管道設(shè)計涉及非常多的因素，如管徑、敷設(shè)路徑、支吊架、保溫和加熱等。在對管道進(jìn)行設(shè)計時，我們應(yīng)該先對管道的定義、用途和分類有一個基本的了解。

管道是指用管子、管子連接件和閥門等連接成的用于輸送氣體、液體或帶固體顆粒的流體的裝置。管道的用途很廣泛，主要用在給排水、供熱、供煤氣、長距離輸送石油和天然氣、農(nóng)業(yè)灌溉、水力工程和各種工業(yè)裝置中。

管道的類型是管道設(shè)計的一個重要考慮因素，不同種類的管道，參照的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范是不一樣的，下面是管道設(shè)計的基本分類：

按材料分類：金屬管道和非金屬管道。

按設(shè)計壓力分類：真空管道、低壓管道、高壓管道、超高壓管道。

按輸送溫度分類：低溫管道、常溫管道、中溫和高溫管道。

按輸送介質(zhì)分類：給排水管道、壓縮空氣管道、氫氣管道、氧氣管道、乙炔管道、熱力管道、燃?xì)夤艿馈⑷加凸艿馈《玖黧w管道、有毒流體管道、酸堿管道、鍋爐管道、制冷管道、凈化純氣管道、純水管道。

在對管道有了基本認(rèn)識后，我們再來詳細(xì)看看管道設(shè)計和施工要考慮的因素：

1.管徑的確定

當(dāng)流體的流量已知時，管徑的大小取決于允許的流速或允許的摩擦阻力（壓力降）。流速大時管徑小，但壓力降值增大。因此，流速大時可以節(jié)省管道基建投資，但泵和壓縮機(jī)等動力設(shè)備的運行能耗費用增大。此外，如果流速過大，還有可能帶來一些其他不利的因素。因此管徑應(yīng)根據(jù)建設(shè)投資、運行費用和其他技術(shù)因素綜合考慮決定。

2.管道的連接

管子、管子連接件、閥門和設(shè)備上的進(jìn)出接管間的連接方法，由流體的性質(zhì)、壓力和溫度以及管子的材質(zhì)、尺寸和安裝場所等因素決定，主要有螺紋連接、法蘭連接、承插連接和焊接等4種方法：

①螺紋連接：主要適用于小直徑管道。連接時，一般要在螺紋連接部分纏上氟塑料密封帶或涂上厚漆、繞上麻絲等密封材料，以防止泄漏。在1.6兆帕以上壓力時，一般在管子端面加墊片密封。這種連接方法簡單，可以拆卸重裝，但須在管道的適當(dāng)?shù)胤桨惭b活接頭，以便于拆裝。

②法蘭連接：適用的直徑范圍較大。連接時根據(jù)流體的性質(zhì)、壓力和溫度選用不同的法蘭和密封墊片，利用螺栓夾緊墊片保持密封。在需要經(jīng)常拆裝的管段處和管道與設(shè)備相連接的地方大都采用法蘭連接。

③承插連接：用于鑄鐵管、混凝土管、陶土管及其連接件之間的連接，只適用于在低壓常溫條件下工作的給水、排水和煤氣管道。連接時，一般在承插口的槽內(nèi)先填入麻絲、棉線或石棉繩，然后再用石棉水泥或鉛等材料填實，還可在承插口內(nèi)填入橡膠密封環(huán)，使其具有較好的柔性，容許管子有少量的移動。

④焊接連接：這種連接的強(qiáng)度和密封性最好，適用于各種管道，省工省料，但拆卸時必須切斷管子和管子連接件。

3.管道的敷設(shè)

城市里的給水、排水、供熱、供煤氣的管道的干線和長距離的輸油輸氣管道大多敷設(shè)在地下，而工廠里的工藝管道為便于操作和維修多敷設(shè)在地上。管道的通行、支吊架、坡度與排液排氣、補(bǔ)償、保溫與加熱、防腐與清洗、識別與涂漆和安全等，無論對于地上敷設(shè)還是地下敷設(shè)都是重要的問題。

