设备的设计与选型
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V有效 = Vτ (m3)
例如10 000 t/a酒精厂蒸煮时间，根据生产经验 60-90 min，取80 min，则蒸煮设备的总容积V有效为：
V有效=14.8×（80/60）=19.73(m3)
3.设备数量的确定
连续操作一般取设备数量为3-6个。
也可设定单个设备容量由总容量求算设备数
量n ：
n = V有效 Vaφ
（1）由工艺计算确定的成品量、物料量、耗 汽量、 耗水量、耗风量、耗冷量等。 （2）工艺操作的最适外部条件。 （3）设备的构造类型和性能。
二、专业设备设计与选型
（一）间歇操作设备生产能力、数量和容积的设计计算
1.设备生产能力的确定 表示方法：t/(罐·批) 或 m3/(罐·批)。
例如：3 000t/a味精厂选总容积为100 t的发酵罐，其 生产能力为：
6.确定设备的主要尺寸。 7.对非标设备
应向设备专业设计人员提供设计条件和设备草图， 明确设备的类型、材质、基本设计参数等。
提出对设备的维修、安装要求，支撑要求及其他要 求（如防爆口、人孔、手孔、卸料口、液面计接口等）。
8.编制工艺设备一览表。
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
式中 V——N台设备的全容积(m3) V0——24h内加工的成品或半成品的总容积(m3) τ——操作周期 (h) φ——设备的填充系数， 搅拌和产生泡沫多 取0.6~0.8，酒精发酵罐等取0.8~0.85，汽液 分离器取0.7等
3.间歇操作所需设备数量的确定
N
=
V0t 24 Va f
式中 N——设备的操作台数 τ——设备操作周期(h) Vo——24 h内加工的原料、半成品的总容量(m3) Va——单台设备的全容积(m3) φ——设备的填充系数
第一节 概述
指成批系列生产的设备，可
一、生物工程工厂设备以从的设分备生类产厂家买到，并可
以从产品目录中查阅其规格及 牌号。
①专业设备：发酵罐、糖化锅等。
②通用设备：泵、风机、压缩机、电动机等。
③非标设备：如贮藏、池子等。
指需要专门设计的特殊设备， 需根据工艺要求，通过工艺计 算及机械计算而设计，然后提 供给有关工厂制造。
(二)连续操作设备生产能力、数量和容积的设计计算
设计连续操作设备的容量和主要尺寸的依据是：
(1)物料流量V(m3/s或t/s)：根据设计的生产规 模，通过计算确定的。 (2)物料在设备中的逗留时间τ(s)：取决于生产 工艺的要求。 (3)物料在设备各部位的流速ω(m/s)。
1.设备生产能力的确定
式中 100——发酵罐容积(t) 70％——填充系数 15％——发酵初糖浓度(还原糖) 48％——发酵转化率 80％——提取率 112％——精制收率 1％——染菌率
100×70％×15％×48％×80％×112％ ×(1-1%)
=4.47 t／(罐·批)
2.设备容积的计算
Va =
V0 t 24Nj
4.设备主要尺寸的计算
设备多为容器型设备。 在确定各部分尺寸时，通常根据已知容量 V和高径比、封头高度，列出数学方程，求出 直径。圆整到接近的公称直径然后校核总容量， 求出其他尺寸。
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图2-4 连续灭菌设备流程示意图 1-配料罐（拌料罐）2-蒸汽入口 3-连消塔 4-维持罐
5-培养基出口 6-喷淋冷却 7-冷却水
思考题
1.专业设备设计选型的依据及特点？ 2.某发酵车间，每天处理发酵醪量320m3选用100m3 发酵罐，发酵周期为72h，发酵罐充满系数为80%， 求所需发酵罐的个数。 3.发酵工业常用的泵？泵选择的原则？ 4.发酵工业常用的气体输送设备？ 5.离心式送风机可分为哪几种？ 6.发酵工业常用的压缩机？ 7.常用的固体输送设备分类？
第五章 设备的设计与选型
第一节 概述 第二节 专业设备的设计与选型 第三节 通用设备的设计与选型 第四节 非标设备的设计 第五节 设备一览表 第六节 化工设备图
目的与要求:
➢了解设备的分类，专业设备、通用设备和 非标设备的选择; ➢掌握专业设备和通用设备的计算与选型。
重点与难点:
➢专业设备和通用设备的计算与选型。
机械搅拌发酵罐 搅拌叶轮直径
二、设备设计与选型的任务
在工艺计算的基础上，确定车间内所有 工艺设备的台数、型式和主要尺寸。
包括专业设备、通用设备、非标设备。
三、设备设计与选型的具体内容
1.确定单元操作所用设备的类型。 发酵罐： 液固分离： 气固分离： 液液分离：
2.确定设备的材质
材料
3.确定设备的设计参数。
换热器：热负荷、换热面积、热载体的种类、冷 热流体的流量、温度和压力。
上例10 0V0有0效t/—a酒—精设备厂有蒸效煮总V容有积效=(1m93.)73 m3， Va=7Vφ—am——3—，填单φ充=台8系设0数％备(，的％则全) 容设积备数(m量3) n 为：
选单n =台1设9.7备3/全(7 容×积80为％7) =m33，.52φ为80％取，4个。
则需设备数量n为？
泵：流量、扬程、轴功率等。
风机：风量、风压。
蒸馏塔：进入物料、塔顶产品、塔釜产品的流量、 组成和温度，塔的操作压力、塔径、筒体材质、塔 板的材质等。
反应器：反应器类型、进出口物料的流量、组成、 温度也压力、反应器内换热装置的型式、热负荷及 热载体的种类、数量、压力和温度。
4.确定设备的生产能力。 5.确定设备的型号或牌号，并确定台数。
4.设备主要尺寸的计算
对容器类设备的主要尺寸计算方法同间歇 操作设备的计算方法。
三、专业设备的设计与选型实例
3 000 t/a味精发酵车间 发酵罐的设计与选型 采用的发酵设备为间歇操作。
（一）间歇操作发酵罐设计选型
由物料衡算知，生产1t 100%的味精需 15%的糖液15.66 m3 。
1.发酵罐的选型： 采用机械涡轮搅拌通风发酵罐。
用单位时间通过设备的物料量表示，由 工厂的规模与物料衡算确定。
例如：以淀粉质为原料，年产10 000 t 燃 料酒精厂，根据物料衡算蒸煮醪的体积流量 为14.8 m3/h。
因此要求连续蒸煮设备的生产能力为14.8 m3/h。
2.设备容积的计算
已知物料的流量V和逗留时间τ，可以计 算出设备的有效容量V有效：
例如10 000 t/a酒精厂蒸煮时间，根据生产经验 60-90 min，取80 min，则蒸煮设备的总容积V有效为：
V有效=14.8×（80/60）=19.73(m3)
3.设备数量的确定
连续操作一般取设备数量为3-6个。
也可设定单个设备容量由总容量求算设备数
量n ：
n = V有效 Vaφ
（1）由工艺计算确定的成品量、物料量、耗 汽量、 耗水量、耗风量、耗冷量等。 （2）工艺操作的最适外部条件。 （3）设备的构造类型和性能。
二、专业设备设计与选型
（一）间歇操作设备生产能力、数量和容积的设计计算
1.设备生产能力的确定 表示方法：t/(罐·批) 或 m3/(罐·批)。
例如：3 000t/a味精厂选总容积为100 t的发酵罐，其 生产能力为：
6.确定设备的主要尺寸。 7.对非标设备
应向设备专业设计人员提供设计条件和设备草图， 明确设备的类型、材质、基本设计参数等。
提出对设备的维修、安装要求，支撑要求及其他要 求（如防爆口、人孔、手孔、卸料口、液面计接口等）。
8.编制工艺设备一览表。
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
式中 V——N台设备的全容积(m3) V0——24h内加工的成品或半成品的总容积(m3) τ——操作周期 (h) φ——设备的填充系数， 搅拌和产生泡沫多 取0.6~0.8，酒精发酵罐等取0.8~0.85，汽液 分离器取0.7等
3.间歇操作所需设备数量的确定
N
=
V0t 24 Va f
式中 N——设备的操作台数 τ——设备操作周期(h) Vo——24 h内加工的原料、半成品的总容量(m3) Va——单台设备的全容积(m3) φ——设备的填充系数
第一节 概述
指成批系列生产的设备，可
一、生物工程工厂设备以从的设分备生类产厂家买到，并可
以从产品目录中查阅其规格及 牌号。
①专业设备：发酵罐、糖化锅等。
②通用设备：泵、风机、压缩机、电动机等。
③非标设备：如贮藏、池子等。
