醫(yī)院醫(yī)用氣體管路的設(shè)計(jì)計(jì)算

醫(yī)院醫(yī)用氣體管路的設(shè)計(jì)計(jì)算航空部第六0四研究所高級(jí)工程師袁明華關(guān)鍵詞：Medicalgas醫(yī)用氣體Pipingdesign管道設(shè)計(jì)本文根據(jù)GB50751-2012《醫(yī)用氣體工程技術(shù)規(guī)范》、GB50333-2002《醫(yī)院潔凈手術(shù)部建筑技術(shù)規(guī)范》、YFB001-《軍隊(duì)醫(yī)院潔凈手術(shù)部建筑技術(shù)規(guī)范》等現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和專(zhuān)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)了一套醫(yī)用氣體管路計(jì)算用表一一《管道最大許用流量表》和《管道尺寸選擇表》，可供醫(yī)用氣體工程有關(guān)人員參考。InthisdisquisitionIbringforwardasetofdesignedtables.Theycanbeusedfortodesignmedicalgaspipelinesysteminnosocomialmedicalzone.Thispapergiveareferencetoengineeringandtechnicalpersonnel.前言本文所說(shuō)的“醫(yī)療區(qū)域”是指門(mén)診部、急救部、手術(shù)部、醫(yī)技部、住院部、婦產(chǎn)科、生殖中心、牙科等直接為病人服務(wù)的場(chǎng)所。一個(gè)完整的醫(yī)用氣體供應(yīng)系統(tǒng)一般由氣源、輸氣管路（由管子、閥門(mén)、減壓器、終端設(shè)備等組成）、監(jiān)測(cè)報(bào)警裝置等部分組成。其中醫(yī)用氧氣站、醫(yī)用空氣站、醫(yī)用真空站等出于安全和集中管理等原因往往不設(shè)置在醫(yī)療區(qū)域內(nèi)，它們提供的醫(yī)用氣體是通過(guò)輸氣干管輸送到各醫(yī)療區(qū)域的。各醫(yī)療區(qū)域的管路系統(tǒng)與輸氣干管相連接的總管上一般都裝有區(qū)域總閥、二級(jí)減壓箱和區(qū)域總壓報(bào)警裝置。用氣量較少的氧化亞氮、二氧化碳、醫(yī)用氮?dú)?、氬氣、氦氣等醫(yī)用氣體一般是由設(shè)置在醫(yī)療區(qū)域附近的氣體匯流排供給的。這些氣體是手術(shù)部、婦產(chǎn)科專(zhuān)用的，其使用壓力可在氣體匯流排內(nèi)直接調(diào)定。醫(yī)療區(qū)域的管路系統(tǒng)由區(qū)域總閥開(kāi)始，到終端設(shè)備結(jié)束。它不包括輸氣干管，但包括從氣體匯流排到醫(yī)療區(qū)域的輸氣管路。醫(yī)用氣體管路計(jì)算包括醫(yī)用氧氣、氧化亞氮（笑氣）、氬氣、醫(yī)用氮?dú)?、醫(yī)用空氣、二氧化碳、醫(yī)用真空和麻醉廢氣排放管路的計(jì)算。計(jì)算的內(nèi)容包括兩個(gè)方面：（1） .在已知?dú)怏w種類(lèi)、壓力、流量的情況下，求所需要的管徑；（2） .在已知?dú)怏w種類(lèi)、壓力、管徑的情況下，求管子允許的最大流量。本文詳細(xì)介紹了《管道最大設(shè)計(jì)流量表》和《管道尺寸選擇表》的編制方法以及它們?cè)卺t(yī)用氣體管路計(jì)算中的運(yùn)用。設(shè)計(jì)假定2.1設(shè)計(jì)壓力計(jì)算管子內(nèi)徑時(shí)，正壓氣體取氣體終端處的額定壓力；真空管道取管道內(nèi)的平均壓力。例如真空泵抽氣口處絕對(duì)壓力為0.04MPa（即真空壓力為0.06MPa），吸引終端處絕對(duì)壓力為0.06MPa（即真空壓力為0.04MPa）,則P=0.05MPa。對(duì)采用抽風(fēng)機(jī)排放麻醉廢氣的系統(tǒng)，排氣管內(nèi)的氣體壓力為負(fù)壓，抽風(fēng)機(jī)處的氣體壓力最低。麻醉廢氣排放終端處的絕對(duì)壓力應(yīng)為0.085MPa（即真空壓力為0.015MPa），麻醉廢氣排放終端本身造成的負(fù)壓損失見(jiàn)表1，排氣管路造成的負(fù)壓損失若為0.013MPa，則抽風(fēng)機(jī)進(jìn)口處的絕對(duì)壓力不應(yīng)高于P=0.085-0.002-0.013=0.07MPa。計(jì)算時(shí)排氣管內(nèi)的氣體壓力取中值：P=（0.085+0.07）/2=0.0775MPa。麻醉或呼吸廢氣排放系統(tǒng)終端在設(shè)計(jì)流量下的壓力損失 表1麻醉或呼吸廢氣排放系統(tǒng)設(shè)計(jì)流量（L/min）允許真空壓力損失（MPa）高流量排放系統(tǒng)W800.001N500.002低流量排放系統(tǒng)W500.001N250.002對(duì)采用引射式麻醉廢氣排放終端的系統(tǒng)，引射器后排氣管內(nèi)的混合氣體應(yīng)為正壓。為保證廢氣能順利排入大氣，排氣管出口處絕對(duì)壓力不應(yīng)小于P=0.105MPa。