第四章工艺计算
第四章 工艺流程计算 4-5-3 脱水及煤泥水作业水量计算
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第四章 工艺流程的计算
第五节 水量流程计算
煤浆浓度参考指标表
名称
浮选泡沫精煤 煤泥浓缩机底流 尾煤浓缩机底流
角锥池底流 浮选入料 过滤作业入料 精煤脱水筛入料
液固比R
1.5～3.0 2.5～3.5 1.0～1.5 1.0～2.0 5.0～8.0 1.0～2.5 3.0左右
选矿厂设计
第四章 工艺流程计算 4-5-3 脱水及煤泥水作业水量计算
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第四章 工艺流程的计算
第五节 水量流程计算
典型流程
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第四章 工艺流程的计算
第五节 水量流程计算
精煤脱水筛水量计算:
精煤脱水筛进入水量为跳汰机溢流水W4 由精煤产品水分参考表选取块精煤水分W5 则
块精煤带走水分为 W 5 Q5Mt5 100 Mt5
粗煤泥 含量多 时取大
值
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第四章 工艺流程的计算
第五节 水量流程计算
典型流程
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第四章 工艺流程的计算
第五节 水量流程计算
捞坑水量计算:
斗子捞坑入料为精煤脱水筛下水W6、返回的离 心液W12和脱泥筛下水W10。先不考虑返回水。 由精煤产品水分参考表2选出捞坑提起物的水分
Mt，则 : W 7 Q7Mt7 100 Mt7
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第四章 工艺流程的计算
第五节 水量流程计算
离心机水量计算:
离心机产品水分Mt11由精煤产品水分参考表查 出。
则，产品带走水分 W 11 Q M 11 t11 100 Mt11
离心液水量 W12 W 9 W11
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第四章化工工艺计算
设反应器入口至循环压缩机进口压降为450kpa，进口温度313k，压缩机出口压 力3500kpa，压缩过程的多变指数n=1.4，效率η=0.72，压缩因子Z=1，则每 kmol循环压缩机的理论功耗：
W= n P2 × ZRT ( ) ( n −1) / n − 1 n −1 P1
则：
x3 = 0.995(0.98x1 + 0.95x2) 0.90x3/2 = 0.95x2 0.99(0.98x1 + 0.95x2) = 200
(1) (2) (3)
联立（1）（2）得 x2 = 0.995(0.98x1 + 0.95x2) ×0.9/1.9 x2 = 0.837x1 联立 （3）（4） x1=113.8 x2=95.3 因此：Cl2流量=x1=113.8kmol/h C2H4=x1+x2=209.1kmol/h HCl循环量x3=0.995 ×(0.98×113.8+0.95 ×95.3)=201.1kmol/h 解（2） 直接迭代法 设以HCl的循环量x3作为迭代变量 （4）
（1）物料衡算提纲。 ）物料衡算提纲。
（2）工艺流程图及说明。 ）工艺流程图及说明。 （3）热量计算参数和设备计算数据（∆H、Cp、K、λ、 ）热量计算参数和设备计算数据（ 、 、 、 、 α等）。 等 （4）流体输送过程参数（粘度 、密度 、摩擦系数 ）流体输送过程参数（粘度µ、密度ρ、 等）。
（5）传质过程系数，相平衡数据。 ）传质过程系数，相平衡数据。 （6）冷冻过程的热力学参数。 ）冷冻过程的热力学参数。 （7）具体的工艺操作条件（温度 、压力 、流量 ） ）具体的工艺操作条件（温度T、压力P、流量G） （8）介质物性和材质性能，材质数据，腐蚀数据。 ）介质物性和材质性能，材质数据，腐蚀数据。 （9）车间平立面布置的参考资料。 ）车间平立面布置的参考资料。 （10）管道设计资料（管道配置、管道材质、架设方 ）管道设计资料（管道配置、管道材质、 式、管件、阀件等） 管件、阀件等） （11）环境保护、安全保护等规范和资料。 ）环境保护、安全保护等规范和资料。
第四章CVD工艺
早期CVD 技术以开管系统为主， 即Atmosphere Pressure
CVD (APCVD)。
近年来，CVD技术令人注目的新发展是低压CVD技术，
即Low Pressure CVD（LPCVD）。
LPCVD原理与APCVD基本相同，主要差别是：
低压下气体扩散系数增大，使气态反应物和副产物的
三、CVD方法简介
☞封闭式（闭管沉积系统）CVD
闭管法的优点：污染的机会少，不必连续抽气保持
