《管道》

管道-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(yùn)行能耗費(fèi)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(yùn)行費(fèi)用和其他技術(shù)因素綜合考慮決定。

管道-管道的聯(lián)接管子、管子聯(lián)接件、閥門和設(shè)備上的進(jìn)出接管間的聯(lián)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，主要有螺紋聯(lián)接、法蘭聯(lián)接、承插聯(lián)接和焊接等4種方法:①螺紋聯(lián)接：主要適用于小直徑管道。聯(lián)接時，一般要在螺紋聯(lián)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。這種聯(lián)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法蘭聯(lián)接：適用的直徑范圍較大。聯(lián)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)備相聯(lián)接的地方大都采用法蘭聯(lián)接。③承插聯(lián)接：用于鑄鐵管、混凝土管、陶土管及其聯(lián)接件之間的聯(lián)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。聯(lián)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焊接聯(lián)接：這種聯(lián)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聯(lián)接件。

管道-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、支承、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。

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。

支承問題

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、管子聯(lián)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。

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(diǎn)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(diǎn)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(yùn)行失常。

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。

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(diǎn)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。

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。

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。

安全問題

為了保證管道安全運(yùn)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。

化工、石油、天然氣

管道（二）：Linux操作系統(tǒng)中的概念

管道是指用管子、管子聯(lián)接件和閥門等聯(lián)接成的用于輸送氣體、液體或帶固體顆粒的流體的裝置。通常，流體經(jīng)鼓風(fēng)機(jī)、壓縮機(jī)、泵和鍋爐等增壓后，從管道的高壓處流向低壓處，也可利用流體自身的壓力或重力輸送。管道的用途很廣泛，主要用在給水、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

英文原義：PipingSymbol

中文釋義：鍵盤字符|（典型101鍵鍵盤的Enter鍵上面反斜杠的上檔字符）

注解：經(jīng)常用來將某個命令或程序的輸出提供給另一個命令或程序。例如，history|grepmcopy（用history命令）將.bash_history文件的內(nèi)容發(fā)送到grep程序，以搜索字符串“mcopy”。

Linux進(jìn)程間通信的幾種主要手段。其中管道和有名管道是最早的進(jìn)程間通信機(jī)制之一，管道可用于具有親緣關(guān)系進(jìn)程間的通信，有名管道克服了管道沒有名字的限制，因此，除具有管道所具有的功能外，它還允許無親緣關(guān)系進(jìn)程間的通信。認(rèn)清管道和有名管道的讀寫規(guī)則是在程序中應(yīng)用它們的關(guān)鍵。

1、按材料分類：金屬管道和非金屬管道。

2、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。

3、按輸送溫度分類：低溫管道、常溫管道、中溫和高溫管道。

4、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?、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。

管道關(guān)鍵概念

管道是Linux支持的最初UnixIPC形式之一，具有以下特點(diǎn)：管道是半雙工的，數(shù)據(jù)只能向一個方向流動；需要雙方通信時，需要建立起兩個管道；只能用于父子進(jìn)程或者兄弟進(jìn)程之間（具有親緣關(guān)系的進(jìn)程）；單獨(dú)構(gòu)成一種獨(dú)立的文件系統(tǒng)：管道對于管道兩端的進(jìn)程而言，就是一個文件，但它不是普通的文件，它不屬于某種文件系統(tǒng)，而是自立門戶，單獨(dú)構(gòu)成一種文件系統(tǒng)，并且只存在與內(nèi)存中。數(shù)據(jù)的讀出和寫入：一個進(jìn)程向管道中寫的內(nèi)容被管道另一端的進(jìn)程讀出。寫入的內(nèi)容每次都添加在管道緩沖區(qū)的末尾，并且每次都是從緩沖區(qū)的頭部讀出數(shù)據(jù)。

1 管道的實現(xiàn)機(jī)制

管道就是指用于連接一個讀進(jìn)程和一個寫進(jìn)程,以實現(xiàn)它們之間通信的共享文件,又稱pipe文件。Linux中實現(xiàn)了兩種管道,一種是無名管道,一種是命名管道。無名管道沒有磁盤節(jié)點(diǎn),它僅作為一個內(nèi)存對象存在,用完后就銷毀了。因為沒有文件名和路徑,也沒有磁盤節(jié)點(diǎn),因此無名管道沒有顯式的打開過程,實際上它是在創(chuàng)建時就自動打開的,并且生成內(nèi)存inode節(jié)點(diǎn)、d_entry目錄項對象和兩個文件結(jié)構(gòu)對象(一個讀操作、一個寫操作),其內(nèi)存對象和普通文件的一致,所以讀寫操作使用的是同樣的文件接口,當(dāng)然讀寫函數(shù)是專用的。因為無名管道不能顯式打開,因此只能由父子進(jìn)程之間、兄弟進(jìn)程之間或者其他有親緣關(guān)系并且都繼承了祖先進(jìn)程的管道文件對象的兩個進(jìn)程間通信使用。命名管道是有文件名和磁盤i節(jié)點(diǎn)的,因此可由任意兩個或多個進(jìn)程間通信使用,它的使用方法和普通文件類似,都遵循打開、讀、寫、關(guān)閉這樣的過程,但是讀寫的內(nèi)部實現(xiàn)和普通文件不同,而和無名管道一樣。

