第五章第三节 工艺平衡计算 简明版
生产线平衡计算范文
生产线平衡计算范文1.收集数据：收集产品的工艺路线和工作站的作业时间。
工艺路线是指产品从原材料到成品的制造过程，而工作站的作业时间是指在每个工作站上处理产品所需的时间。
2.计算生产节拍：生产节拍是指在给定时间内，生产线需要达到的生产目标，通常以产品的需求量为基础进行计算。
例如，如果产品的每日需求量为1000个，那么生产线的生产节拍就是每天需要生产1000个产品。
3.计算工作站的生产能力：工作站的生产能力是指在给定时间内，工作站能够完成的工作量。
根据工作站的作业时间，可以计算出每个工作站的生产能力。
例如，如果工作站的作业时间为8小时，那么工作站的生产能力就是8个产品。
4.计算工作站的人力需求量：根据产品的需求量和工作站的生产能力，可以计算出每个工作站需要安排多少人来完成工作。
例如，如果产品的需求量为1000个，而工作站的生产能力为8个产品，那么每个工作站就需要安排125个人。
5.进行平衡计算：根据每个工作站的人力需求量和生产节拍，来进行生产线平衡计算。
如果一些工作站的人力需求量超过了所能安排的人数，那么需要调整工作站的作业时间或者增加工作站的数量，以实现平衡。
6.优化调整：一旦完成了平衡计算，可以进一步进行优化调整，以提高生产效率和降低制造成本。
例如，可以通过优化工作站的布局，来减少物料的传递时间和运输成本。
还可以通过培训工人和改进工艺，来提高工作站的生产能力和质量。
总之，生产线平衡计算是一个复杂的过程，需要综合考虑产品的需求量、工作站的作业时间和人力资源的供给等因素，以实现生产线的高效运转和生产目标的达成。
工艺衡算
某厂采用1.863MPa(绝)碳酸丙烯酯脱CO2工艺，已知变 换气含CO2量29%，气量为70000mn3/h，洗涤后含CO21.2%， CO2在丙烯酯中溶解度系数为20.627mn3/m3MPa，塔底饱和度 为80%，采用常压解吸和真空0.0294MPa(绝)解吸，解吸后过 饱和度为20%，试求：①、碳酸丙烯酯溶液的循环量m3/h， ②、CO2回收量和回收率。 例：裂解气自20℃，0.105MP压缩到3.6MP时，为避免聚合， 压缩后气体温度＜100℃，计算单段压缩的排气温度？ (k=1.228)你认为应如何分段？ 可算得：T=566K(293℃)
5、反应过程的物料及热量衡算
5.1.1、物料衡算基础 物料衡算基本方程：
输入系统总质量＝输出系统总质量＋系统内积累总质量
衡算系统的确定： 总厂、分厂(车间)、装置、设备、节点
对稳定流动
组分衡算：(∑mi)入＝(∑mi)出＋△mi 原子衡算：输入物料原子总和＝输出物料原子总和 输入各组分某原子总量＝输出各组分某原子总量
5.1.2物料衡算步骤
①绘出流程方框图，选定衡算系统 ②写出化学反应方程式并配平 ③选定衡算基准 ④收集或计算必要的各种计算数据 ⑤设未知数，列方程式组求解 ⑥计算和核对 ⑦得出计算结果
5.1.3衡算用改良ADA法脱硫，处理气量为12000mn3/h，(进口 气含2g/mn3H2S)已知溶液的硫容量为0.5gH2S/L，硫回收率 为98%，试求： ①溶液的循环量，m3/h ②溶液中ADA满足载氧体要求的最小含量，g/L ③元素硫回收量，kg/h
例：已知变换汽气比为0.8，混合气平均比热为37.0kJ/mol， 中变反应热为3.77×104kJ/mol，氧化反应热为4.92×105 kJ/mol，求每变换1%CO的温升，干气每含0.1%O2会造成多 少的额外温升(反应前后体积变化不计)？
工序平衡 PPT课件
备注：将工序3里的工作时间细分并分配至工 序2﹑4及5之内﹐从而工序3里的人手可调配 其它生产线去。可行性﹕须工序2﹐4及5内 均有足够时间接受额外工作。
工序 1 2 3 4 5
备注：改善工序2的作业内容和工 装，对工序进行压缩，使作业时间 控制在节拍时间以内。
二、如何工序平衡
4、效果确认 A. 理论效果
工 作 时 间
工序 1 2 3 4 5
备注：分析工序1、3、4、5，找到可以互 相搭配并且在节拍时间之内的工序，1和3、 4和5，从而工序3、4里的人手可调配其它 生产线去。
二、如何工序平衡 3、分析并改善
作业改善---重排
间工 作 时
作业改善---简化
节拍时间
工 作 时 间
工序 1 2 3 4 5
二、如何工序平衡
3、分析并改善
动作改善的ECRS原则
符号
名称
说明
E
取消
对于不合理、多余的动作或工序给予取消
Eliminate
C
合并 对于无法取消又是必要的，看是否可以合并以 Comebine 达到省时、简化的目的
R
重排 经过取消、合并后，可再根据“何人”“何 Rearrange 时”“何处”三个提问后进行重排
时间 数量
可用工作时间 客户需求量
目标：工序时间=节拍时间 按需求生产！
生产上如何判断平衡？ 工序平衡图
节拍时间
工序1
工序2
50
40 39
37
38
39 节拍时间：秒
30
20
10
发酵工程设计概论课件 第五讲
2、 冷麦汁量为：
611.43×（1－0.05）＝580.86 L
3、 发酵液量为： 580.86×（1－0.015）＝572.15 L
二、100千克原料生产12°淡色啤酒的物料衡算
•热麦汁量 •冷麦汁量
•湿麦糟量 •干酵母产量
•发酵液量
•滤过酒量 •成品酒量
•CO2量
•空瓶需用量 •瓶盖需用量 •商标用量
1、 热麦汁量 麦芽收率： 0.75×（1－0.05）×（1－0.0035）＝71.0％ 大米收率：