4.通行問題

地面上的管道應(yīng)盡量避免與道路、鐵路和航道交叉。在不能避免交叉時，交叉處跨越的高度也應(yīng)能使行人和車船安全通過。地下的管道一般沿道路敷設(shè)，各種管道之間保持適當(dāng)?shù)木嚯x，以便安裝和維修；供熱管道的表面有保溫層，敷設(shè)在地溝或保護(hù)管內(nèi)，應(yīng)避免被土壓壞和使管子能膨脹移動。

5.支吊架問題

管道可能承受許多種外力的作用，包括本身的重量（管子、閥門、管子連接件、保溫層和管內(nèi)流體的重量）、流體的壓力作用在管端的推力、風(fēng)雪載荷、土壤壓力、熱脹冷縮引起的熱應(yīng)力、振動載荷和地震災(zāi)害等。為了保證管道的強(qiáng)度和剛度，必須設(shè)置各種支（吊）架，如活動支架、固定支架、導(dǎo)向支架和彈簧支架等。支架的設(shè)置根據(jù)管道的直徑、材質(zhì)、管子壁厚和載荷等條件決定。固定支架用來分段控制管道的熱伸長，使膨脹節(jié)均勻工作。導(dǎo)向支架使管子僅作軸向移動。

6.坡度和排液排氣

為了排除凝結(jié)水，蒸汽和其他含水的氣體管道應(yīng)有一定的坡度，一般不小于千分之二。對于利用重力流動的地下排水管道，坡度不小于千分之五。蒸汽或其他含水的氣體管道在最低點設(shè)置排水管或疏水閥，某些氣體管道還設(shè)有氣水分離器，以便及時排去水液，防止管內(nèi)產(chǎn)生水擊和阻礙氣體流動。給水或其他液體管道在最高點設(shè)有排氣裝置，排除積存在管道內(nèi)的空氣或其他氣體，以防止氣阻造成運行失常。

7.補(bǔ)償問題

管道如不能自由地伸縮，就會產(chǎn)生巨大的附加應(yīng)力。因此，在溫度變化較大的管道和需要有自由位移的常溫管道上，需要設(shè)置膨脹節(jié)，使管道的伸縮得到補(bǔ)償而消除附加應(yīng)力的影響。

8.保溫和加熱

對于蒸汽管道、高溫管道、低溫管道以及有防燙、防凍要求的管道，需要用保溫材料包覆在管道外面，防止管內(nèi)熱（冷）量的損失或產(chǎn)生凍結(jié)。對于某些高凝固點的液體管道，為防止液體太粘或凝固而影響輸送，還需要加熱和保溫。常用的保溫材料有水泥珍珠巖、玻璃棉、巖棉和石棉硅藻土等。

9.防腐和清洗

為防止土壤的侵蝕，地下金屬管道表面應(yīng)涂防銹漆或焦油、瀝青等防腐涂料，或用浸漬瀝青的玻璃布和麻布等包覆。埋在腐蝕性較強(qiáng)的低電阻土壤中的管道須設(shè)置陰極保護(hù)裝置，防止腐蝕。地面上的鋼鐵管道為防止大氣腐蝕，在表面上涂覆以各種防銹漆。各種管道在使用前都應(yīng)清洗干凈，某些管道還應(yīng)定期清洗內(nèi)部。為了清洗方便，在管道上設(shè)置有過濾器或吹洗清掃孔。在長距離輸送石油和天然氣的管道上，須用清掃器定期清除管內(nèi)積存的污物，為此要設(shè)置專用的發(fā)送和接收清掃器的裝置。

10.識別涂漆

當(dāng)管道種類較多時，為了便于操作和維修，在管道表面上涂以規(guī)定顏色的油漆，以資識別。例如，蒸汽管道用紅色，壓縮空氣管道用淺藍(lán)色等。

11.安全問題

為了保證管道安全運行和發(fā)生事故時及時制止事故擴(kuò)大，除在管道上裝設(shè)檢測控制儀表和安全閥外，對某些重要管道還采取特殊安全措施，如在煤氣管道和長距離輸送石油和天然氣的管道上裝設(shè)事故泄壓閥或緊急截斷閥。它們在發(fā)生災(zāi)害性事故時能自動及時地停止輸送，以減少災(zāi)害損失。