2 無名管道的工作方式

管道以先進(jìn)先出方式保存一定數(shù)量的數(shù)據(jù)。使用管道的時候一個進(jìn)程從管道的一端寫,另一個進(jìn)程從管道的另一端讀。在主進(jìn)程中利用fork()函數(shù)創(chuàng)建一個子進(jìn)程,這樣父子進(jìn)程同時擁有對同一管道的讀寫句柄,因為管道沒有提供鎖定的保護(hù)機(jī)制,所以必須決定數(shù)據(jù)的流動方向,然后在相應(yīng)進(jìn)程中關(guān)閉不需要的句柄。這樣,就可以使用read()和write()函數(shù)來對它進(jìn)行讀寫操作了。使用無名管道進(jìn)行進(jìn)程間通信的步驟概述如下:

①創(chuàng)建所需的管道;

②生成(多個)子進(jìn)程;

③關(guān)閉/復(fù)制文件描述符,使之與相應(yīng)的管道末端相聯(lián)系;

④關(guān)閉不需要的管道末端;

⑤進(jìn)行通信活動;

⑥關(guān)閉所有剩余的打開文件描述符

⑦等待子進(jìn)程結(jié)束。

由于read()函數(shù)和write()函數(shù)對管道操作自身帶有阻塞作用,能夠保證一個進(jìn)程必須先進(jìn)行寫操作,然后另外的進(jìn)程才能進(jìn)行讀操作,從而實現(xiàn)父子進(jìn)程的同步。

2.2　無名管道的建立和使用

2.2.1　管道的創(chuàng)建pipe函數(shù)

#include intpipe(intfd[2])

函數(shù)的參數(shù)中有兩個文件描述符:fd[0]用于管道的read端,fd[1]用于管道的write端。創(chuàng)建成功則返回值0,否則返回-1值。

2.2.2　寫管道write函數(shù)

ret=write(fd[1],buf,n)

若管道已滿,則被阻塞,直到管道另一端read將已進(jìn)人管道的數(shù)據(jù)取走為止。

2.2.3　讀管道read函數(shù)ret=read(fd[0],buf,n)

若管道為空,且寫端文件描述字未關(guān)閉,則被阻塞。若管道寫端已關(guān)閉,則返回0。若管道不為空,分兩種情況:(設(shè)管道中實際有m個字節(jié)),如n>=m,則讀m個;如果n

關(guān)閉寫端則導(dǎo)致讀端read調(diào)用返回0;關(guān)閉讀端,則導(dǎo)致寫端write調(diào)用返回-1,errno被設(shè)為EPIPE,在寫端write函數(shù)退出前,進(jìn)程還會收到S _IGPIPE信號(默認(rèn)處理是終止進(jìn)程,該信號可以被捕捉)。

2.2.5　文件描述符的復(fù)制dup2

intdup2(intfdl,intfd2);

復(fù)制文件描述符fdl到fd2。fd2可以是空閑的文件描述符,如果fd2是已打開文件,則關(guān)閉fd2;如果fd1不是有效的描述符,則不關(guān)閉fd2,調(diào)用失敗。

2.3　關(guān)于無名管道需要注意的幾個問題

①管道是半雙工方式,數(shù)據(jù)只能單向傳輸。如果要在兩個進(jìn)程之間相互傳送數(shù)據(jù),就要建立兩條管道。

②pipe()調(diào)用必須在調(diào)用fork()以前進(jìn)行,否則子進(jìn)程將無法繼承文件描述符。

③使用無名管道互相連接的任意進(jìn)程必須位于一個相關(guān)的進(jìn)程家族里。因為管道必須受到內(nèi)核的限制,所以如果進(jìn)程沒有在管道創(chuàng)建者的家族里面,則該進(jìn)程將無法訪問管道。

3　命名管道

在Linux系統(tǒng)中,可以識別命名管道文件。例如:$ls-lfilenameprw-r--r--lrootroot0sep2719:40filename|filename文件名后跟著一個“|”符號表明該文件是管道文件。