反应器内的真空，可以沉积蒸气压高的物质。
闭管法的缺点：材料生长速率慢，不适合大批量生长，
一次性反应器，生长成本高；管内压力检测困难等。
闭管法的关键环节：反应器材料选择、装料压力计算、
温度选择和控制等。
四、低压化学气相沉积（LPCVD）
学气相沉积。用来制备化合物薄膜、非晶薄膜、外
延薄膜、超导薄膜等，特别是IC技术中的表面钝化
和多层布线。
五、等离子增强化学气相沉积（PECVD）
☞等离子化学气相沉积
Plasma CVD
Plasma Associated CVD
Plasma Enhanced CVD
这里称PECVD
PECVD是指利用辉光放电的物理作用来激活化学
一、化学气相沉积的基本原理
☞化学气相沉积的基本原理
➢ CVD的（化学反应）动力学
热分解反应（吸热反应）
（2）金属有机化合物
M-C键能小于C-C键，广泛用于沉积金属和氧化物薄膜。
金属有机化合物的分解温度非常低，扩大了基片选
择范围以及避免了基片变形问题。
（3）氢化物和金属有机化合物系统
广泛用于制备化合
气相沉积反应的CVD技术。广泛应用于微电子学、
玻璃熔窑设计第四章热工计算
玻璃熔窑设计第四章热工计算IMB standardization office【IMB 5AB- IMBK 08- IMB 2C】第4章总工艺计算耗热量的计算已求得的数据①原料组成见表4-1表4-1原料组成单位：质量分数（%）②碎玻璃用量占配合料的20%。
③配合料（不包含碎玻璃）水分：4%。
④玻璃熔化温度1465℃湿粉料中形成氧化物的数量见表3-2表4-2形成玻璃液的各氧化物的量单位：质量分数（%）湿粉料逸出气体组成见表4-3表4-3逸出气体组成配合料用量的计算碎玻璃量粉料量=2080（4-1）即：碎玻璃量=2080×粉料量即1㎏粉料中需要加入㎏碎玻璃，可以得到玻璃液：%×1＋＝因此，熔制成为1㎏玻璃液需要粉料量：Ｇ粉=1=0.9530Ｇ粉=0.251.0493=0.2383熔化成1㎏玻璃液需要的配合料量为：＋＝生成硅酸盐耗热量（以1㎏湿粉料进行计算，单位kJ/kg）由CaCO3生产CaSiO3时反应耗热量q1：q1＝＝×（＋＋）/100＝由MgCO3生成MgSiO3时反应耗热量q2：q2＝＝×＋＋/100＝由CaMg(CO3)2生成CaMg(SiO3)2时反应耗热量q3：q3＝＝×（＋）/100＝由NaCO3生成NaSiO3时耗热量q4：q4＝＝×100＝由Na2SO4生成NaSO3时耗热量q5：q5＝×100＝1㎏湿粉料生成硅酸盐耗热量：q0＝q1＋q2＋q3＋q4＋q5＝＋＋＋＋＝（kJ）玻璃形成过程的热量平衡（以生成1㎏玻璃液计，单位是kJ/kg,从0℃算起）①支出热量a.生成硅酸盐耗热量：qⅠ＝q0G粉＝×＝b.形成玻璃耗热量：qⅡ＝347G粉（1－气）kJ＝347××（1－×）＝c.加热玻璃液到1465℃耗热量：qⅢ＝C玻t玻C玻＝＋×10－4t玻＝＋×10－4×1465＝qⅢ＝C玻t玻＝×1465＝d．加热逸出气体到1465℃耗热量：qⅣ＝气G粉C气t熔式中V气＝粉＝熔＝1465℃C气＝C CO2（CO2%＋SO2%）＋C H2O H2O% ＝×（＋）%＋×%＝qⅣ＝气G粉C气t熔＝××××1645＝e.蒸发水分耗热量：qⅤ＝2491G粉G水qⅤ＝2491G粉G水＝2491××4%＝共计支出热量：q支＝qⅠ＋qⅡ＋qⅢ＋qⅣ＋qⅤ＝＋＋＋＋＝②收入热量（设配合料入窑温度为36℃）a.由碎玻璃入窑带入的热量：qⅥ＝C碎玻璃G碎玻璃t碎玻璃C碎玻璃＝＋×10－4×36＝qⅥ＝C碎玻璃G碎玻璃t碎玻璃＝××36＝b.由粉料入窑带入的热量：qⅦ＝C粉G粉t粉qⅦ＝C粉G粉t粉＝××36＝共计支出热量：q收＝qⅥ＋qⅦ＝＋＝③熔化1㎏玻璃液在玻璃形成过程中的耗热量：q＝q支－q收＝－＝燃烧计算烟气组成计算［5］1.重油成分见下表4-4表4-4重油成分单位：质量分数（%）2.计算基准：100g重油；条件：重油完全燃烧；窑内气体或火焰按其化学组成成分以及具有的氧化或还原能力分为氧化气氛、中性气氛、还原气氛三种。
第四章塔径泛点气速空塔气速填料高度压降等计算
第四章 填料精馏塔的工艺计算4.1 低压塔塔径、泛点气速、空塔气速、填料高度及压降计算由第一章PROII 模拟出的说明书可以得到数据表4.1塔顶蒸汽量G 2 塔中蒸汽量G 14 塔中蒸汽量G 15 塔底蒸汽量G 27 4368Kg/HR 4383Kg/HR 4445Kg/HR 4886Kg/HR 塔顶液体量L 1 塔中液体量L 13 塔中液体量L 14 塔底液体量L 26 3140Kg/HR 3155Kg/HR 7784Kg/HR 8224Kg/HR 汽相密度ρG2 汽相密度ρG14汽相密度ρG15汽相密度ρG272.874369Kg/m 33.03973Kg/m 33.06215Kg/m 33.34082Kg/m 3液相密度ρL1 液想密度ρL13液相密度ρL14液相密度ρL26816.676Kg/m 3 