管道設計涉及非常多的因素，如管徑、敷設路徑、支吊架、保溫和加熱等。在對管道進行設計時，我們應該先對管道的定義、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計的一個重要考慮因素，不同種類的管道，參照的設計標準和規(guī)范是不一樣的，下面是管道設計的基本分類：

按材料分類：金屬管道和非金屬管道。

按設計壓力分類：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、燃氣管道、燃油管道、劇毒流體管道、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識后，我們再來詳細看看管道設計和施工要考慮的因素：

1.管徑的確定

當流體的流量已知時，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，但泵和壓縮機等動力設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。因此管徑應根據(jù)建設投資、運行費用和其他技術因素綜合考慮決定。

2.管道的連接

管子、管子連接件、閥門和設備上的進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?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

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在地下，而工廠里的工藝管道為便于操作和維修多敷設在地上。管道的通行、支吊架、坡度與排液排氣、補償、保溫與加熱、防腐與清洗、識別與涂漆和安全等，無論對于地上敷設還是地下敷設都是重要的問題。

4.通行問題

地面上的管道應盡量避免與道路、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能使行人和車船安全通過。地下的管道一般沿道路敷設，各種管道之間保持適當?shù)木嚯x，以便安裝和維修；供熱管道的表面有保溫層，敷設在地溝或保護管內(nèi)，應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、風雪載荷、土壤壓力、熱脹冷縮引起的熱應力、振動載荷和地震災害等。為了保證管道的強度和剛度，必須設置各種支（吊）架，如活動支架、固定支架、導向支架和彈簧支架等。支架的設置根據(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置排水管或疏水閥，某些氣體管道還設有氣水分離器，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.補償問題

管道如不能自由地伸縮，就會產(chǎn)生巨大的附加應力。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，需要設置膨脹節(jié)，使管道的伸縮得到補償而消除附加應力的影響。

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。埋在腐蝕性較強的低電阻土壤中的管道須設置陰極保護裝置，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清洗干凈，某些管道還應定期清洗內(nèi)部。為了清洗方便，在管道上設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，為此要設置專用的發(fā)送和接收清掃器的裝置。

10.識別涂漆

當管道種類較多時，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大，除在管道上裝設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事故泄壓閥或緊急截斷閥。它們在發(fā)生災害性事故時能自動及時地停止輸送，以減少災害損失。