計(jì)算管子壁厚時(shí)，正壓氣體管道取安全閥的開(kāi)啟壓力；真空管道取外壓0.1MPa。2.2設(shè)計(jì)流量GB50751《醫(yī)用氣體工程技術(shù)規(guī)范》規(guī)定的終端組件處的額定壓力和設(shè)計(jì)流量見(jiàn)表2；GB50333《醫(yī)院潔凈手術(shù)部建筑技術(shù)規(guī)范》規(guī)定的終端壓力和單嘴流量見(jiàn)表3。醫(yī)用氣體終端組件處的設(shè)計(jì)參數(shù) 表2醫(yī)用氣體種類(lèi)終端壓力（表壓，MPa）終端組件的設(shè)計(jì)流量（L/min）醫(yī)用氧氣0.4手術(shù)室、笑氣麻醉點(diǎn)100牙科及其它10氧化亞氮0.4全部15醫(yī)療空氣0.4手術(shù)室20重癥、高護(hù)、新生兒病房60其它病房、床位10牙科空氣0.5550器械空氣、醫(yī)用氮?dú)?.8全部350二氧化碳0.4全部20醫(yī)用真空-0.04大手術(shù)80小手術(shù)、病房、床位40牙科真空-0.015300氧化亞氮/氧氣混合氣0.4(0.35)待產(chǎn)、分娩、恢復(fù)、產(chǎn)后275牙科及其它20二氧化碳/氧氣混合氣0.4(0.35)全部20醫(yī)用氦/氧混合氣0.4(0.35)重癥病房100麻醉或呼吸廢氣排放-0.015全部50?80注：1.上表中氣體壓力允許的最大偏差為：0.35+0?05MPa；0.4+0-1MPa；0.8+0'^MPa；—0.00 —0.102.在使用現(xiàn)場(chǎng)配制混合氣時(shí)，與氧氣混合的其它氣體的壓力應(yīng)低于氧氣壓力0.05?0.08MPa,這些氣體的終端壓力應(yīng)為0.35MPa。終端壓力和單嘴流量 表3氣體種類(lèi)單嘴壓力（MPa）單嘴流量（L/min）同時(shí)使用率（%）氧氣0.40?0.4510?8050?100氧化亞氮0.40?0.45450?100壓縮空氣0.45?0.96080負(fù)壓吸引-0.03?-0.0730100氬氣0.35?0.401580二氧化碳0.35?0.401030氮?dú)?.9?0.9523010?60治療區(qū)域的專(zhuān)用氣源、區(qū)域總管、支管按公式（3.1）計(jì)算氣體流量：Q=Z[Qa+Qb（n-1）n] （2.1）式中：Q 氣源、氣體總管、支管的計(jì)算流量（L/min）;Qa——終端處的額定流量（L/min），按GB50751附錄B取值；Qb——終端處的計(jì)算平均流量（L/min）,按GB50751附錄B取值；n——由該氣源、該總管、該支管供氣的床位數(shù)或計(jì)算單元數(shù)；n——同時(shí)使用系數(shù)，按GB50751附錄B取值。2.3設(shè)計(jì)溫度醫(yī)療區(qū)域的氣體管路一般在吊頂、夾層里走，沒(méi)有空調(diào)。所以管道內(nèi)氣體的設(shè)計(jì)溫度取35°C（夏天）。2.4流速限制根據(jù)GB50333《醫(yī)院潔凈手術(shù)部建筑技術(shù)規(guī)范》規(guī)定，管內(nèi)氣體流速不得大于10m/s。2.5允許的壓力損失GB50751規(guī)定：醫(yī)用氣體管路系統(tǒng)在終端設(shè)計(jì)壓力、流量下的壓力損失應(yīng)符合表4的規(guī)定。醫(yī)用氣體管路系統(tǒng)在終端設(shè)計(jì)1■壓力、流量下的壓力損失表4氣體種類(lèi)醫(yī)用氧氣、醫(yī)療空氣、與氧氣在使用處器械空氣、醫(yī)用真空氧化亞氮、二氧化碳混合的醫(yī)用氣體氮?dú)庠O(shè)計(jì)流量下的終端壓力（MPa）0.4?0.50.31?0.390.7?1.0-0.04?-0.087氣源或減壓箱出口壓力（MPa）0.4?0.50.36?0.450.75?1.0-0.06?-0.087設(shè)計(jì)允許壓力損失（MPa）0.050.050.05?0.2-0.013?-0.02YY/T0187《醫(yī)用中心供氧系統(tǒng)通用技術(shù)條件》規(guī)定：“在使用流量條件下，最遠(yuǎn)管道的壓力損失不應(yīng)超過(guò)10%。”YFB001《軍隊(duì)醫(yī)院潔凈手術(shù)部建筑技術(shù)規(guī)范》的規(guī)定見(jiàn)表5。標(biāo)準(zhǔn)壓力和允許壓力損失 表5氣體名稱(chēng)標(biāo)準(zhǔn)壓力P（MPa）允許壓力損失最大長(zhǎng)度（MPa）單位長(zhǎng)度（Pa/m）氧氣0.50.05（或10%P）230二氧化碳0.50.05（或10%P）230氮?dú)?.00.05（或10%P）230壓縮空氣0.50.05（或10%P）230真空吸引-0.050.005（或10%P）80美國(guó)實(shí)用管道工程設(shè)計(jì)準(zhǔn)則規(guī)定：氧氣、二氧化碳及壓縮空氣管路單位長(zhǎng)度的壓力損失不超過(guò)230Pa/m；氮?dú)夤苈穯挝婚L(zhǎng)度的壓力損失不超過(guò)460Pa/m；負(fù)壓吸引管路單位長(zhǎng)度的壓力損失不超過(guò)110Pa/m。