796.028Kg/m 3793.248Kg/m 3777.496Kg/m 3汽相粘度μG2 汽相粘度μG14汽相粘度μG15汽相粘度μG278.9907E-06Pa ·s 9.1563E-06Pa ·s9.1528E-06Pa ·s9.0660E-06Pa ·s液相粘度μL1液想粘度μL13液相粘度μL14液相粘度μL263.1054E-04Pa ·s 2.6658E-04Pa ·s 2.6165E-04Pa ·s 2.2445E-04Pa ·s根据表4.1求平均值可得下表4.2表4.2低压塔精馏段 提馏段 液体量L Kg/HR 3147.5 8004 液相密度ρ Kg/m 3 806.352 785.372 液相粘度μ Pa ·s 2.8856 E-04 2.4305 E-04 蒸汽量G Kg/HR 4375.5 4665.5 汽相密度ρ Kg/m 3 2.9570453.2014854.1.1 塔经的计算L G GL FP ρρ=式中：L ——塔内液相流率，Kg/h ； G ——塔内气相流率，Kg/h ； ρG ——塔内气相密度，Kg/m 3； ρL ——塔内液体密度，Kg/m 3。
第四章 工艺计算3
二 计算的方法和步骤
• 压缩空气消耗量，通常用单位时间耗用的 常压空气体积表示，即m3/h（105Pa）。 • 计算压缩空气的体积和压强。 • 1、通气发酵罐通风量计算 • 2、通气搅拌用的压缩空气的压强计算 • 3、压送物料时无菌空气消耗量
1、通气发酵罐通风量计算
• 好氧发酵，合适供氧速率。 体积溶氧系数 • 供氧和耗氧速率相等。 h-1或s-1 溶氧速率 • molO /(m3· OTR=OUR h） 2 • OTR=KLa (c*-c） 微生物活 微生物比 细胞浓度 呼吸速率 • 3 OUR=qo2· x kg/m3 molO2/m h • OUR=Q (cin-cout）÷V
普通液体搅拌
压强为105Pa的空气消耗量 V=kFPτ F----液体容器的截面积(m2) K----搅拌强度系数,缓和24,中等48,剧烈 60 • τ----每次搅拌所需时间(h) • • • •
3 压送液体物料时无菌空气耗量
• • • • • • • • • • 种液, 灭菌的消泡剂,补料液(尿素,糖液) (1)所需压缩空气的压强P P=10[Hρ+ρW2/2g×(1+Σξ)＋P0] P----通风搅拌用的压缩空气压强(Pa) H----压送静压高度,即设备间液面垂直距离 (m) ρ----被输送液体的密度(kg/m3) W----管道中空气流速(m/s) Σξ----总阻力系数 P0----液面上的压强(Pa) 通常Hρ+ρW2/2g×(1+Σξ)=20%~50%Hρ
2）设备中液体部分压出
• • • • • • • • V=[V0（2-φ)+VL]P×10-5÷2 V’=5×10-5[V0(2-φ)+VL]P/τ V----所需空气量（m3） V’----每小时所需空气量（m3/h） τ----每次压送时间（h） V0----设备容积（m3） P----所需压缩空气的压强（Pa） VL----一次压送液体的体积（m3）
第四章 工艺流程计算 4-6-2 介质计算的变量及公式
第四章 工艺流程的计算
第六节 介质流程计算
计算中用到的符号列表：
δf ---悬浮液中磁性物的密度 δc ---悬浮液中非磁性物的密度 λ ---悬浮液中固体的容积浓度 ％ rf ---悬浮液所含固体中磁性物所占百分数 ％ rc ---悬浮液所含固体中非磁性物所占百分数 ％ rf＋rc=100%
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第四章 工艺流程的计算
第六节 介质流程计算
计算中用到的符号列表：
Ｑ ---处理量 t/h p ---悬浮液中的固体浓度 ％ Mt--产品水分 ％ 上述符号中, 大写字母表示的是各种数量指标, 一般每一个作业环节的数量指标是变化的，而 质量指标不一定变化。
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第四章 工艺流程的计算
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第四章 工艺流程的计算
第六节 介质流程计算
计算中常用的公式：
Ｇ＝Ｇf＋ＧC ； Ｇ＝g*Ｖ ； g=gf+gc ； Ｇ＝Ｖ* (Δ-1)*δ/(δ-1); g=δ* (Δ-1) /(δ-1); Ｇc＝gc*Ｖ； Ｇf＝gf*Ｖ; Ｗ＝(Δ-g)*Ｖ; Ｗ＝ω*Ｖ; ω＝Δ－g; δ＝δf*δc/(δf*rc+δc*rf); Δ＝(Ｇ＋Ｗ)/Ｖ; Δ＝λ*(δ-1)+1＝ω+g; rc＝δc*[λ(δf-1)-(Δ-1)]/(δf-δc)/[Δ-(1-λ)]; Ｖ＝Ｗ+Ｇ/δ＝Ｗ+Ｇf/δf+Ｇc/δc; Ｐ＝Ｇ/(Ｇ+Ｗ2 介质计算的变量及公式