0.95×（1－0.13）×（1－0.0030）=82.4% 混和原料收率： (0.65×71.0％＋0.35×82.4％)×98.5％＝73.86％ 由上述可知100kg混合原料可制得的12 °热麦汁为： 100×73.86%÷12%＝615.54kg
设CO2在啤酒（发酵液）中溶解度为0.4％，则啤酒中含量为： 572.1ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ×0.4％＝2.289 kg 游离的CO2量为： 21.91－2.29＝19.62 kg 20℃时，CO2的密度为1.834 kg/m3,则体积为： 19.62 /1.834＝10.69 m3
10、空瓶需用量：
设损失率为0.5％，选用640 ml的空瓶 552.30 /0.640 ×（1＋0.5％）＝867.3 个 11、瓶盖需用量：
基准。 （2）以加入设备的一批物料重为计算基准。
例：啤酒物料衡算
每批次投料量（年产啤酒20万吨） 设该工厂全年工作日为360天，淡季180天，每天糖化4次； 旺季180天，每天糖化6次，全年总糖化1800次。 每次投料量： 200000×178.91/1800＝19878.89 kg＝19900 kg
(完整word版)水平衡计算
工艺水取水量就是各工艺取用的新鲜水量.整个项目新鲜水量用于全厂工业用水重复利用率的计算里.工艺水回用率计算中，生产线1和生产线2为工艺水，其回用水400+600,新水200+200。
工业用水重复利用率中，新鲜水700,重复用水1600+600+400。
间接冷却水循环率中，循环水为600，新水为200。
污水回用率中，污水站污水回用量400，直接排放的污水90+380。
图中冷却塔的50为冷却水，可直排，不算污水。
水平衡中各种水量的核算工业企业用水的定义、水源、分类、以及用水管理和水量计量应遵循CJ19-87规定。
1、取水量工业用水的取水量是指自地表水、地下水、自来水、海水、城市污水及其他水源的总水量。
现有生产厂，以水表读取为准，乘以实际用水时间，得出用水量（日和年）。
对于拟建工程项目则应按用水装置（生产单元）汇总，一般化工生产装置取水量包括生产用水和生活用水两大方面；生产用水又包括间接冷却水、工艺用水和锅炉给水。
各种用水关系见图4-7。
工业取水量＝间接冷却水量+工艺用水量+锅炉给水量+生活用水量2、重复利用水量重复利用水量系指生产厂（建设项目）内部循环使用和循环使用的总水量。
在化工建设项目中主要是间接冷却水系统的循环水量和工艺过程中循环多次使用的水之和，可由项目建议书或可行性报告中获取这些数据。
对现有生产厂，可用水泵的额定流量计算，即：重复利用水量＝水泵额定流量×实际开泵时间3、耗水量耗水量是整个工程项目消耗掉的新鲜水量总和，即：H=Q1+Q2+Q3+ Q4+ Q5+ Q6式中，Q1――产品含水，即由产品带走的水，Q1＝产品产量（t/h或t/a）×产品含水量，％；Q2――间接冷却水系统补充水量，亦即循环冷却水系统补充水量，耗水量；Q3――洗涤用水、直接冷却水和其他工艺用水量之和。
洗涤用水和直接冷却水均为与物料直接接触的水。
工艺水用量由生产装置、工艺水回用和工艺水取水量相加得到。
工艺用水量和直接冷却水量可从项目建议书或可行性报告的水平衡图中，按各工艺装置依次汇总。
工艺物料衡算学习1
6.选定计算基准 计算基准是工艺计算的出发点，选得 正确，能使计算结果正确，而且可使计 算结果大为简化。因此，应该根据生产 过程特点，选定统一的基准。在工业上， 常用的基准有： (1)、以单位时间产品量或单位时间原料量 作为计算基准。这类基准适用于连续操 作过程及设备的计算。如酒精工厂设计， 可以每小时所需原料量公斤或每小时产 公斤酒精量为计算基准。
9.绘出物料流程图
根据计算结果绘制物料流程图。物料流 程图能直观地表明各物料在生产工艺过程 的位置和相互关系，是一种简单、清楚的 表示方法。物料流程图要作为正式设计成 果，编入设计文件，以便于审核和设计施 工。 最后，经过各种系数转换和计算，得出 原料消耗综合表和排出物综合表，如下表
二、主要经济技术指标的确定 (一)技术经济指标确定的意义 建厂的基本目的是生产目的产物和 获取利润，而技术经济指标则是衡量工 厂设计的合理性和先进性的主要依据。 先进的、合理的技术经济指标是工厂生 产成功的基础。 物料衡算和能量衡算是确定生产过 程技术经济指标的关键数据。通过生产 全过程的总物料衡算、能量衡算和各阶 段的物料衡算、能量衡算，就可以求出：
3
2737.4 10 150 20.5(kg ) 20000
3
此外，酒母糖化酶用量按300u/g(原料) 计，且酒母用量为10％，酒母培养液所用 的糖化液占70％，其余为稀释水与糖化剂， 则70% 2.87(kg ) 20000
(8)硫酸铵耗用量 硫酸铵用于酒母培养基 的补充氮源，其用量为酒母量的0.1％， 酒 母醪量为Go，则硫酸铵耗量为： 0.1％Go
(6)α-淀粉酶消耗量 应用酶活力为 2000u/g的α-淀粉酶使淀粉液化，促进 糊化，可减少蒸汽消耗。α-淀粉酶用量 按8u/g原料计算。用酶量为： (7)糖化酶耗量 若所用糖化酶的活力为 20000u/g，使用量为150u/g原料，则糖 化酶消耗量为：
生产线平衡计算
生产线平衡计算
第一步：确定每个生产环节的耗时
首先要明确每个生产环节的耗时，需要仔细测算以确保其准确性。
对
于已经有既定数据的生产环节可以直接参考，对于新工序则需要进行研究