對(duì)于正壓氣體管路，最大計(jì)算長(zhǎng)度Lmax上的壓力損失若控制在0.05MPa（對(duì)器械空氣和氮?dú)鉃?.1MPa），單位長(zhǎng)度的壓力損失若控制在230Pa/m（對(duì)器械空氣和氮?dú)鉃?60Pa/m），則管路的最大計(jì)算長(zhǎng)度可達(dá)到217m。對(duì)于醫(yī)用真空管路，最大負(fù)壓損失若控制在0.013MPa，單位長(zhǎng)度的負(fù)壓損失若控制在60Pa/m，則管路的最大計(jì)算長(zhǎng)度也可達(dá)到217m。對(duì)于負(fù)壓廢氣排放管路，最大負(fù)壓損失若控制在0.013Mpa（此外，抽風(fēng)機(jī)提供的負(fù)壓還要克服麻醉廢氣排放終端造成的負(fù)壓損失），單位長(zhǎng)度的負(fù)壓損失若控制在60Pa/m，則管路的最大計(jì)算長(zhǎng)度也可達(dá)到217m。這里所謂的“計(jì)算長(zhǎng)度”是指一條管路中管子的總長(zhǎng)度和該管路中管件、閥門(mén)的當(dāng)量長(zhǎng)度之和。最大計(jì)算長(zhǎng)度是指同一種氣體的管路，'從醫(yī)療區(qū)域總閥起到氣體終端止'的各條管路中流程最長(zhǎng)的一條管路的計(jì)算長(zhǎng)度。管件、閥門(mén)的當(dāng)量長(zhǎng)度見(jiàn)表6。管件、閥門(mén)的當(dāng)量長(zhǎng)度（m） 表6管徑DN6DN10DN13DN16DN20DN25DN30DN40DN5090°彎頭0.350.450.60.70.750.91.21.52.145°彎頭0.180.220.30.350.380.450.60.751三通0.50.70.911.21.51.82.13引出口0.880.10.120.130.150.180.240.30.39截止閥2.53.54.55.267.510.513.516.53設(shè)計(jì)計(jì)算醫(yī)院手術(shù)部的管路最大計(jì)算長(zhǎng)度Lmax一般不會(huì)超過(guò)217m，故可按以下條件進(jìn)行計(jì)算：（1） .在管道最大計(jì)算長(zhǎng)度Lmax不大于217m的情況下，確保正壓氣體管道單位長(zhǎng)度的壓力損失不大于230Pa/m；負(fù)壓吸引管道單位長(zhǎng)度的阻力損失不大于60Pa/m。（2） .確保管內(nèi)氣體流速不大于10m/s；（3） .忽略管道高差造成的壓力損失。3.1管路計(jì)算的公式（公式推導(dǎo)見(jiàn)參考資料11）TOC\o"1-5"\h\zPi=aQ01.75/ （d4.75P） （3.1）d=kQ00.37/P0.21 （3.2）Q0=8P0.57d2.71 （3.3）式中：°Pi 每米管長(zhǎng)的壓力損失（Pa/m）；P——取氣體終端處氣體的絕對(duì)壓力（MPa）；d 管道內(nèi)徑（mm）；Q0——0°C時(shí)一大氣壓氣體的流量（L/min）。式中的系數(shù)a=42854.9n0.25丫00.75；k=9.444n0.05丫00.16/?021；8=0.002255P,0.57/（q0.14丫00.43）。其中：n 氣體在設(shè)計(jì)溫度下的動(dòng)力黏度（kgf?s/m2）；Y0 0C時(shí)一大氣壓氣體的重度（kgf/m3）；由AP1700《物質(zhì)物性計(jì)算查詢(xún)平臺(tái)》可查得各種氣體在35C、設(shè)計(jì)壓力下的動(dòng)力粘度值。對(duì)一種確定的氣體，n和Y0都是常數(shù)。當(dāng)Pi設(shè)定之后，a、8和k也就成了常數(shù)，見(jiàn)表7、表8和表9。k值’ 表7氣體種類(lèi)P：=230Pa/m時(shí)P：=460Pa/m時(shí)氧 氣1.6041.387氧化亞氮1.6571.432醫(yī)療空氣1.5661.354牙科空氣1.5671.354器械空氣1.5671.354引射排廢氣1.5661.354氮 氣1.5551.344氬 氣1.6651.439氦 氣1.150.994二氧化碳1.6571.432

a值和Z值表8氣體種類(lèi)n*106(kgf.s/m2) y0(kgf/m3)aZ氧氣2.2621.4292172.21366.9氧化亞氮1.5721.97825312722.4醫(yī)療空氣1.941.2931939.31442.4牙科空氣1.9421.2931939.81440.7器械空氣1.9461.2931940.81437.8引射排廢氣 1.9341.2931937.81446.9氮?dú)?.8721.2511875.21445.8氬氣2.3771.7812594.21621.3氦氣2.0710.179446.62186.6二氧化碳1.5751.9772531.12716.8醫(yī)用真空1.9331.2931937.61447.3牙科真空1.9341.2931937.71447真空抽廢氣 1.9341.2931937.71447B值表9氣體種類(lèi)P=230Pa/m時(shí) i P=460Pa/m時(shí) i 氧氣0.2270.412氧化亞氮0.2540.377醫(yī)用空氣0.2960.439牙科空氣0.2960.439器械空氣0.2960.439引射排廢氣0.2960.44氮?dú)?.3010.448氬氣0.2500.372氦氣0.6841.017二氧化碳0.2540.3773.2驗(yàn)算3.2.1驗(yàn)算雷諾數(shù) 上述公式使用的前提是雷諾數(shù)Re在106以下，雷諾數(shù)的計(jì)算公式為：Re=4yQ/（ngdq） （3.4）式中：Y 管道內(nèi)氣體的重度（kgf/m3）；Q——通過(guò)管段的氣體體積流量（m3/s）；d 管道內(nèi)徑（m）；n 氣體在設(shè)計(jì)溫度下的動(dòng)力黏度（kgf?s/m2）。