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第四章 工艺流程的计算
第六节 介质流程计算
计算中用到的符号列表：
Ｇ ---悬浮液中的固体量 t/h Ｇc---悬浮液中的非磁性物数量 t/h Ｇf---悬浮液中的磁性物数量 t/h (ferromagnet) Ｖ ---悬浮液体积量 m3/h Ｗ ---悬浮液中的水量 m3/h
Aspen 设备工艺计算
南 京 工 业 大 学 包 宗 宏
4.3.1 釜式反应器 例4-4．用釜式反应器合成乙酸乙酯。 正反应方程式: CH3CH2OH + CH3COOH → CH3CH2COOCH3 + H2O 5.95 107 8 r1 k1 Cethanol Cacid 1.9 10 exp( )Cethanol Cacid RT 逆反应方程式 : CH3CH2COOCH3 + H2O → CH3CH2OH + CH3COOH
化工计算与软件应用
第四章 设备工艺计算
1
化工流程设计、物料衡算、热量衡算完成之后，化工工艺 设计的另一重要工作是进行设备的工艺计算、选型与核算， 为车间布置设计、施工图设计及非工艺设计项目提供依据。 设备的工艺计算、选型与核算知识与方法在多门化工专业 基础课程中都有介绍，这些基础知识将有助于人们更好地使 用ASPEN PLUS 软件进行化工设备的工艺计算。
4.3.1 釜式反应器 解：
南 京 工 业 大 学 包 宗 宏
23/30
4.3.2 管式反应器 管式反应器的特点是传热面积大，传热系数较高，反应可以 连续化，流体流动快，物料停留时间短，可以控制一定的温度 梯度和浓度梯度。根据不同的化学反应，可以有直径和长度千 差万别的型式。此外，由于管式反应器直径较小(相对于反应 釜)因而能耐高温、高压。由于管式反应器结构简单，产品稳 定，它的应用范围越来越广。 管式反应器可以用于连续生产，也可以用于间歇操作，反应 南 京 物不返混，管长和管径是反应器的主要指标，反应时间是管长 工 业 的函数，管径决定于物料的流量，反应物浓度在管长轴线上， 大 浓度梯度分布，不随时间变化。 学
4.3 反应器 对于存在化学反应的化工过程，反应器是整个化工工艺流程 的核心，是化工装置的关键设备，反应物在反应器内通过化学 反应转化为目标产物。由于化学反应种类繁多、机理各异，反 应器的类型和结构也差异很大。反应器操作性能的优良与否， 与设计过程息息相关。 反应工程课程对反应器的基础理论、设计方程等均进行了详 细地介绍。这些基础理论不仅是手工设计反应器的依据，也是 南 京 编制各种模拟软件的依据。由于涉及反应器的各种设计方程异 工 业 常繁复，手工计算往往令人望而却步，或是采用简化方法进行。 大 学 现在各种模拟软件的普及，为反应器的严格设计计算提供了条 包 件。
3.铝板冷轧工艺计算及校核
第四章：冷轧工艺理论和盘算4.1 轧制规程的设计1.1 根本概念轧制规程也叫做轧制轨制,它包含压下轨制.速度轨制.温度轨制.张力轨制和辊型轨制,是指轧制进程中各道次的压下量分派以及响应的力能参数设定.它重要式根据产品的技巧请求.原料前提及临盆装备的情形,应用数学公式（模子）或图表进行盘算,从而肯定轧制办法,肯定压下轨制.速度轨制.温度轨制.张力轨制和辊型轨制,以便在安然操纵前提下得达到优质.高产.低消费的目标.制订轧制规程的原则和请求1 在装备才能许可的前提下尽量（进步道次压下量.缩减轧制道次.缩短轧制周期.肯定合理速度规程等等）进步产量.2 在包管操纵稳固的前提下进步质量.总之,充分而又合理地施展轧机的装备才能,经由过程恰当削减轧制道次和进步轧制速度来增长产量,包管产品的质量.3 压下规程的分派根据和请求制订压下的根据是产品厚度精度.板形和概况质量划定.最大轧制力P max.最大轧制力矩M max.最大电机功率N max.成品尺寸等;压下规程的中间内容就是要肯定由必定的板坯轧成所请求的成品的变形轨制,即采取的轧制办法.轧制道次及每道压下量的大小.冷轧板带铝压下规程的制订一般包含原料规格的选择.轧制计划的肯定以及各道次的压下量的分派与盘算.①冷轧各道次的分派：因为第一道次的后张力太小,并且热轧来料的板形与厚度误差不平均,甚至呈现浪形.飘曲.镰刀弯或锲形断面,致使轧件对对中难以包管,给轧制带来必定的艰苦,第一道次不宜过大也不要太小;中央道次的压下分派,根本上可以从充分应用轧机才能动身,或按经验材料肯定各压下量;后几道次固然绝对压下较小,但带钢的加工硬化程度很大,变形抗力大,是以后几道次压下量则受带钢对轧制压力的限制,最后1－2道次为了包管板型及厚度精度,一般按经验采取较小的压下率.经常应用制订制订压下规程的办法：①因为道次的分派受各类身分身分的影响,要用准确的理论公式来盘算出来是不太现实的,一般先按经验并斟酌规程制订的一般原则和请求,分派各道的压下量,最后较核装备的负荷及各项限制前提,予以修改.4.3 轧制压力的盘算——冷轧带式临盆的轧制规范,带式临盆的铝合金热轧卷须要预先退火后再进行冷轧,退火规范如下：合金商标温度保温时光冷却方法2024铝合金390-440 1h 以小于30度/h的冷却速度缓冷.