弯头程度的不同，有90°、45°、180°弯头。180°弯头又称U形弯管，在冷库冷排中用得较多。其他还有根据工艺配管需要的特定角度的弯头。
2.三通
当一条管路与另一条管路相连通时，或管路需要有旁路分流时，其接头处的管件称为三通。根据接入管的角度不同，有垂直接入的正接三通，有斜度的斜接三通。此外，还可按入口的口径大小差异来分，如等径三通、异径三通等。除常见的三通管件外，根据管路工艺需要，还有更多接口的管件。如：四通、五通、异径斜接五通等。
3.短接管和异径管
当管路装配中短缺一小段，或因检修需要在管路中需设置一小段可拆的管段时，经常采用短接管。它是一短段直管，有的带连接头（如法兰、丝扣等）。
将两个不等管径和管口连通起来的管件称为异径管。通常叫大小头，用于连接不同管径的管子。
4.法兰、活络管接头、盲板
为便于安装和检修，管路中采用可拆连接，法兰、活络管接头是常用的连接零件。活络管接头大多用于管径不大（Φ100mm）的水煤气钢管。绝大多数钢管管道采用法兰连接。
在有的管路上，为清理和检修需要设置手孔盲板，也有的直接在管端装盲板，或在管道中的某一段中断管道与系统联系。
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。阀门的选择是根据工作压力、介质温度、介质性质（含有固体颗粒、黏度大小、腐蚀性）和操作要求（启闭或调节等）进行的。食品工厂常用的阀门有下述几类：
（1）旋塞。旋塞具有结构简单，外形尺寸小，启闭迅速，操作方便，管路阻力损失小的特点。但不适于控制流量，不宜使用在压力较高、温度较高的流体管道和蒸汽管道中。旋塞可用于压力和温度较低的流体管道中，也适用于介质中含有晶体和悬浮物的流体管道中。使用介质：水、煤气、油品、黏度低的介质。
（2）截止阀。具有操作可靠，容易密封，容易调节流量和压力，耐高温达300℃的特点。缺点是阻力大，杀菌蒸汽不易排掉，灭菌不完全，不得用于输送含晶体和悬浮物的管道中。常用于水、蒸汽、压缩空气、真空、油品介质。
（3）闸阀。阻力小，没有方向性，不易堵塞，适用于不沉淀物料管路安装用。一般用于大管道中作启闭阀。使用介质：水、蒸汽、压缩空气等。
（4）隔膜阀。结构简单，密封可靠，便于检修，流体阻力小，适用于输送酸性介质和带悬浮物质流体的管路，特别适用于发酵食品，但所采用的橡皮隔膜应耐高温。
（5）球阀。结构简单，体积小，开关迅速，阻力小，常用于食品生产中罐的配管中。
（6）针形阀。能精确地控制流体流量，在食品工厂中主要用于取样管道上。
（7）止回阀。止回阀靠流体自身的力量开闭，不需要人工操作，其作用是阻止流体倒流。也称止逆阀、单向阀。
（8）安全阀。在锅炉、管路和各种压力容器中，为了控制压力不超过允许数值，需要安装安全阀。安全阀能根据介质工作压力自动启闭。
（9）减压阀。减压阀的作用是自动地把外来较高压力的介质降低到需要压力。减压阀适用于蒸汽、水、空气等非腐蚀性流体介质，在蒸汽管道中应用最广。
（10）疏水器。作用是排除加热设备或蒸汽管路中的蒸汽凝结水，同时能阻止蒸汽的泄漏。
（11）蝶阀。蝶阀又称翻板阀。它的结构简单，外形尺寸小，是用一个可以在管内转动的圆盘（或椭圆盘）来控制管道启闭的。由于蝶阀不易和管壁严密配合，密封性差，仅适用于调节管路流量。在输送水、空气和煤气等介质的管道中较常见，用于调节流量。