當(dāng)取壓縮氣體的設(shè)計(jì)溫度為35r時(shí)，根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程可算得：=8.8636Py0；Q=0.1128Q0/P代入上式得： ° °Re=0.129834丫0Q0/（dn）式中：0 0°C時(shí)一大氣壓氣體的重度（kgf/m3）；Q0 0C時(shí)一大氣壓氣體的流量（m3/s）；d 管道內(nèi)徑（m）；n 氣體在設(shè)計(jì)溫度下的動(dòng)力黏度（kgf?s/m2）。將Qo的單位由m3/s換成L/min（1L/min=0.000017m3/s）,d的單位由（m）改為mm,則Re=0.0021639丫0Q0/（dn）或 Re=ZQ/d （3.5）0式中：z=0.0021639y0/n，見(jiàn)表8。0 0°C時(shí)一大氣壓氣體的重度（kgf/m3）；Q0——0C時(shí)一大氣壓氣體的流量（L/min）；d 管道內(nèi)徑（mm）。當(dāng)知道氣體種類(lèi)、流量和管徑后，可按3.5式計(jì)算出管內(nèi)氣體流動(dòng)的雷諾數(shù)，Re不能大于106。3.2.2驗(yàn)算流速 管道內(nèi)氣體的流速V不應(yīng)大于10m/s。V=4Q/（nd2）式中：——管道內(nèi)氣體的流速（m/s）；Q——通過(guò)管段的氣體體積流量（m3/s）；d 管道內(nèi)徑（m）。因Q=Q0P0T/（PT0），當(dāng)T=35C=308°K；T°=273°K；P°=0.1MPa時(shí)，=0.1436475Q/（Pd2）0將Q0的單位由m3/s換成L/min（1L/min=0.000017m3/s），d的單位由（m）改為（mm），則=2.394Q/（Pd2） （3.6）0式中：V——管道內(nèi)氣體的流速（m/s）；Q0——0C時(shí)一大氣壓氣體的流量（L/min）；d 管道內(nèi)徑（mm）；P——計(jì)算截面上氣體的絕對(duì)壓力（MPa）。當(dāng)知道氣體的流量、壓力和管徑后，可通過(guò)3.6式計(jì)算出管內(nèi)氣體的流速，V不應(yīng)大于10m。3.3已知?dú)怏w種類(lèi)、壓力和流量，求管徑3.3.1受阻力損失限制的管徑首先根據(jù)管路最大計(jì)算長(zhǎng)度上允許的壓力損失計(jì)算出單位管長(zhǎng)允許的壓力損失Pi（Pa/m），再算出3.2式的系數(shù)k,便可利用3.2式算出管徑。式中的k值也可從表7中選取。對(duì)于負(fù)壓系統(tǒng)（包括醫(yī)用真空系統(tǒng)和真空泵麻醉廢氣排放系統(tǒng)）如果氣體的主要成分為空氣，若將最大負(fù)壓損失控制在0.013MPa以?xún)?nèi)，并取Pi=60Pa/m。則dR2.077Q00.37/P0.21 （3.7）式中：Q0——0C時(shí)一大氣壓氣體的流量（L/min）；P——管道內(nèi)氣體絕對(duì)壓力的平均值（MPa）。醫(yī)用真空系統(tǒng)和負(fù)壓麻醉廢氣排放系統(tǒng)如允許P.=110Pa/m，則dR1.829Q00.37/P0.21 (3.8)3.3.2受最大流速限制的管徑當(dāng)T=35C，管內(nèi)氣體流速V=10m/s時(shí)：d=(0.24Q0/P)0.5 (3.9)式中：d 管道內(nèi)徑(mm)；Q0——0C時(shí)一大氣壓氣體的流量（L/min）；P——計(jì)算截面上氣體的絕對(duì)壓力（MPa）。當(dāng)氣體種類(lèi)、流量和絕對(duì)壓力確定之后，可由（3.2）式、（3.7）式和（3.8）式計(jì)算管道內(nèi)徑d，同時(shí)按（3.5）式和（3.6）式分別計(jì)算對(duì)應(yīng)的雷諾數(shù)Re和流速V，當(dāng)V>10時(shí)改用（3.9）式計(jì)算道內(nèi)徑d。3.3.3管子壁厚的計(jì)算醫(yī)用氣體一般在常溫下工作，管子設(shè)計(jì)壁厚t按下式計(jì)算：t=tg+C]+C^+C3式中：ts——計(jì)算厚度（mm）。它是管子承受內(nèi)壓所需的壁厚。C] 管材壁厚負(fù)偏差（mm）；C2——腐蝕裕量（?。?；C3 工藝減薄量（mm）。（1）.管子承受內(nèi)壓所需的壁厚（ts）醫(yī)用氣體是低壓氣體，一般ts/D<1/6，此時(shí)ts的計(jì)算公式為：t=PD/（2[a]◎+0.8P）式中：P——設(shè)計(jì)壓力（MPa）；D 管子外徑（mm）；[a]——管材在設(shè)計(jì)溫度下的許用應(yīng)力（MPa）；◎ 焊縫系數(shù)。