当温度为250度以下出炉：硬铝合金加工率可达80%以上.2,压下量分派及根本参数： 3.轧制变形区重要参数：4.冷轧轧制力盘算：————H：开坯时坯料厚度mm由上查《铝》3-2-16图得：③C.不斟酌弹性压扁时的接触弧长度：f.根据《铝板带轧制》图4-20得：———————《铝板轧制》图3-2-20 PMF：压力倍增系数宽展除在热轧及冷轧开坯道次斟酌,冷轧其余道次不斟酌)所以：=5906694N=590t =980t =579t4.4.1制订轧制规程必须遵照下面两个前提：第一、在负荷最大的道次中电机输出的转矩不该超出电机本身许可的最大转矩.第二、根据负荷图肯定的平方根转矩（或等效转矩）不该超出电机长时光工作的额定转矩.——冷轧时不斟酌轧机变速,只斟酌静力矩部分.轧制力矩d.轧辊直径.U张力轨制的肯定当卷取机的线速度大于工作辊的线速度产生前张力,而工作辊的线速度大于开卷机的则产生后张力.具有张力才干让轧件顺遂咬入轧机进行轧制.主如果选择平均单位张力σz,即感化于在带材断面上的平均张应力,s,最后道次即成品卷张力不克不及太高.辊型的调掌握度在轧制进程中,因为各种原因,入轧辊的受力曲折.沿辊身长度偏向的温度散布不平均等,将是辊型产生变更,导致板材横向厚差的变更,或因为板材在轧辊辊身边部和中部变形的不均而消失波浪.为了获得较为幻想的及格板材,就须要采纳措施来调节轧辊的辊型.除了使轧辊的凸形抵偿等施外,采取调节液压弯辊力的办法使很经常应用的办法.在设计和应用液压弯辊力的时刻,必须盘算弯辊力,但因为其盘算办法较多,并且盘算时要涉及到浩瀚参数,比较繁琐,故在设计时的弯辊力的长参考某些经验数据来拔取,一般曲折轧辊的最大曲折力约为最大轧制力的15％－20％,在具体的轧制进程中,由操纵者根据所不雅察到的现实情形,给定适合的弯辊力.4.7 轧辊的校核4.1 曲折强度的校核根据以上盘算可知,各道次的轧制力小于轧机的最大轧制力10500KN,故轧辊的曲折强度校核经由过程.轧机参数如下：4.2 强度的校核为了盘算轻便,对轧辊的校核,我们只拔取轧制力最大的谁人道次来进行校核.所以有盘算产品可知,轧制力最大的谁人出如今轧制2024铝板的第二道次上,其最大轧制力为1655t.在轧制进程中,四辊轧机的工作辊与支承辊接触处,以及工作辊与轧件的接触处,都邑产生接触应力.工作辊与支承辊的接触面积比工作辊与轧件的接触面积小得多,是以,在同样大小的感化力下,工作辊与支承辊间的接触应力要大大超出工作辊与轧件的接触应力.所以,在设计时,只需盘算工作辊与支承辊间的接触应力.1.轧辊概况的最大接触应力可按以下公式求得：.切向.轴向应力（即主应力.辊间最大压力..支承辊辊身半径则2.3.已知：工作辊辊身硬度：肖氏HS90～96对于硬度为HS90～100（相当于HB700）的冷轧工作辊,可得4.所以轧辊校核经由过程.轧制速度的肯定,平日15～30rpm/s之间,一般在30～60rpm/s之间,取本轧机主电机加快度＝20rpm/s=1200r/min,减速度传动比：1：1.20r/min,30r/min,380 r/min;;;;;..带卷长度：因为式中,等速纯轧时光和减速纯轧时光所轧过的轧件长度.而按等效转矩校核设计计发烧是否安然,或者选择电机时的通俗方程式中 M jum——等效率矩n——轧制时光内各段纯轧时光的总和,s;,s;M n——各段轧制时光所对应的力矩按上式可盘算出轧机等效率矩M∴校核经由过程.2.,交换同步电因为所选电念头为直流电念头,故电机过载校核经由过程.。
第四章 工厂工艺设计
1.主要产品年产值和年产量 2.每天所需工人数及最多最少之差的比较 3.劳动生产率（年产量/工人总数） 4.每天（月）原料、产品数之差比较 5.平均每人年产值（元/人.年）： 6.季节性和设备平衡比较
7.水、电、汽消耗量比较
8.组织生产难易的比较 9.基建投资的比较 10.社会、经济效益比较：利润
一 计算方法
物料衡算的基本资料是“技术经济定额指标” ，而技术 经济定额指又是工厂在生产实践中积累起来的经验数据，这 些数据因具体条件而异，如地区差别、机械化程度、原料品 种、成熟度、新鲜度及操作条件等不同，选用时要根据具体 条件而定，一般老厂改造按该厂原有的技术经济定额为计算 依据，新建厂则参考相同类型、相近条件工厂的有关技术经 济定额指标，再以新建厂的实际情况作修正。
1.决定班产量的因素
(1)原料的供应量多少
(2)生产季节的长短
(3)延长生产期的条件
(4)定型作业线或主要设备的能力
(5)厂房、公用设施的综合能力
2.年产量的确定 年生产能力按如下估算：
Q=Q1+Q2-Q3-Q4+Q5
式中 Q—新建厂某类食品年产量； Q1—本地区该类食品消费量； Q2—本地区该类食品年调出量； Q3—本地区该类食品年调入量； Q4—本地区该类食品原有厂家的年产量； Q5— 本厂准备销出本地区以外的量。
