第五章 设备的设计与选型

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第五章 第一节 第二节 第三节 第四节 第五节

设备的设计与选型

概述 专业设备的设计与选型 通用设备的选型 非标准设备的设计 设备一览表

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第一节 概述 一、设备设计与选型的任务

二、设备的设计与选型原则

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一、设备设计与选型的任务生物工程工厂设备三类 专业设备：仅发酵工厂使用，专业性较强 的 设备。发酵罐、糖化锅、精馏 塔等 通用设备：各行业都可用。泵和风机. 非标准设备：是指车间的计量桶、搅拌池 等设施。

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一、设备设计与选型的任务任务：在工艺计算的基础上，确定车间所 有工艺设备的台数、型号和主要尺寸 进行车间布置设计依据 施工图设计提供条件

非工艺设计(机械设计、土建、仪表控 制)等设计项目打好基础 设备的制作和采购提供资料

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二、设备的设计与选型原则材质、强 (1)保证生产过程的安全可靠。 度、清洗、 消毒 (2)技术上先进、经济上合理。 (3)投资省，耗材少，加工方便，采购容易。 (4)运行费用低，耗水、电、汽等较少。 (5)操作方便，耐用易维修，备品配件供应可靠。 减轻工人的劳动强度, 尽量实现机械化和自动化。 (6)设备结构紧凑 (7)考虑生产波动和设备平衡，要留有一定的余量 (8)考虑设备故障及检修的备用。

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引进先进技术设备 酒精工业：循环粉碎、双酶法液化糖化、 多效蒸馏新技术、分子筛脱水 啤酒工业：湿法粉碎、快速过滤设备、 硅藻土过滤设备、膜过滤设备、灌装设 备 引进优良菌株 新型生化反应器

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第二节

专业设备的设计与选型

一、专业设备设计与选型的依据 二、专业设备设计与选型的程序和 内容 三、计算选型实例

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一、专业设备设计与选型的依据1、工艺计算结果 成品量、物料量、汽、水、空气、冷耗量 2、工艺操作的最适外部条件 温度、压力、真空度等 3、设备的构造类型和性能

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二、设备设计与选型的程序和内容(12)

(1)设备所负担的工艺操作任务和工作性质、 工作参数等的确定。 (2)不同型号设备的特点和性能评价。 (3)设备生产能力的确定。 使用维修及裕量 (4)设备台数的确定。 换热、过 (5)设备主要尺寸的确定。 滤、干燥 (6)设备化工过程的计算。面积

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二、发酵设备设计与选型的内容(12)(7)设备的传动搅拌和动力消耗的计算。 (8)设备结构的工艺设计。 (9)支撑方式的计算选型。 (10)壁厚的计算选择。 (11)材质的选择和用量的计算。 (12)其他特殊情况的考虑。

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三、计算选型实例 对发酵产品要充分了解。产品之

间差异大 生产特点、原料性质来源、现阶段生产水平 可能达到的技术经济指标、有效生产天数、 各个环节生产周期 一、间歇式发酵设备生产能力、数量和容积 的设计计算 二、连续操作设备生产能力、数量和容积的 设计计算

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一、间歇式发酵设备生产能力、 数量和容积的设计计算1、生产能力的确定 间歇式发酵设备生产能力的表示方法， 一般为t/(罐· 批)或m3/(罐· 批),对 于味精等通风发酵设备，其生产能力由 设备选型来确定。

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例如：120000t/a味精厂选容积为550t的发酵罐， 其生产能力为： 550×80%×22%×60%×95% × 122%×99.8% =67.18 [t/(罐· 批)] 式中：80%——填充系数 22%——发酵培养基终糖浓度 60%——糖酸转化率 95%——提取率 122%——精制收率 99.8%——发酵成功率(发酵染菌率0.2%) 对于啤酒生产，糖化设备的生产能力可根据生 产规模的大小、日糖化次数来确定。

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2、设备数量的确定 间歇式发酵设备数量的确定 一般可由下列公式求出： N=Zσ/(mt) 或 N=V0· σ/(24Vαφ) 式中：N——设备的操作台数(不含备用) Z——每日加工原料和半成品的质量(t/d) σ——设备的一个操作周期(h) m ——设备操作的有效量(t) t——每日设备操作时间(h/d) V0—每日(24h)加工的原料和半成品的容量(m3) Vα——一台设备的容量(m3) φ——填充系数

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从投资看，相同规模下，容量大、台数 少优于容量小、台数多。而老厂改造， 就要考虑原有设备利用问题。 有时出于工艺的要求以及生化反应和化 学工程学的需要，还要优先考虑对生产 有利的因素，而将设备投资的经济观点 放到次要地位。 例如：酒精生产的拌料罐的容积不能过 大，以防止原料中因酶的作用而转化出 过多的糖；好气发酵设备要求有一定的 高径比；啤酒大罐发酵时要求15h之内满 罐等。

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3、设备体积的计算V=V0σ/(24φ) 式中：V——设备的总体积(m3) V0——24h内加工的成品或半成品的体积(m3) σ——操作周期，包括预备时间、操作和清洗等 辅助操作时间(h) φ——填充系数，一般情况下，装有搅拌和冷 却装置的或产生泡沫多的物料，φ=0.6-0.8, 酒精发酵罐等取φ=0.8-0.85,气液分离器取 φ=0.7等。