和实验，找出最可行的方案。
顺序性的操作可以拆分为若干子操作，每个
子操作是整个操作过程中采取的动作，可以加快耗时的测算。
第二步：计算所需时间
在确定了每个生产环节的耗时后，再通过将每个环节的耗时累加，计
算出从产品到达生产线的起始点到产品离开生产线的终点所需的总时间。
第三步：确定工序比重和员工比重
工序比重是指在每个生产环节中所用的资源比重，可以考虑机器的风格、生产速度、技能水平等，员工比重指的是每个生产环节所需的员工数。
第四步：制定操作计划
在确定了工序比重和员工比重后，就可以安排每个生产环节的运作顺
序并对员工分配任务。
为了保证负载平衡，需要确保每个员工的负责生产
环节的耗时并不相差太大。
可以通过顺序性的操作拆分成若干子操作，对
每个员工成立一个操作顺序，安排任务。
第五步：平衡调整
平衡调整是将已经制定好的原始操作计划针对某些情况进行调整。
例
如工作人员流失、某个设备的故障、计划进行调整等。
工厂设计之工艺流程设计和工艺计算
（工艺计算）
工艺计算是运用数学、物理、化学等基础知 识研究生产过程中物料和能量的相互关系。主要 包括物料衡算和热量衡算。工艺计算是工艺设计 最基本的、最核心的内容，对任何一个生物工程 过程，无论是生产挖潜，还是科学研究(开发)、 或装置的设计，通常需要进行工艺计算。
工艺计算也是整个工程设计的基础，由此，
同时，由于反应过程中，往往有多种副反应存 在，生成主产品的主反应转比率提高了，生成副产 品的副反应转化率也可能提高了，就增加了分离精 制设备的负担。
(4)选择性 对于某个反应产物，生成它所消耗的原 料量在全部转化了的原料量中所占的比率。其计算 式为：
反应为目的产物的原料量 选择性= 100% 反应掉的原料量
第一节 物料平衡计算
一、物料衡算的意义、方法和步骤
物料衡算是工艺计算的基础，在整个工艺计 算工作中开始得最早，并且是最先完成的项目。 当生产方法确定并完成了工艺流程示意图设计后， 即可进行物料平衡计算，设计工作即从定性分析 发展到定量计算。
一、物料衡算方程式
物料衡算的理论依据是：质量守恒定律，即物 质既不能产生，也不能消灭。
转化率、选择性、单程收率之间的关系：
转化率×选择性＝单程收率
这说明它们三者之中只有两个是独立的。
对于每一个反应过程都有它的收率和转化率 的最适宜的指标。 当反应原料不止一种时，对不同的原料就有 不同的转化率、选择性和单程收率，一般要着重 考虑最昂贵的原料。 反应产物一般也不止一种，因此，每种产物 的选择性和单程收率也不一样，其中，最重视的 是目的产物的选择性和单程收率，但有时也要相 应地计算副产物的选择性和单程收率，这要根据 具体需要确定。Leabharlann F D即 输入=输出
工艺计算的名词解释
工艺计算的名词解释工艺计算是指应用数学和物理学的原理及方法，对工业生产中涉及到的各种工艺过程进行分析、计算和优化的一种技术。
工艺计算在现代工业生产中起着重要的作用，通过对各种工艺参数进行计算和分析，可以帮助工程师和技术人员更好地理解和掌握工艺过程，提高生产效率和质量。
1. 工艺计算的基本概念工艺计算是建立在数学和物理学的基础上的，它包括了一系列的数学模型和计算方法，旨在解决工艺过程中的问题。
工艺计算主要涉及到的领域包括流体力学、传热学、质量平衡、能量平衡等。
通过对这些领域的分析和计算，可以得到工艺过程中各个参数的变化规律，从而更好地了解和控制工艺过程。
2. 工艺计算的应用领域工艺计算可以应用于多个领域，其中包括化工、石油化工、冶金、制药等。
在化工领域，工艺计算可以帮助工程师确定反应条件，设计合理的反应器，并优化反应的产物分布。
在石油化工领域，工艺计算可以用来分析原油的组成，研究炼油工艺，并进行产品的优化设计。
在冶金领域，工艺计算可以应用于矿石的选矿、冶炼过程的优化等方面。
在制药领域，工艺计算可以用来研究药物的合成过程，优化生产工艺，提高产品的质量。
3. 工艺计算的方法和工具工艺计算使用了多种数学模型和计算方法，其中常用的方法包括了物质平衡计算、能量平衡计算、动量平衡计算等。
在工艺计算中，常用的工具包括数值计算软件、流体力学模拟软件、化学工程软件等。
这些工具可以帮助工程师进行复杂的计算和分析，提高工艺设计的效率和精度。
4. 工艺计算的重要性和挑战工艺计算在现代工业生产中的重要性不可忽视。
通过对各种工艺参数的计算和分析，可以获取关键的工艺信息，帮助决策者做出合理的决策，提高生产效率和质量。
然而，工艺计算也面临着一些挑战。
首先，工艺过程往往是复杂且非线性的，需要建立复杂的数学模型进行计算。
其次，工艺计算需要考虑多种因素的影响，如温度、压力、物料流动速度等，需要综合考虑这些因素进行计算。
此外，工艺计算还需要充分的实验数据支持，以验证计算结果的准确性。
第五章 工艺计算
一、物料衡算的概念与意义
概念：
物料衡算是指：根据质量守恒定律，凡引入某一系统或设备的物料重量 Gm，必等于所得到的产物重量Gp和物料损失量Gt之和，即：Gm=GP+Gt
意义：
(1)确定生产设备的容量、个数和主要尺寸。 (2)工艺流程草图的设计。 (3)水、蒸汽、热量、冷量等平衡计算。 (4)车间布臵、运输量、仓库储存量、劳动定员、生产班次、成本核算、 管线设计。
∑Q入 =Q1+Q2+Q3
式中：Q1—物料带入的热量（kJ） Q2—由加热剂（或冷却剂）传给设备和所处理
的物料的热量（kJ）
Q3—过程的热效应，包括生物反应热、搅拌热 等（kJ）