指需要专门设计的特殊设备， 需根据工艺要求，通过工艺计 算及机械计算而设计，然后提 供给有关工厂制造。
(二)连续操作设备生产能力、数量和容积的设计计算
设计连续操作设备的容量和主要尺寸的依据是：
(1)物料流量V(m3/s或t/s)：根据设计的生产规 模，通过计算确定的。 (2)物料在设备中的逗留时间τ(s)：取决于生产 工艺的要求。 (3)物料在设备各部位的流速ω(m/s)。
1.设备生产能力的确定
式中 100——发酵罐容积(t) 70％——填充系数 15％——发酵初糖浓度(还原糖) 48％——发酵转化率 80％——提取率 112％——精制收率 1％——染菌率
100×70％×15％×48％×80％×112％ ×(1-1%)
=4.47 t／(罐·批)
2.设备容积的计算
Va =
V0 t 24Nj
4.设备主要尺寸的计算
设备多为容器型设备。 在确定各部分尺寸时，通常根据已知容量 V和高径比、封头高度，列出数学方程，求出 直径。圆整到接近的公称直径然后校核总容量， 求出其他尺寸。
wenku.baidu.com
2 4
6
7
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1
3
图2-4 连续灭菌设备流程示意图 1-配料罐（拌料罐）2-蒸汽入口 3-连消塔 4-维持罐
5-培养基出口 6-喷淋冷却 7-冷却水
思考题
1.专业设备设计选型的依据及特点？ 2.某发酵车间，每天处理发酵醪量320m3选用100m3 发酵罐，发酵周期为72h，发酵罐充满系数为80%， 求所需发酵罐的个数。 3.发酵工业常用的泵？泵选择的原则？ 4.发酵工业常用的气体输送设备？ 5.离心式送风机可分为哪几种？ 6.发酵工业常用的压缩机？ 7.常用的固体输送设备分类？
第五章 设备的设计与选型
第一节 概述 第二节 专业设备的设计与选型 第三节 通用设备的设计与选型 第四节 非标设备的设计 第五节 设备一览表 第六节 化工设备图
目的与要求:
➢了解设备的分类，专业设备、通用设备和 非标设备的选择; ➢掌握专业设备和通用设备的计算与选型。
重点与难点:
➢专业设备和通用设备的计算与选型。
机械搅拌发酵罐 搅拌叶轮直径
二、设备设计与选型的任务
在工艺计算的基础上，确定车间内所有 工艺设备的台数、型式和主要尺寸。
包括专业设备、通用设备、非标设备。
三、设备设计与选型的具体内容
1.确定单元操作所用设备的类型。 发酵罐： 液固分离： 气固分离： 液液分离：
2.确定设备的材质
材料
3.确定设备的设计参数。
换热器：热负荷、换热面积、热载体的种类、冷 热流体的流量、温度和压力。
上例10 0V0有0效t/—a酒—精设备厂有蒸效煮总V容有积效=(1m93.)73 m3， Va=7Vφ—am——3—，填单φ充=台8系设0数％备(，的％则全) 容设积备数(m量3) n 为：
选单n =台1设9.7备3/全(7 容×积80为％7) =m33，.52φ为80％取，4个。
则需设备数量n为？
泵：流量、扬程、轴功率等。
风机：风量、风压。
蒸馏塔：进入物料、塔顶产品、塔釜产品的流量、 组成和温度，塔的操作压力、塔径、筒体材质、塔 板的材质等。
反应器：反应器类型、进出口物料的流量、组成、 温度也压力、反应器内换热装置的型式、热负荷及 热载体的种类、数量、压力和温度。
4.确定设备的生产能力。 5.确定设备的型号或牌号，并确定台数。
4.设备主要尺寸的计算
对容器类设备的主要尺寸计算方法同间歇 操作设备的计算方法。
三、专业设备的设计与选型实例
3 000 t/a味精发酵车间 发酵罐的设计与选型 采用的发酵设备为间歇操作。
（一）间歇操作发酵罐设计选型
由物料衡算知，生产1t 100%的味精需 15%的糖液15.66 m3 。
1.发酵罐的选型： 采用机械涡轮搅拌通风发酵罐。
用单位时间通过设备的物料量表示，由 工厂的规模与物料衡算确定。
例如：以淀粉质为原料，年产10 000 t 燃 料酒精厂，根据物料衡算蒸煮醪的体积流量 为14.8 m3/h。
因此要求连续蒸煮设备的生产能力为14.8 m3/h。
2.设备容积的计算
已知物料的流量V和逗留时间τ，可以计 算出设备的有效容量V有效：