設(shè)計(jì)壓力一般應(yīng)取安全閥的開(kāi)啟壓力。安全閥的開(kāi)啟壓力取為管內(nèi)氣體最高工作壓力的1.1倍。醫(yī)用氣體管道材料的許用應(yīng)力見(jiàn)表10。管道材料在常溫下的許用應(yīng)力 表10管道材料ab(MPa)安全系數(shù)◎[a](MPa)鍍鋅焊接鋼管3353112不銹鋼5204137TP2M（軟態(tài)）2057.6541.2TP2Y2（半硬態(tài)）250550TP2Y（硬態(tài)）3153.2563焊縫系數(shù)：無(wú)縫管取◎=1；直縫焊接管取◎=0.8；螺旋縫焊接管取◎=0.6。（2） .管材的壁厚負(fù)偏差無(wú)縫管材的壁厚負(fù)偏差C1見(jiàn)表11。（3） .腐蝕裕量 1純銅管在大氣中和純凈醫(yī)用氣體中的年腐蝕速度很小（<0.05mm）；不銹鋼：C2=0；無(wú)縫管材的壁厚負(fù)偏差C1 表11品 種壁厚t(mm)普通級(jí)偏差（％t）較高級(jí)偏差（％t）鍍鋅焊接鋼管2?6-12.5冷拔不銹鋼管W3>3-14-10-10-10熱軋不銹鋼管W15-12.5-12.5流體輸送銅管0.6?6-10（4）.工藝減薄量①.當(dāng)管子的彎曲半徑R符合表12規(guī)定并R>3.5D時(shí)，可不考慮彎曲工藝減薄量。即光管的C3=0。

②.當(dāng)管子上車(chē)有螺紋時(shí)，C3即為螺紋深度。常用管螺紋尺寸見(jiàn)表13。管子的彎曲半徑 表12彎曲前管子的壁厚彎曲半徑R1.06tRN6DN1.08t6DN>RN5DN1.14t5DN>RN4DN1.25t4DN>RN3DN注:DN 公稱(chēng)直徑管子、管件、閥門(mén)的公稱(chēng)直徑系列 表13公稱(chēng)直徑DN（mm）管螺紋尺寸公稱(chēng)直徑DN（mm）管螺紋尺寸公稱(chēng)直徑DN（mm）管螺紋尺寸公稱(chēng)直徑DN（mm）管螺紋尺寸6151/23211/46521/281/4203/44011/2803103/82515021004（5）.管子承受外壓所需要的壁厚根據(jù)Bresse-Bryan公式，當(dāng)管長(zhǎng)遠(yuǎn)大于管子外徑，波形數(shù)取n=2時(shí)，管子的失穩(wěn)臨界外壓為：Pcr=2.19E（T/2R0）3式中：E——材料的彈性模量（MPa）；T——管壁的有效厚度（名義厚度扣除厚度C1、C2、C3），（mm）；R0 管子的外半徑（mm）。取失穩(wěn)安全系數(shù)m=3時(shí)，管子的外壓P應(yīng)滿(mǎn)足：PWPcr/3的要求。由此可得負(fù)壓吸引管的最小壁厚計(jì)算公式：T=甲D （3.10）式中：甲e（1.37P/E）0.33；D 管子的外徑（mm）。當(dāng)取管子的外壓P=0.1Mpa，溫度為20^時(shí)，系數(shù)甲見(jiàn)表14。由表16可知，估算時(shí)可取甲=0.011，即（3.10）式可簡(jiǎn)化為：T=0.011D式中：D 管子的外徑（mm）。系數(shù)中 表14管子材料E(MPa)甲碳鋼192X1030.00894不銹鋼195X1030.00889純銅110X1030.01076【管子壁厚計(jì)算示例】

TP2Y2銅管壁厚（mm） 表15銅管外徑設(shè)計(jì)壓力：0.55MPa設(shè)計(jì)壓力：1.1MPa設(shè)計(jì)厚度計(jì)算厚度負(fù)偏差腐蝕余量設(shè)計(jì)厚度計(jì)算厚度負(fù)偏差腐蝕余量。81.00.0440.100.8561.00.0870.100.813◎101.00.0550.100.8451.00.1090.100.791◎121.00.0660.100.8341.20.1310.120.949◎161.00.0880.100.8121.20.1740.120.906◎221.20.1200.120.9601.20.240.120.840◎281.20.1530.120.9271.50.3050.151.045◎351.20.1920.120.8881.50.3820.150.968◎441.20.2410.120.8391.50.4800.150.870◎551.50.3010.151.0492.00.6000.201.200◎701.50.3830.150.9672.00.7630.201.037◎851.50.4650.150.8852.00.9270.200.873◎1052.50.5750.251.6752.51.1450.251.105不銹鋼管壁厚（mm） 