（9）罐装后需要杀菌的食品最好采用连续杀菌或高温短时 杀菌，高浓缩操作的食品应采用真空浓缩以减少温度对产品 色泽和口味的影响，特别是对热敏性的食品，需要注意。
（10）结合我国国情。在进行产品工艺设计时，必须以我国 具体情况出发，在市场消费水平，相关机械设备及电气仪表 制造能力，劳动就业与生产自动化水平关系等方面做出恰当 的衡量，综合考虑。在引进国外先进技术和设备时，要考虑 是否适合我国生产实际，并注意消化吸收，以缩短与发达国 家的水平差距。
第四章 工艺流程设计
图例只要求标出管线图例即可。
设备一览表只要包括：
①序号； ②流程号； ③设备名称； ④备注。 生产工艺流程示意图的画法采用由左至右展开式， 先为物料流程，次为图例，最后为设备一览表。
2.工艺流程草图的设计
完成工艺流程示意图后，即开展物料平衡计算。 通过物料平衡计算，求出原料、半成品、产品、 副产品以及与物料计算有关的废水、废料等的规 格、重量和体积等，并据此开始设备设计。 设备设计通常分两阶段进行。第一阶段的设计内 容是：计算、确定计量和贮存设备的容积以及决 定这些容积型设备的尺寸和台数等。
4.根据各种产品的设计产量，确定班次产量 及生产班次数； 天产量=各产品生产规模/预计生产天数 班产量=天产量/班次 班产量的单位有：吨/班、公斤/班。
5.产品方案比较： （1）主要产品年产值的比较； （2）每天所需生产工人数的比较； （3）劳动生产率的比较（年产量t/工人总数） （4）每天工人最多最少之差的比较； （5）平均每人每年产量的比较（元/人· 年）； （6）季节性的比较；
第二节 产品方案的确定
一、概念:
概念：产品方案又称生产纲领， 它实际上就是工厂对全年要生产 的产品品种和各产品的数量、产 期、生产班次等的计划安排。
二、安排产品方案计划要遵循的原则 和要求：四个满足和五个平衡。 四个满足为：
1.满足主要产品产量的要求； 2.满足原料综合利用的要求； 3.满足淡旺季平衡生产的要求； 4.满足经济效益的要求。
（三）工艺流程图的设计
（三）工艺流程图的设计
《生物工厂设计》练习答案
《生物工厂设计》练习思考题第一章基本建设程序1、生物工厂有哪些主要特点？1、卫生要求严2、技术要求高3、发展速度快4、动力消耗大5、运输量大6、“三废”治理工作量大2、什么是总体设计和局部设计？凡是设计范围涉与到整个工业企业的，称总体设计。
凡是设计的范围不涉与整个工业企业的全部内容，而只是其中的某些部分，甚至于某一个部分或某一个设备，称局部设计。
总体设计与局部设计的审批程序不同。
3、为什么工艺设计是总体设计的主导设计？1）工艺设计贯穿整个工厂设计的全过程并且负责组织和协调其他各专业设计；2）其他专业必须根据工艺设计的合理要求来进行配套设计。
3）工艺设计的先进性、合理性、环境保护、安全性等直接影响到其他配套设计的先进性、合理性、环境保护与安全性。
如节能环保等。
4、工厂设计工作基本原则是什么？1. 设计工作要以人为本、全面协调可持续发展的科学发展观为中心，贯彻落实节能减耗、节水、节地、节材和资源综合利用，积极采用清洁生产和循环利用，从源头减少资源消耗和污染物的产生。
2. 设计工作必须认真进行调查研究。
设计的经济技术指标达到或超过国内同类工厂的平均先进水平。
3. 解放思想、积极采用新技术，技术上做到适用性和先进性，经济上合理。
尽可能提高劳动生产率，尽量实现机械化、自动化。
4. 结合实际，因地制宜，体现通用性和独特性结合，不能千厂一貌；工厂规模、品种，要适应市场；考虑资金来源、建厂地点、时间、三废综合利用的条件，并留有发展余地。
5. 生物工厂设计应考虑微生物发酵的独特要求，注意周围环境的清洁卫生，和厂内车间之间对卫生、无菌、防火等条件的相互影响。
食品类发酵工厂，要符合食品卫生法的有关规定充分体现卫生、优美、流畅，并能让参观者放心的原则。
6. 设计工作必须加强计划性，各阶段工作要有明确的进度。
5、新建项目的建设程序有哪三个阶段？建设前期、建设期、交付使用期6、什么是新建项目、扩建项目、改建项目？新建项目是指从无到有，“平地起家”，新开始建设的项目。
第四章生产过程选择及工艺流程设计
第四章生产过程选择及工艺流程设计
第二节 产品工艺流程设计
如何把投入变换成产出，是流程设计 要解决的问题，问题的答案可能会多种多 样。因为一个产品的制造和一项服务的提 供需要物料、设备、人力等多种资源要素 的组合，不同组合方式可以生产出同一种 产品和服务，但生产运作的经过－－产品 或服务的质量、成本、交货期却可能不同。
第四章生产过程选择及工艺流程设计
2. 服务生产的组织设计
服务生产组织所关注的焦点是顾客， 所有的经营决策和相关的经营活动都是围 绕顾客进行的。 ¨服务生产能力的确定（强调应变能力） ¨服务生产组织设计构成要素 ¨服务生产经营策略 ¨服务生产水平与绩效的衡量
第四章生产过程选择及工艺流程设计
3rew
Changes in Attributes