3.1　命名管道的工作方式

無名管道應(yīng)用的一個重大限制是只能用于具有親緣關(guān)系的進(jìn)程間通信,在命名管道提出后,該限制得到了克服。命名管道提供一個路徑名與之關(guān)聯(lián),以FIFO的文件形式存在于文件系統(tǒng)中。這樣,即使與FIFO的創(chuàng)建進(jìn)程不存在親緣關(guān)系的進(jìn)程,只要可以訪問該路徑,就能夠彼此通過FIFO相互通信。因此,通過FIFO,不相關(guān)的進(jìn)程也能交換數(shù)據(jù)。FIFO管道的打開方式與普通管道有所不同,普通管道包括兩個文件數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu):對應(yīng)的VFS索引節(jié)點(diǎn)以及共享數(shù)據(jù)頁,在進(jìn)程每次運(yùn)行時都會創(chuàng)建一次,而FIFO是一直存在的,需要用戶打開和關(guān)閉。L _inux必須處理讀進(jìn)程先于寫進(jìn)程打開管道、讀進(jìn)程在寫進(jìn)程寫入數(shù)據(jù)之前讀入這兩種情況。除此之外,FIFO管道的使用方式與普通管道完全相同,都使用相同的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和操作。

3.2　FIFO文件的創(chuàng)建

命名管道的創(chuàng)建有兩種常見的方法:在shell提示符下使用mknod命令或在程序中使用mk _nod()系統(tǒng)調(diào)用。

3.2.1　shell命令行方式

shell命令行方式如下

$mknodfilenamep

$mkfifoa=rwfilename

這兩個命令行均可創(chuàng)建FIFO文件filename。mkfifo提供了直接改變文件讀寫權(quán)限的功能。mknod創(chuàng)建的文件通過chmod可以改變權(quán)限。其中參數(shù)p表示所建立的節(jié)點(diǎn),即特殊文件的類型為命名管道。

4　管道的不足

管道提供了從一種進(jìn)程向另一種進(jìn)程傳輸數(shù)據(jù)的有效方法,但是,管道還是存在一些不足:

①因為讀數(shù)據(jù)的同時也將數(shù)據(jù)從管道移去,因此管道不能用來對多個接受者廣播數(shù)據(jù)。

②如果一個管道有多個讀進(jìn)程,那么寫進(jìn)程不能發(fā)送數(shù)據(jù)到指定的讀進(jìn)程。同樣,如果有多個寫進(jìn)程,那么沒有方法來判別是它們中的哪一個發(fā)送的數(shù)據(jù)。

作者： 李國成 定價： ￥ 280.00 元

開本： 16 開

類別： 化學(xué)工程及設(shè)備,石油化工 頁數(shù)： 1744 頁

簡介

本手冊分五大部分：A篇為管道基礎(chǔ)，分10章，內(nèi)容涉及有關(guān)管道單位、管道元件、材料、管道規(guī)范與標(biāo)準(zhǔn)、管子制造、管道制作與安裝、螺栓連接、預(yù)應(yīng)力混凝土管道和企口及壓合管道系統(tǒng)等常用術(shù)語；B篇為一般設(shè)計考慮，分14章，內(nèi)容包括設(shè)計文件、設(shè)計基礎(chǔ)、管道布置、應(yīng)力分析、管道支撐、管道伴熱、絕熱、流體流動、襯里與雙層防護(hù)管道以及管道系統(tǒng)的壓力試驗；C篇為管道系統(tǒng)，分1 7章，內(nèi)容包括給水、消防、蒸汽、建筑設(shè)施、油、氣、化工和煉油工藝、低溫、冷凍、有毒和危險廢物、泥漿和污泥、污水和雨雪水、給排水、粉灰處理、壓縮空氣與真空、燃料氣以及實驗室用管道系統(tǒng)；D篇為非金屬管道，分2章，分別論述了熱塑性材料管道和玻璃纖維管道系統(tǒng)；E篇為附錄，分10章，內(nèi)容包括單位換算表、管子和管材性能、壓力損失、ASTM和國際管道材料、流動特性、有關(guān)管道的計算程序和詳盡的國際標(biāo)準(zhǔn)列表。

管道預(yù)制，在某固定的區(qū)域進(jìn)行管道設(shè)計、預(yù)制管理、管道切割、管道坡口加工、焊接、物流及防腐油漆、管道探傷等工作。

管道工程分為管道預(yù)制、現(xiàn)場預(yù)制以及現(xiàn)場安裝。

管道預(yù)制優(yōu)點(diǎn)：在固定的區(qū)域方便質(zhì)量、進(jìn)度、管理的協(xié)調(diào)和控制，減少現(xiàn)場預(yù)制與現(xiàn)場安裝的工作量，對整個項目的安裝、質(zhì)量、進(jìn)度有極大的提高。

現(xiàn)代化的管道預(yù)制：采用QSPT管道預(yù)制生產(chǎn)線或QSPT軟件、設(shè)備，可采用先進(jìn)的管道預(yù)制自動化設(shè)備，提高管道預(yù)制效率和質(zhì)量，最大化發(fā)揮出管道預(yù)制的優(yōu)越性。

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