表16不銹鋼管外徑設(shè)計(jì)壓力：0.55MPa設(shè)計(jì)壓力：1.1MPa設(shè)計(jì)厚度計(jì)算厚度負(fù)偏差設(shè)計(jì)余量設(shè)計(jì)厚度計(jì)算厚度負(fù)偏差設(shè)計(jì)余量◎81.00.0160.100.8841.00.0320.100.868◎101.00.0200.100.8801.00.0400.100.860◎121.00.0240.100.8761.00.0480.100.852◎140.60.0280.060.5120.60.0560.060.484◎200.60.0400.060.5000.60.0800.060.460◎260.80.0520.080.6680.80.1040.080.616◎351.00.0700.100.8301.00.1400.100.760◎401.00.0800.100.8201.00.1600.100.740◎501.00.1000.100.8001.00.2000.100.700◎671.20.1300.120.9501.20.2680.120.812◎761.50.1520.151.1981.50.3040.151.046◎1021.50.2040.151.1461.50.4080.150.9423.3.4管子尺寸的規(guī)格化計(jì)算出所需的管子內(nèi)徑d和設(shè)計(jì)壁厚t后，應(yīng)將它們調(diào)整為市場(chǎng)供應(yīng)的管子規(guī)格。需要用管件連接的管子，其直徑還要調(diào)整到公稱(chēng)直徑系列中來(lái)。管道直徑之所以要選擇表17的優(yōu)先數(shù)值，是因?yàn)樗鼈兪桥c管件、閥門(mén)的規(guī)格相配套的。醫(yī)用氣體系統(tǒng)常用的管子品種、規(guī)格見(jiàn)表18、表19和表20。銅管通徑的優(yōu)先選用系列 表17通徑銅管外徑通徑銅管外徑通徑銅管外徑通徑銅管外徑DN6◎8DN15◎16DN32◎35DN65◎70DN8◎10DN20◎22DN40◎44DN80◎85DN10◎12DN25◎28DN50◎55DN100◎105

常用銅管和不銹鋼管的規(guī)格和內(nèi)徑（mm） 表18公稱(chēng)外徑無(wú)氧銅管薄壁不銹鋼管規(guī)格內(nèi)徑規(guī)格內(nèi)徑插接用管內(nèi)徑對(duì)接用管內(nèi)徑DN6(P8X1?6(P8X1?6(P8X1?6(P8X1?6DN8?10X1?8?10X1?8?10X1?8?10X1?8DN10(P12X1(P10(P12X1.2?9.6(P12X1(P10(P12X1(P10DN15?16X1(P14(P16X1.2?13.6?14X0.6?12.8?18X1.5(P15DN20(P22X1.2?19.6(P22X1.2?19.6?20X0.6?18.8(P25X1.5(P22DN25(P28X1.2?25.6(P28X1.5?25?26X0.8?24.4(P32X1.5?29DN32(P35X1.2?32.6?35X1.5?32(P35X1?33?38X1.5?35DN40(P44X1.2?41.6(P44X1.5(P41(P40X1?38(P45X1.5?42DN50?55X1.5?52(P55X2(P51(P50X1?48?57X1.5(P54DN65?70X1.5?67(P70X2?66?67X1.2?64.6?76X2.5(P71DN80?85X1.5?82(P85X2(P81?76X1.5(P73?89X2.5?84DN100(P105X2.5?100(P105X2.5?100(P102X1.5?99?108X3.5④101常用鍍鋅鋼管規(guī)格尺寸表19 常用PVC-U管規(guī)格尺寸 表20通徑外徑壁厚內(nèi)徑每米重規(guī)格外徑壁厚內(nèi)徑mmmmmmmmkg/mmmmmmmmmDN610.226.20.430DN813.52.58.50.713.20X220216DN1017.22.512.20.953.25X225221DN1521.32.815.71.335.32X232228DN2026.92.821.31.739.40X240236DN2533.73.227.32.503.50X250246DN3242.43.535.43.479.63X2.5632.558DN4048.33.541.34.006.75X2.9752.969.2DN5060.33.852.75.475.90X3.5903.583DN6576.1468.17.354,110X3.91103.9102.2DN8088.9480.98.660.125X4.41254.4116.2DN100114.34106.311.250?140X4.91404.9130.2DN125139.74131.713.841,160X5.61605.6148.8DN150168.34.5159.318.687?180X6.31806.3167.4DN200219.14.5210.124.482?200X7.32007.3185.43.3.5編制《管道尺寸選擇表》手術(shù)部的主要用氣單元是手術(shù)室，所以先編制以手術(shù)室數(shù)量作為流量單位的管道尺寸選擇表。制表時(shí)先按氣體種類(lèi)依次算出不同手術(shù)室數(shù)量所對(duì)應(yīng)的流量，再根據(jù)3.2式、3.7式、3.8式分別計(jì)算單位管長(zhǎng)壓力損失Pi等于設(shè)定值時(shí)的管徑，同時(shí)按（3.5）式、（3.6）式分別計(jì)算對(duì)應(yīng)的雷諾數(shù)Re和流速V。當(dāng)V>0時(shí)，改用（3.9）式計(jì)算道內(nèi)徑d。最后，按表18、19、20確定對(duì)應(yīng)的管子規(guī)格。