∑Q损 =Q4+Q5+Q6+Q7
式中：Q4—物料带出的热量（kJ） Q5—加热设备需要的热量（kJ）
Q6—加热物料需要的热量（kJ）
（3）加热设备耗热量Q5
为了简化计算，忽略设备不同部分的温度差异，则： Q5=Gc（t2-t1） 式中：G—设备总质量（kg） c—设备材料比热容比热容[kJ/(kg.K)]
t2、t1—设备加热前后的平均温度（℃）
（4）气体或蒸汽带出的热量Q7
Q7=∑G(ct+r)
式中：G—离开设备的气态物料（如空气、CO2等）质量
5. 5. 进行具体的热量计算 进行具体的热量计算 （ 1） ）物量带入的热量Q1和带出热量Q4计算： （ 1
Q=∑Gct
式中：G—物料质量（kg） c—物料比热容[kJ/(kg.K)] t—物料进入或离开设备的温度（ ℃ ）
（2）过程热效应Q3 主要有反应热QB、搅拌热Qs和状态热Qλ（例如汽化热 、溶解热、结晶热等）： Q3=QB+QS+Qλ 式中：QB—反应热（kJ） QS=3600Pη(kJ) 其中P为搅拌功率（kW），η为搅拌过程功热转化率，通 常η=92%。 Qλ=Gλ，G为状态改变的质量，λ为潜热。
五 简单平衡级计算
汽相分率
zi zi .........i 1, 2,c (1 e) Ki 1 vKi (1 v)
e (0,1.0)
求
xi，yi
yi Ki zi Ki zi .........i 1, 2,c (1 e) Ki 1 vKi (1 v)
Chongqing university of technology
混合物处于汽液两相区 即闪蒸问题成立
Chongqing university of technology
2.4
单 级 平 衡 分 离 过 程 计 算
过冷液体
∑Kizi<1 ∑Kizi>1,∑zi/Ki>1
混合物的 相态判断
两相区
TD>T>TB
过热蒸汽
∑zi/Ki<1
Chongqing university of technology
②第二类计算
2.4
单 级 平 衡 分 离 过 程 计 算
xi xi 1 y 设T K i 结束 yi yi 1 调T
p已知 v已知
思路：已知: F, zi, P, v 计算: Q, V, L, yi , xi
估计T： K (T ) G k 1
2.4单级平衡分离过程计算
2.4
单 级 平 衡 分 离 过 程 计 算
一、等温闪蒸
Isothermal Flash
掌握
二、绝热闪蒸 Adiabatic flash
了解
Chongqing university of technology
2.4单级平衡分离过程计算
2.4
单 级 平 衡 分 离 过 程 计 算
水泥工艺平衡计算
工艺平衡计算一、物料平衡物料平衡计算的目的是：计算各种原料、燃料、材料的需要量以及从原料进厂至成品出厂各工序所需处理的物料量，作为确定工厂原料需要量、运输量、工艺设备选型和计算各种堆场、储库容量的依据。
物料平衡计算的依据是：工厂规模，生料各组分配合比、水分、消耗定额，水泥各组分配合比，燃料品种、热值，熟料烧成热耗、物料烘干热耗和车间工作制度。
物料平衡计算的基准是烧成车间的生产能力(熟料产量)：当工厂规模以水泥年产量表示时，取熟料年产量为基准，当工厂规模以熟料日产量表示时，取熟料周产量为基准。
采用前一基准进行物料平衡计算的方法称为年平衡法，采用后一基准进行计算的方法称为周平衡法。
生料各组分配合比，按熟料成分要求和所选窑的熟料烧成热耗等由配料计算确定。
水泥各组分配合比，视水泥品种和质量要求而定，需要确定水泥中石膏和混合材的掺入量。
物料烘干热耗取决于所选烘干机的热工特性和湿物料的含水量，用来计算烘干所需的燃料量。
车间工作制度包括生产周制度(连续周为每周7天工作，不连续周为每周6天工作)和生产班制度(每日的生产班数和每班的生产小时数)，用来确定年平衡法的设备年利用率，或周平衡法的设备每周运转小时数。
(一)烧成车间生产能力和工厂生产能力的计算1．年平衡法计算步骤是：按计划任务书对工厂规模(水泥年产量)的要求，先计算要求的熟料年产量；然后选择窑型、规格，标定窑的台时产量，选取窑的年利用率，计算窑的台数；最后再核算出烧成车间和工厂的生产能力。
(1)要求的熟料年产量可按下式计算：（3-1）式中 Q年——要求的熟料年产量(吨熟料／年)；G年——工厂规模(吨水泥／年)；d——水泥中石膏的掺入量(％)；e——水泥中混合材的掺入量(％)；P——水泥的生产损失(％)，可取为3～5％。
当计划任务书规定的产品品种有两种或两种以上，但所用的熟料相同时，则可按上式分别求出每种水泥要求的熟料年产量，然后计算熟料年产量的总和。
(2)窑的台数可按下式计算：（3-2）式中 n——窑的台数；Q年——要求的熟料年产量(吨／年)；Q台时——所选窑的标定台时产量(吨／台·小时)；η——窑的年利用率，以小数表示。
化工工艺物料衡算和能量衡算
11
第三章 物料衡算与能量衡算
2.变量 有Ns股物流， Nc个组分数，Np个设备参数 总变量数：
Nv= Ns（Nc +1）+ Np 设计变量
12
⑴ 转化率
转化率 =
反应物的反应量 反应物的进料量
xA =
nA0 nA nA0
⑵ 选择性
选择性 =
生成目的产物所消耗的反应物量
原料的反应量
32
化学反应过程的能量衡算
一、反应热
在化学反应中放出的热量取决于反应条件。在标 准条件下，纯组分、压力为0.1MPa、温度为25℃（并 非一定需要），反应进行时放出的热量称为标准反应 热。
基准
H 0 r