Product focus (steel, glass, cement)
第四章生产过程选择及工艺流程设计
3. 生产过程选择
¨ 项目型单件/小批量（Project，Job Shop） ¨ 批量生产（Batch Production） ¨ 装配流水线(Assembly Line) ¨ 连续性生产（Continuous Flow）
工艺流程分析是指系统地对每个工序 操作和步骤进行研究和改进，涉及对各工 序生产能力和均衡程度进行调整，利用可 获得的生产资源来追求最大产出和最低成 本。
第四章生产过程选择及工艺流程设计
工艺流程分析，一般对具有 以下特征的工序进行考察和分 析
¨ 工作条件不一致 ¨ 导致原材料浪费 ¨ 瓶颈状态 ¨ 耗费大量时间 ¨ 需要大量的搬运工作
facilitate low-volume, high-variety production
工艺设计第4章物料衡算
计算产品收率
总结词
物料衡算能够通过比较原料投入和产品产出来计算产品的收率，评估工艺的效 率和可行性。
详细描述
产品收率是衡量工艺效率的重要指标。通过物料衡算，可以计算出原料转化为 产品的效率，即产品的收率。这有助于评估工艺的可行性和经济性，进一步优 化工艺参数和提高产品质量。
优化工艺流程
总结词
物料衡算能够指导工艺流程的优化，提高生产效率和降低能耗。
环境因素
除了温度和压力外，还需要考虑其他环境因 素如湿度、风速等对物料衡算的影响。
05
物料衡算案例分析
案例一：某化工厂的物料衡算
总结词
涉及多种原料和产品，计算复杂
详细描述
某化工厂生产过程中涉及多种原料和产品，物料衡算需要对每种原料和产品的投入和产出进行详细的 计算，以确保生产过程中的物质平衡。这需要考虑到化学反应的原理、工艺流程的特点以及实际生产 中的各种因素，计算过程较为复杂。
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案例二：某制药厂的物料衡算
总结词
对精度要求高，涉及生物分子
详细描述
某制药厂在生产过程中，由于涉及到生物分子和活性物质，对物料衡算的精度要求极高。 物料衡算需要对每个生产环节进行精确的计算和控制，以确保最终产品的质量和纯度。 同时，由于生物分子的特殊性，物料衡算还需要考虑到其物理和化学性质，增加了计算
03
解出未知数后，对结果进行误差分析，确保计算精 度。
03
物料衡算在工艺设计中的应 用
确定原料需求量
总结词
物料衡算能够精确计算出生产过程中所需的原料数量，为工艺设计提供基础数据 。
详细描述
在工艺设计过程中，原料需求量是关键的参数之一。通过物料衡算，可以综合考 虑生产能力、产品收率以及原料的物理和化学性质等因素，精确计算出所需的原 料数量，为后续的工艺流程设计和设备选型提供依据。
第四章 拉深工艺与模具设计
t D
Ky (1
m1 )
以后各次拉深中制件不起皱的条件是： 实践证明：
t di1
K
y
(
1 m1
1)
直壁圆筒形件的首次拉深中起皱最易发生的时刻：拉深的初期
（二）拉裂 当筒壁拉应力超过筒壁材料的抗拉强度时，拉深件就会在底部圆角与 筒壁相切处——“危险断面”产生破裂。
为防止拉裂，可以从以下几方面考虑： （1）根据板材成形性能，采用适当的拉深比和压边力； （2）增加凸模表面粗糙度；改善凸缘部分的润滑条件； （3）合理设计模具工作部分形状；选用拉深性能好的材料等。
第四章 拉深工艺与模具设计
拉深变形过程分析
直壁旋转体零件拉深 工艺计算
非直壁旋转体零件拉深 成形方法
盒形件的拉深
拉深工艺设计 拉深模具的类型与结构
其他拉深方法 拉深模工作部分的设计
返回
拉伸：
拉深是利用拉深模具将冲裁好的平板毛坯压制成各种开口的空心工 件，或将已制成的开口空心件加工成其它形状空心件的一种冲压加 工方法。拉深也叫拉延。
（二）筒壁传力区的受力分析
1．压边力Q引起的摩擦力：
m
2Q dt
2．材料流过凹模圆角半径产生弯曲变形的阻力
w
1 4
b
rd
t t
/
2
3．材料流过凹模圆角后又被拉直成筒壁的反向弯曲w 力 仍按上式进行计
算，拉深初期凸模圆角处的弯曲应力也按上式计算
w
w
1 4
b
rd
t t
2）筒底圆角半径rn
筒底圆角半径rn即是本道拉深凸模的圆角半径rp,确定方法如下：
r r 一般情况下，除末道拉深工序外，可取 pi = di。 对于末道拉深工序：
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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）物料衡算的意义
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质量m，必等于 所得到的产物质量mp和物料损失量mt之和， 即：
3.写出生物反应方程式