將手術(shù)室數(shù)量、流量、管子規(guī)格的對(duì)應(yīng)關(guān)系依次列成表格即為《管道尺寸選擇表》。計(jì)算時(shí)，各種正壓氣體取氣體終端處的額定壓力作為設(shè)計(jì)壓力；真空管道取管道內(nèi)的平均壓力作為設(shè)計(jì)壓力。其它參數(shù)取自GB50751《醫(yī)用氣體工程技術(shù)規(guī)范》附錄B（摘錄于后）和GB50333《醫(yī)院潔凈手術(shù)部建筑技術(shù)規(guī)范》等文件。管內(nèi)氣體流量按下式計(jì)算：Q=Qa+Qb（n-i）n式中：Q 設(shè)計(jì)流量（L/min）;Qa——終端處的額定流量（L/min）,按GB50751附錄B取值；@——終端處的計(jì)算平均流量（L/min），按GB50751附錄B取值；n——由該管子供氣的手術(shù)室數(shù)量；0——同時(shí)使用系數(shù)，按GB50751附錄B取值。為確保同時(shí)用氣的手術(shù)室都能得到足量的供氣，流量計(jì)算時(shí)對(duì)GB50751和GB50333中規(guī)定的同時(shí)使用系數(shù)n作如下處理（表21）:向n間手術(shù)室供氣的總流量（L/min） 表21氣體種類(lèi)Q a Qbn(%)手術(shù)室數(shù)量n(L/min)123456789氧氣1001075100110120130130140150160160氬氣15158015304560757590105120器械空氣350350N<4時(shí)50nN4時(shí)253507007007007001050105010501050醫(yī)用氮?dú)?503503507007007007001050105010501050根據(jù)GB50751附錄B設(shè)定每個(gè)引射式麻醉廢氣排放終端每分鐘消耗20升器械空氣（或氮?dú)猓┮延?jì)入每個(gè)手術(shù)室的器械空氣（或氮?dú)猓┑南牧?。制成的手術(shù)室《管道尺寸選擇表》見(jiàn)附表1、附表2、附表3、附表4和附表5,它們都是按手術(shù)室數(shù)量排序的。管路設(shè)計(jì)時(shí)可以根據(jù)管子的材質(zhì)、允許的單位管長(zhǎng)壓力損失（Pi）、氣體種類(lèi)、由此管供氣的手術(shù)室數(shù)量來(lái)確定管道規(guī)格。正如GB50751《醫(yī)用氣體工程技術(shù)規(guī)范》附錄B所示，各科室使用的醫(yī)用氣體種類(lèi)、流量是不盡相同的，而一根管道可能要同時(shí)供應(yīng)不同的科室用氣，那末它的管子規(guī)格如何確定呢？在這種情況下，我們可以把不同科室的用氣量折算成手術(shù)室的用氣量（或與有關(guān)手術(shù)室的用氣量相加），然后根據(jù)折算后的手術(shù)室總數(shù)（或折算后的總流量）查表確定管子規(guī)格。3.4已知?dú)怏w種類(lèi)、壓力和管徑，求管子的許用流量3.4.1受阻力損失限制的許用流量在知道氣體種類(lèi)、工作壓力P和允許的單位管長(zhǎng)壓力損失Pi的情況下，先算出4.3式中的系數(shù)8，再利用4.3式求得各種規(guī)格管子的最大流量。式中的系數(shù)8也可從表9中選取。Pi=60Pa/m時(shí)負(fù)壓管道的8=0.137；Pi=120Pa/m時(shí)負(fù)壓管道的8=0.204。3.4.2受流速限制的許用流量 1管內(nèi)氣體的流量還必須滿(mǎn)足流速UW10m/s的限制條件，即當(dāng)T=35°C時(shí)，Q°WPd2/0.24 （3.11）式中：Q0——0C時(shí)一大氣壓氣體的流量（L/min）；P——計(jì)算截面上氣體的絕對(duì)壓力（MPa）；d 管道內(nèi)徑（mm）。根據(jù)3.3式和3.7式分別算出各種規(guī)格管子的許用流量，兩者比較取其小者作為該種規(guī)格管子的設(shè)計(jì)許用流量。按上述方法分別算出各種規(guī)格管子的許用流量，將管子規(guī)格和對(duì)應(yīng)的許用流量排列成表即為《管道許用流量表》。常用規(guī)格管子的《管道許用流量表》見(jiàn)附表6、7、8。按《管道許用流量表》選擇管子規(guī)格的辦法是：先按2.1式算出管段所需要的最大流量，再在《管道許用流量表》中查出流量能滿(mǎn)足要求、直徑又最小的管子規(guī)格，這就是您所需要的。本文僅供參考，請(qǐng)同行們批評(píng)指正，不勝感激！【附表】附表1：《管道尺寸選擇表》（V<10m/s,器械空氣、氮?dú)釶i=460Pa/m）；附表2：《銅管道尺寸選擇表》（Pi=230Pa/m）；附表3：《銅管道尺寸選擇表》（Pi=460Pa/m）；附表4：《不銹鋼管道尺寸選擇表》（Pi=230Pa/m）；附表5：《不銹鋼管道尺寸選擇表》（Pi=460Pa/m）；附表6：《對(duì)接用不銹鋼管許用流量表》；附表7：《插接用不銹鋼管許用流量表》；附表8：《銅管許用流量表》?！