=-56.68 kJ/mol
第三章 物料衡算与能量衡算
33
（1）标准生成热
H
0 f
在标准状态下，由构成组成的元素生成1mol组分时 的焓差。任何反应的标准反应热可以由反应物和生成 物的生成热计算得到。反之，组分的生成热也可以由 反应热计算得到。
合计
3kmol； 4kmol； 1.25kmol； 23.51kmol； 31.76kmol；
100 29.76
x = 31.76 = 93.7kmol
8
2.基准：1kmol空气
实际供氧
0.21/1.25=0.168kmol；
燃烧C3H3
0.21/（5×1.25） =0.0336kmol；
供给空气量
27
第三章 物料衡算与能量衡算
第三节 化学反应过程的能量衡算
教学内容： 结合具体实例，理解以反应热效应为基础和以 生成热为基础两种反应过程能量衡算方法 的计算原理和计算方法。 重点和难点： 重点掌握两种衡算方法的衡算基准和计算方法。 难点是热量衡算的基准，包括温度、压力和相 态，以及有相变时其热量的正负符号的取 向。
第五章 平衡工艺
8
平衡机的防护装置
ISO 7475 防护罩和其他防护措施 可能的危险
Balancing and Diagnostic Systems
防 护 等 级
0 A B C D
转子表面/所含的能量 平滑/低能源
no
无
危险的
未定义
转子故障
Rotor-Failure
很小的零件 潜在的穿射力
< 0,56 N m
零件
Balancing and Diagnostic Systems
平衡机
速度由以下来确定:
：
工作范围
支承形式 驱动形式 驱动功率 测量系统
4
平衡速度的选择
速度的选择取决于整体
Balancing and Diagnostic Systems
整体
速度由以下来确定： :
准备工作 循环时间 必需的保护装置 校正 能源消耗
尽可能高
平衡速度
速度应当选择：
尽可能低
2
平衡速度的选择
速度的选择取决于转子
Balancing and Diagnostic Systems
转子
速度由以下来确定：
质量 惯性矩
尺寸
可允许剩余不平衡量
转子特性 刚性/挠性
Hatto Schneider, 26.2.98 19.2.98
3
平衡速度的选择
速度的选择取决于平衡机
破裂
根据情形定义
none
> 0,56 N m
9
Balancing and Diagnostic Systems
问题：
1、同一个零件在不同转速下的测量结果是否一致？ 2、相同零件在不同机器上的测量结果是否一致？ 3、是否同一个零件在同一台机器上一定有相同的结果？
工艺平衡计算
工艺平衡计算残留CO2 0.5 % , 石灰石含CO2 43.2 %计算石灰石用量(2729.5×0.995)/ 56.8 % =4781.4 t / a2) 全部活性石灰的石灰石用量石灰粉加工损失 1 % 3874/0.99 =3913.1 t / a石灰块58256 t / a设出窑石灰量为X ,笼型粉碎机加工损失 1 %则立方程式3913.1+58256+Y/0.99 =0.95 X0.05 X+Y =35330解：X = 97804 t/a Y = 30439.8进预热机量(设飞损6 %) 97804/(1-6 %) = 104046.8 t / a残留灼减 2.0 % 104046.8×0.98 = 101965.8 t / a进预热机石灰石101965.8/(1-43.2 %) = 179517.4 t / a3) 硬烧石灰及活性石灰总入预热机量179517.4 + 4781.4 = 184298.8 t / a含水0.75 % 184298.8/0.9925 = 185691.5 t / a4) 入筛量185691.5×0.98/0.90 = 202197.4 t / a5) 入洗石机量洗前含<1mm 泥沙3.0 % , 含水0.75 %洗后含<1mm 泥沙0.3 % , 含水0.85 %202197.4×0.9970/0.9700 = 207825.5 t / a207825.5×0.9925/0.9915 = 208035.2 t / a6) 入库石灰石库存损失1% 208035.2/0.99 =210136.5 t / a结论：石灰石：石灰= 210136.5/100000 =2.101c) 列出物料计算平衡表（略）d) 绘制物料总量平衡图2.2 生产主机平衡计算a)计算条件生产主机平衡计算是根据物料平衡计算的结果、车间（或生产环节）的工作制度及设备年利用率,计算要求主机小时产量，然后确定主机的型号、规格，标定主机的产量和需用台数.b)计算方法1) 计算要求主机小时产量方法一Gh = Gy / 8760×ηGh－要求主机小时产量，t/h ;Gy-要求主机年处理物料量（见物料平衡表），t/a ;η-预定该主机的年利用率（以小数表示）。
工艺平衡
一、“节拍”、“瓶颈”、“空闲时间”、“工艺平衡”的定义流程的“节拍”（Cycle time）是指连续完成相同的两个产品之间的间隔时间。
换句话说，即指完成一个产品所需的平均时间。
节拍通常只是用于定义一个流程中某一具体工序或环节的单位产出时间。
如果产品必须是成批制作的，则节拍指两批产品之间的间隔时间。
在流程设计中，如果预先给定了一个流程每天（或其它单位时间段）必须的产出，首先需要考虑的是流程的节拍。
而通常把一个流程中生产节拍最慢的环节叫做“瓶颈“（Bottleneck）。
流程中存在的瓶颈不仅限制了一个流程的产出速度，而且影响了其它环节生产能力的发挥。