根据工艺过程发生的生物反应，写出主反应和副 反应的方程式。对复杂的反应过程，可写出反应 过程通式和反应物组成。需要注意的是，生物反 应往往很复杂，副反应很多，这时可把次要的所 占比重很小的副反应略去。但是，对那些产生有 毒物质或明显影响产品质量的副反应，其量虽小， 但不能忽略，因为这是精制分离设备设计和三废 治理设计的重要依据。
1.生产规模（t/a） 2.生产方法 3.生产天数（d/a） 4.产品日产量（t /d）
5.产品年产量（t/a） 6.副产品年产量（t/a） 7.产品质量 8.总回收率（％）
9.原材料单耗 （1）主原料（t /t产品） （2）辅料（t /t产品） （3）水（t /t产品） （4）电（kWh/t产品） （5）蒸汽（t /t产品） （6）冷量（kJ/t产品）
(C6H10O5)n+nH2O→nC6H12O6
4.收集设计基础数据和有关物化常数
需收集的数据资料一般应包括：生产规 模，年生产天数，原料、辅料和产品的规 格、组成及质量等；。
常用的物化常数如密度、比热容等，可 在相应的化工、生化设计手册中查到。
5.确定工艺指标及消耗定额等
设计所用的工艺指标、原材料消耗定额及 其他经验数据，可根据所用的生产方法、 工艺流程和设备，对照同类型生产工厂的 实际水平来确定，这必须是先进而又可行 的，它是衡量企业设计水平高低的标志。
9.绘出物料流程图
二、主要技术经济指标的确定
（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：
（1）生产1000kg（或kL）成品或半成品的 原材料消耗定额及原料总回收率。
（2）生产1000kg(或kL)成品所产生的排出 物，包括副产物、废水、废气、废渣等。
（3）生产1000kg(或kL)成品的水、蒸汽、 空气及冷量等消耗定等。
（二）主要技术经济指标内容
通常，生产企业主要技术经济指标包含下 述各项内容：
杂醇油、二氧化碳和废糟等。
2.工艺流 程示意图 －工艺采 用双酶法 糖化、间 歇（连续） 发酵和三 塔蒸馏流 程，如图4 －1。
7.由已知数据，根据上述（4－1）式进行 物料衡算
此物料衡算式既适用整个生产过程，也适 用于某一工序和设备；既可进行总物料衡 算，也可对其中某一组分进行衡算。
根据物料衡算式和待求项的数目列出数学 关联式，关联式数目应等于未知项数目。 当关联式数目小于未知项数时，可用试差 法求解。
8.校核与整理计算结果，列出物料衡算表
m＝mp＋mt （4－1）
根据物料衡算结果，可进一步完成下列的 设计：
（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。
（二）物料衡算的方法和步骤 对于较复杂的物料平衡计算，通常可按下述方法
和步骤进行： 1.弄清题意和计算的目的要求 要充分了解物料衡算的目的要求，从而决定采用
何种计算方法。例如，要作一个生产过程设计， 当然就要对整个过程和其中的每一个设备作详细 的物料平衡和能量平衡计算，计算项目要全面、 细致，以便为后一步设备设计提供可靠依据。而 当设计计算只是为了求取某个单项指标时，则可 简化步骤，用简便可行的方法，直接求解。
2.绘出物料衡算流程示意图
为了使研究的问题形象化和具体化，使计算的 目的正确、明了，通常使用框图和线条图显示所 研究的系统。图形表达方式宜简单，但代表的内 容应准确、详细。主要物料（原料或主产品）和 辅助物料（辅助原料或副产品）都应在图上表示 清楚，并尽可能标出各物料的流量、组成、温度 和压力等参数，不得有错漏，故必须反复核对。
10.总投资（万元） （1）设备价值 （2）材料费 （3）运杂费 （4）建筑工程费 （5）工资 （ （2）商品产值（万元） （3）全员劳动生产率[万元/(人·a) ] （4）工人实物劳动生产率[t/(人·a)］
12.单位成本（元/t） 13.利润 （1）单位产品利润（元/t） （2）总利润（万元/a） 14.投资回收年限（a） 15.全厂设备总质量（t） 16.全厂主要管件、管材总质量（t） 17.钢铁、水泥、木材单耗
6.选定计算基准 在工业上，常用的基准有以下三种： （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。 （2）以单位质量、单位体积或单位物质的量的产 品或原料为计算基准。对于固体或液体常用单位 质量（t或kg），对于气体常用体积或物质的量 （L,m3或mol），热量一般以焦耳为单位(J)。 （3）以加入设备的一批物料量为计算基准。如啤 酒生产，味精、酶制剂、柠檬酸生产，均可以投 入糖化锅、发酵罐的每批次物料量为计算基准。
三、计算实例
（一）100 000t/a淀粉原料燃料酒精厂全厂总物 料衡算
1.全厂物料衡算主要内容
生产过程全厂总物料衡算，主要有：
（1）原料消耗的计算 主要原料为薯干，其他 原料有淀粉酶、糖化酶、硫酸、硫酸铵等。
（2）中间产品蒸煮醪、酒母醪、发酵醪量等。 （3）成品、副产品以及废气、废水、废渣即酒精、