緟⒖嘉墨I(xiàn)】（1） .GB50751-2012《醫(yī)用氣體工程技術(shù)規(guī)范》；（2） .GB50333-2002《醫(yī)院潔凈手術(shù)部建筑技術(shù)規(guī)范》；（3） .GB50316-2000《工業(yè)金屬管道設(shè)計(jì)規(guī)范》；（4） .GB/T20801.3-2006《壓力管道規(guī)范工業(yè)管道第3部分：設(shè)計(jì)和計(jì)算》；（5） .YY/T0186-94《醫(yī)用中心吸引系統(tǒng)通用技術(shù)條件》；（6） .YY/T0187-94《醫(yī)用中心供氧系統(tǒng)通用技術(shù)條件》；（7） .YFB001-1995《軍隊(duì)醫(yī)院潔凈手術(shù)部建筑技術(shù)規(guī)范》；（8）.GB150-1998 《鋼制壓力容器》；（9）.《化學(xué)工程手冊(cè)》（第二版）化學(xué)工業(yè)出版社；（10） .《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》（第三版）化學(xué)工業(yè)出版社；（11） .《醫(yī)院手術(shù)部醫(yī)用氣體管路設(shè)計(jì)的一種方法》袁明華《中國(guó)醫(yī)院建筑與裝備》雜志2006年第二期。附錄（供審稿參考）【附錄A】計(jì)算公式推導(dǎo)GB50316《工業(yè)金屬管道設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定：當(dāng)總壓力損失小于起點(diǎn)壓力的10%時(shí)，沿程摩擦阻力造成的管段壓力損失可按（1）式計(jì)算：Pf=入Yu2lf/（2gd） （1）式中：Pf 摩擦阻力造成的壓力損失（kgf/m2）；A——摩擦阻力系數(shù)；Y 管道內(nèi)氣體的重度（kgf/m3）；u——管道內(nèi)氣體的平均流速（m/s）；lf——管段長(zhǎng)度（m）；g 重力加速度：9.80665（m/s2）；d 管道內(nèi)徑（m）。局部阻力造成的壓力損失按（2）式計(jì)算：Pk=AYu2lk/（2gd） （2）式中：Pk 局部阻力造成的壓力損失（kgf/m2）；lk——閥門(mén)和管件的當(dāng)量長(zhǎng)度（m），見(jiàn)表5。管段的總壓力損失近似按（3）式計(jì)算：P=△Pf+nPk=AYU2L/（2gd） （3）式中：L——管段的計(jì)算長(zhǎng)度（m）。L=lf+lk由（3）式得單位長(zhǎng)度管段的壓力損失：Pi=AYu2/（2gd） （4）式中：Pi 單位長(zhǎng)度管段的壓力損失（kgf/m2/m）。Pi=△P/L醫(yī)用氣體管道一般為光滑管，當(dāng)流動(dòng)狀態(tài)為紊流時(shí)，雷諾數(shù)^一般在106以下，摩擦阻力系數(shù)\可按（5）式計(jì)算（誤差不超過(guò)7.2%）：TOC\o"1-5"\h\zA=0.3164/Re0.25 （5）Re=Yud/（gn） （6）式中：n 氣體在設(shè)計(jì)溫度下的動(dòng)力黏度（kgf?s/m2）。因u=4Q/（nd2） （7）式中：Q——通過(guò)管段的氣體體積流量（m3/s）。將（7）式代入（6）式得：Re=4yQ/（ngdn） （8）將（8）式代入（5）式可得：A=0.3164（ng/4）0.25（dn/yQ）0.25 （9）將（7）式和（9）式代入（4）式，并將Pj的單位由（kgf/m2/m）改成Pa/m得：P.=0.427247^0.25Q1.75Y0.75/d"5考慮計(jì)算誤將Q的單位由m3/s換成L/min（1L/min=0.000017m3/s）,d的單位由（m）改為（mm）差，將P.之值放大1.15倍，則上式變?yōu)椋嚎紤]計(jì)算誤P.=379850.3n0.25Q1.75Y0.75/d4.75 （10）由此式得：d4.75=379850.3n0.25Q1.75Y0.75/P. （11）式中：P. 每米管長(zhǎng)的壓力損失（Pa/m）；d 管道內(nèi)徑（mm）；Q 氣體流量（L/min）；n 氣體在設(shè)計(jì)溫度下的動(dòng)力黏度（kgf?s/m2）； 樓層氣體報(bào)警箱處氣體的重度（kgf/m3）。因Y=Y0PT0/（P0T）；Q=Q0P0T/（PT0）。式中：0 0°C時(shí)一大氣壓氣體的重度（kgf/m3）；Q°°——0C時(shí)一大氣壓氣體的流量（L/min）；P0——0C時(shí)氣體的絕對(duì)壓力，取"0.1MPa；T0——0C時(shí)氣體的絕對(duì)溫度。T0=273°K；P——計(jì)算截面上氣體的絕對(duì)壓力（MPa）；T——設(shè)計(jì)狀態(tài)氣體的絕對(duì)溫度（K）。當(dāng)取壓縮氣體的設(shè)計(jì)溫度為35C時(shí)，則壓縮氣體的重度、流量分別為：TOC\o"1-5"\h\zY=8.8636Py0 （12）Q=0.1128Q/P （13）0將（12）、（13）式代入（8）、（10）、（11）式得：Pi=42854.9n0.25Q1.75Y0.75/（d4.75P）0 0d=9.444n0.05Q00.37Y00.16/ （P.P）0.21Q=0.002255p.0.57P0.57d2.71/（n0.14Y0.43）以上三式可寫(xiě)成如下形式； 0Pi=aQ1.75/ （d4.75P） （1