更广义地讲，所谓瓶颈是指整个流程中制约产出的各种因素。
例如，在有些情况下，可能利用的人力不足、原材料不能及时到位、某环节设备发生故障、信息流阻滞等，都有可能成为瓶颈。
正如“瓶颈”的字面含义，一个瓶子瓶口大小决定着液体从中流出的速度，生产运作流程中的瓶颈则制约着整个流程的产出速度。
瓶颈还有可能“漂移”，取决于在特定时间段内生产的产品或使用的人力和设备。
因此在流程设计中和日后的日常生产运作中都需要引起足够的重视。
空闲时间是指工作时间内没有执行有效工作任务的那段时间，可以指设备或人的时间。
当一个流程中各个工序的节拍不一致时，瓶颈工序以外的其它工序就会产生空闲时间。
这就需要对生产工艺进行平衡。
制造业的生产线多半是在进行了细分之后的多工序流水化连续作业生产线，此时由于分工作业，简化了作业难度，使作业熟练度容易提高，从而提高了作业效率。
然而经过了这样的作业细分化之后，各工序的作业时间在理论上，现实上都不能完全相同，这就势必存在工序间节拍不一致出现瓶颈的现象。
除了造成的无谓的工时损失外，还造成大量的工序堆积即存滞品发生，严重的还会造成生产的中止。
为了解决以上问题就必须对各工序的作业时间平均化，同时对作业进行标准化，以使生产线能顺畅活动。
“生产线工艺平衡”即是对生产的全部工序进行平均化，调整各作业负荷，以使各作业时间尽可能相近。
第五章 工艺计算
2、过量反应物：不按化学计量比配料的原料中，某种反应物的量 超过限制反应物完全反应所需的理论量，该反应物称为过量反应物。 3、过量百分数：过量反应物超过限制反应物所需理论量的部分占 所需理论量的百分数。若以从表示过量反应物的摩尔数，Nt表示与 限制反应物完全反应所需的摩尔数，则过量百分数即为
Ne Nt 过量％＝ 100％ Nt
在发酵工艺生产中，能量的消耗是一项重要的技术经济指标，它是 衡量工艺过程、设备设计、操作制度是否先进合理的主要指标之一 。
一 能量衡算的基本概念 （1） 能量的形式
动能（Ek） 运动着的流体具有动能； 位能（EP） 物体自某一基准面移高到一定距离，由于这种位移而 具有的能量。 静压能（Ez）流体由于一定的静压强而具有的能量。 内能（U） 内能是指物体除了宏观的动能和位能外所具有的能量。
二、有多个设备过程的物料衡算 对有多个设备的过程，进行物料衡算时，可以划分多个衡算体系。
有化学反应过程的物料衡算
一、反应转化率、选择性及收率等概念 工业化学反应过程中，当反应原料的配比不按化学
计量比时，限据反应物的化学计量数大小可称其为限
制反应物与过量反应物。
1、限制反应物：化学反应原料不按化学计量比配料时，其中以最 小化学计量数存在的反应物称为限制反应物。
一、物料衡算的意义：
物料平衡是指：根据质量收衡定律，凡引入某一些统 或设备的物料重量Gm，必等于 所得到的产物重量Gp和物料损失量Gt之和 Gm=Gp+Gt （5-1）
物料衡算式
1、发酵工艺过程的类型
发酵工艺过程根据其操作方式可以分成间歇操作、连
续操作以及半连续操作三类。或者将其分为稳定状态
操作和不稳定状态操作两类。在对某个发酵工艺过程 作物料或能量衡算时，必须先了解生产过程的类别。
第五章新-工艺计算PPT课件
（2）根据当前的技术，经济水平选择生产方法。
（3）生产工艺流程设计。
（4）物料衡算。
工艺计算
方案选择
（5）能量衡算（包括热量、耗冷量、供电量、给水量计算）。
（6）选择设备。 （7）车间工艺布置。
设备设计及选型
（8）管路设计。
（9）其它工艺设计。 公用工程设计等
（10）编制工艺流程图、管道设计图及说明书等。
已有的生产设备或装置：实测数据算出不能直接测定 的物料量。
设计一种新的设备或装置：物料衡算→能量衡算→确 定设备尺寸及整个工艺流程。
202❖1/7/理23 论依据：质量守恒定律
20
一、物料衡算式
❖ 首先确定衡算的体系 ❖ 物料衡算关系式：
注：１.对反应物作衡算时，由反应而消耗的量，应取减 号；对生成物作衡算时，由反应而生成的量，应取加号。202 Nhomakorabea/7/23
2
第一节 生化过程及过程参数
❖ 工艺计算时须熟悉有关生化过程及其过程 参数。
❖ 主要内容包括
生化过程 工艺流程 生化过程开发 生化过程基本参数——温度、压力、流量等基
本概念。
2021/7/23
3
一、生化过程
❖ 原料经微生物作用，然后经化学处理和物理处理 加工生成发酵产品或中间产品的生产过程。
❖ 分离或提纯 ❖ 改变温度
生化过程中哪些操作需要改变温度？
了 解 相 应
❖ 改变压力
生化过程中哪些操作需要改变压力？
设
备 哪些操作？混合的目的？
❖ 混合
主要是哪个操作？
❖ 其他：破碎、除尘等。
2021/7/23
不仅仅了解实验型设备，更主要的是了 解生产型设备！
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3）总体物料的平衡要求 局部环节允许有0.3%~1%的误差。
4） 计算结果的有效数字 ▪ 有效数字保留到小数点后4位 5）浆料与白水的相对密度 浆料与白水的相对密度可看作是水的相对密
度
▪ 4. 物料（浆水）平衡明细表 ▪ 包括物料平衡明细表和物料平衡总表
▪ 物料平衡明细表：进出某一单元（设备） 的浆与水等的数量。
V3=V2+Vw1-V ω3= m3/(V3ρ)
(3)螺旋输送机
Vw包括:A.加热冷凝水,取:900L; B.碱液,用碱量取:1.5%.碱浓度为:20g/L; C.水.
(4)碱处理塔
(5)2#真空洗浆机
(6)螺旋输送机
(7)漂白塔
(8)3#真空洗浆机
3)筛选工段 已知筛选总损失率:2.0% (对进一段CX筛浆量) 一段CX筛进浆浓度:1.0% 进一段CX筛绝干纤维量:
▪ 分母为浆料或白水总量，以“kg或L”为单 位，
▪ 分子为绝干纤维量，以“kg”为单位，
▪ 其侧面所示的为浆料或白水的浓度，以 “％”为
3.浆水平衡计算的注意事项
1) 可视为清水的溶液或乳液 （1）制浆过程中添加的助剂、漂白生产过
程加入的漂液及抄纸过程中添加量较少的 助剂。 （2）明矾溶液，施胶用溶液或乳液。 2）可视为纤维的物料 （1）填料可将其绝干量视为纤维。 （2）抄纸过程中加入量较大能留在纸页中 的功能助剂。
4.绘制浆水平衡图（图6－2） 二、碱回收过程的物料平衡计算（课下自 学）
课下作业2
栏边喷水 洗网水
流浆箱
m1 1
v 3 v1
长网部
v4 m
v
真空箱
m2 2 浓
v2
白
水
池
已知： m=1086.21kg，v=36207L，w=3%， 网案纤维带出率：25％（对成品，成品纸水分： 7%） 栏边喷水v3=3650L 洗网水v4=14104L 上网浓度w1=0.56%
的依据数据的基础上即可根据能量守恒原 理进行热量平衡计算。
（二）蒸煮过程的热量平衡计算
间歇式蒸煮的热量平衡计算，一般以一锅次为基准， 根据传热的原理分别计算。 1. 蒸煮热平衡计算的方法
1）加热纤维原料到最高温度所需热量
式中 Q1—加热纤维原料到最高温度所需热量，kJ m1—每锅次装绝干纤维原料的质量，kg V—蒸煮锅(器)容积，m3 α—单位装锅量(绝干原料)，kg／m3 c1—绝干原料比热容，kJ／(kg.K) t1—蒸煮最高温度，℃ t0—原料初始温度，℃
Q1 ＝ Vac1(t1-t0) ＝ 110X167.2X(1.424X103)×(413—290) ＝3221396(kJ)
（2）加热荻苇片所含水分耗热 Q2＝110×22. 8×(4.184X103)×(413—290)
＝1290697(kJ)
（3）加热蒸煮药液耗热
Q3＝110×577.2×(3.810×103)×(413—333) ＝ 19352361(kJ)
3．计算过程 以1T风干浆水分含量10％为基准，计算过程中 视所有液体的密度ρ＝1kg/L。
1）漂后贮浆池
已知:m=900kg
ω=3% ω1=10%(从表中查到) 则:V=m/(ωρ)=30000L
m1=m=900kg V1=m/(ω1 ρ )=9000L Vw=V-V1=21000L
2）漂白段 已知漂白总损失为:8%(),进入漂白段的浓度为 :3%(表6-17). 则:进入漂白段的绝干纤维量为:
900/(1-8%)=978.2609kg 进入漂白段的浆料量为:
978.2609/ (3%) =32608.6967L
(1)氯化塔
m=m1=978.2609kg ω=ω1=3%
V=V1= 32608.6967L
(2)1#真空洗浆机
已知:m1=978.2609kg V1= 32608.6967L
输入某一系统的热量必等于产品所带出的热量 和损失的热量之和，即：
Q1+Q2+Q3＝Q4+Q5 式中 Q1—原料或半成品带入的热量
Q2—加热介质所提供的热量 Q3—化学反应热(放热反应为正，吸热反 应为负) Q4—产品所带走的热量 Q5—整个过程的热损失
3．计算方法 (1)确定热量收支项目。 (2)选取数据。 (3) 计算过程。 在确定了热量的收支项目和选取了足够
▪ 浆水平衡计算是指制浆造纸生产过程中浆的 平衡(即纤维加填料的平衡)和水的平衡，也 即浆和水总量的平衡。
▪ 浆水平衡计算一般是以一个车间(或工段)为 计算单位。
1. 浆水平衡计算的原理 (1)基准：以生产1t成品纸或1t风干浆为基准
进行平衡计算。
(2)原理：根据物料(质量)守恒定律进行计算 ，即进入某一部位或某一设备的物料(浆料和 水)质量等于自该部位或该设备输出的及流失
2）加热纤维原料所含水分到最高温度所需热量
式中： m2—原料中的水分，kg ω—原料中水分含量，％ C水—水的比热容，kJ／ (kg.K)
3）加热蒸煮药液所需热量 （1）预热药液所需热量
Q3′＝(m1γ－m2)c2 (t2－t0) 式中 c2—药液的比热容，kJ／(kg .K)
t2 —药液预热达到的最高温度，℃ γ—液比 （2）在蒸煮锅内药液加热到最高温度所需的热量
▪ 物料平衡总表：进出某一车间的纤维、辅 料、废料等的平衡情况。
▪ 5.物料（浆水）平衡图及绘制方法（下页）
（二）制浆车间浆水平衡计算示例
例：日产50T漂白硫酸盐木浆(供抄造新闻纸 ，不含备料)生产车间的浆水平衡 计算。
1．确定生产工艺流程(绘出其方框图) 根据工艺设计绘制出生产流程方框图1、2， 同后面的浆水平衡图合二为一即为浆水平衡图1 、2。 2．选取浆水平衡计算的有关定额和依据数 据(见表6—17)
Q3″＝(m1γ－m2)c2 (t1－t2) 加热蒸煮药液到最高温度所需的热量
Q3＝ Q3′+ Q3″
4）加热设备及附件所需的热量
Q4＝m3c3(t1-t3) 式中: m3—蒸煮锅及附件质量(可从该设备图纸中查到)
c3—蒸煮锅及附件金属的比热容，kJ／(kg.K) t3—开始蒸煮时锅内温度， ℃ 5）加热保温层所需热量
(11)小放汽带走热量 小放汽放出蒸汽量按每吨从苇片90kg计 110×0.1672X90＝1655.28(kg) 若将其折算成每吨漂白风干浆则为：
1655.28/10.66=155.43(kg/t漂白风干浆) 带出热量: 1655.28×2.691×106 ＝4454.358(Kj)
(12)总耗热量
Q7=3600SK(t1-t0)Z2 式中 Z2—保温时间，h
8）装锅器耗汽、小放汽带出热量和喷放耗 汽视蒸煮器容积大小而定，一般约取0.4t 汽／t浆，即Q8＝0.4t汽／t浆。
9）管道中的热量损失可取各项耗热量的 10％，所以蒸煮一锅次需热量为
Q=(Q1+Q2+Q3+Q4+Q5+Q6+Q7+Q8)X1.1
Q5＝m4c4(t5-t4) 式中:m4—保温层质量(可从设备图纸中查到)，kg
C4—保温层的比热容，kJ／(kg-K) t4—保温层在放锅后里外的平均温度, ℃ t5—保温层在最高温度时里外的平均温度,℃
6）蒸煮升温时蒸煮器的热辐射损失的热量
式中: S—蒸煮锅热辐射的表面积，m2 K—通过蒸煮锅壁的传热系数，W／(m2.K) Z1—辐射时间，即升温时间，h
Q=32356698(kJ) 折合成蒸汽用量:
32356698/(2783-776)=16122(kg/锅次) 折合成每吨风干浆耗汽量:
16122/10.65=1513.8(kg/t漂白风干浆)
的物料之和。
式中：m1 —进入设备的纤维量，kg m2 —自设备中流失的的纤维量，kg m —自设备中输出的纤维量，kg
ω1 —进入设备的浆料浓度，％ ω2 —自设备中流失的的纤维浓度，％ ω—自设备中输出的浆料浓度，％
V1—自设备中流失的浆料总量，kg或L
V2 —自设备中流失的的浆料总量，kg或L
978.2609/(1-2.0%)=998.2254kg 进一段CX筛的浆料量:
998.2254/(1.0%)=998225.000L.
(1)一段CX筛
(2)一段尾浆池
(3)二段CX筛
(4)一段除砂器、圆网浓缩机
4)洗涤工段 （1）高频振框筛
（2）高浓贮浆池
（3）2＃、3＃压力洗浆机
四、热量平衡计算
（一）概 述 1．计算的目的 (1)可以掌握生产过程中热量的消耗情况和变 化情况，向供热设计、经济概算及生产管理提 供依据。
(2)可以计算和确定加热器、换热器的能力 和规格。
(3)掌握废热的排出量，从而可以合理地确 定废热回收和利用的基本方案。
2．计算原理 热平衡计算的原理是根据能量守恒原理，即
（4）1＃压力洗浆机
（5）压力混合罐
5）蒸煮段
4.绘制浆水平衡图（如图6－1） （三）造纸车间浆水平衡计算示例
以30T/D水泥袋纸造纸车间为例，浆水平衡计 算如下。
1.根据工艺设计生产流程图1、2 2.水泥袋纸造纸车间生产中有关定额数据选取 （如表6－18）
3.计算过程和结果（以1T成品纸为计算基） 1）复卷机
V —自设备中输出的浆料总量，kg或L
以上三方程联立求解， 对有白水循环的部位，总输入量要大于新料 加入量，而循环量 的大小，可用循环系数 来表示：
K
m0 mn
新料加入量 总输入量
▪ 2. 计算的步骤与方法
▪ （1）先绘制生产工艺流程图 方框图，然后 按生产流程顺序的逆方向逐步推算，也有特 殊情况。
10）每锅(球)次蒸汽用量
D=Q/(H-H1) 式中 D—蒸汽用量，kg／锅(或球)