第六章-设备的设计与选型

5.发酵罐挡板的作用？ 6.泵选择的原则？发酵工业常用的泵？ 7.发酵工业常用的气体输送设备？ 8.离心式送风机可分为哪几种？压头分
别是多少？
9.发酵工业常用的压缩机？ 10.常用的固体输送设备分类？ 11.解释概念：装液高度系数、公称容积、
罐的全容积、压头、通风比
第一节 概述
一、设备设计选型的任务 二、设备设计选型的原则
(一)间歇操作设备生产能力数量和容积的 设计计算
1．间歇操作设备生产能力的确定
间歇操作设备生产能力的表示方法， 一般为(罐·批)或m3/(罐·批)。对于味精、 酶制剂等通风发酵设备，其生产能力由 设备选型确定。
例如3000味精厂选容积为100t的发酵罐， 其生产能力为：
100×70％×15％×48％×80％×112％ (1-1%）=4.47 t／(罐·批)
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或)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)；逗留时 间则取决于生产工艺的要求。
(3)物料在设备各部位的流速ω()。
1．生产能力的确定
对于连续生产操作的设备，其生产能 力是在保证生产工艺条件的基础上，单 位时间通过设备的物料量，由工厂的规 模与物料衡算确定。
3．设备容积的计算
V V a 2 4
式中 V——设备的总容积(m3) ——24h内加工的成品或半成品的容积(m3) r——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
4．设备主要尺寸的计算
设备多为容器型设备。不同的设备，根据用 途和设备特性，高径比有很大差别
第六章 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
思考题
1.设备的分类及设计选型原则？ 2.专业设备设计选型的依据及特点？ 3.连续操作设备设计的依据？ 4.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。
一、设备设计选型的任务
设备分类:专业设备、 通用设备、
非标准设备
专业设备专业性较强、仅为发酵工厂使用的 设备；如发酵罐、糖化锅等
通用设备各行各业都可以使用的设备；如泵、 风机等；
非标准设备是指生产车间的贮藏、池子等设 施。
主要介绍设备的工艺设计与选型。
设备工艺设计与选型的任务是在工艺 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。据此，着 手进行车间布置设计，并为下一步施工 图设计以及其他非工艺设计项目(例如： 设备的机械设计、土建、供电、仪表控 制设计等)提供足够的有关条件，为设
7.设备的传动搅拌和动力消耗计算。 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.材质的选择和用量计算。 12.其他特殊问题的考虑。
三、专业设备设计与选型的特点
发酵专业涉及多种发酵产品的生产， 由于不同产品在具体生产过程中的要求 不一样，以在设计计算和选型过程中就 会有很大差异。应当在对各种发酵产品 生产全过程充分认识了解的基础上着手 进行设计。主要考虑各种产品的生产特 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， 各个生产环节的周期等因素。
6.结构紧凑，尽量采用经过实践考验证明 确实性能优良的设备。
7.考虑生产波动与设备平衡，留有一定裕 量。
8.考虑设备故障及检修的备用。
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 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(温度、压力、
间歇操作多采用锥形底制作容易，排料干净。
在确定各部尺寸时，通常根据已知容量V和高 径比、封头高度(折算成相同直径筒高)，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。
(二)连续操作设备生产能力、数量和容积 的设计计算
连续操作设备在设计中，既要考虑生 产能力又要考虑混合、反应等处理效果。 通常为提高反应效果的具体做法是：在 满足生产能力的前提下，选择设备时要 考虑其高径比和设备数量。如连续蒸煮、 连续发酵设备通常取3-5个罐串连。
备的制作、订购等提供必要的资料。
二、设备设计与选型的原则
从设备的设计选型情况，可以反映 出所设计工厂的先进性和生产的可靠性。 设备的工艺设计和选型的原则：
1.保证工艺过程实施的安全可靠。 2.经济上合理，技术上先进。 3.投资省，耗材料少，加工方便，采购
容易。
4.运行费用低，水电汽消耗少。
5.操作清洗方便，耐用易维修，备品配件 供应可靠减轻工人劳动强度，实施机械 化和自动化方便。
真空度等)。 3.设备的构造类型和性能。
二、专业设备设计与选型的程序和内容
1.设备所担负的工艺操作任务和工作性质， 工作参数的确定。
2.设备选型及该型号设备的性能、特点评 价。
3.设备生产能力的确定。 4.设备数量计算(考虑设备使用维修及必须
的裕量)。 5.设备主要尺寸的确定。
6.设备化工过程(换热、过滤、干燥面积， 塔板数等)的计算
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：
τ——设备操作周期(h) G——设备操作有效容量(t) r——24h内设备操作的小时数 ——24h内加工的原料、半成品的
容量(m3)
——一台设备的容量(m3)
φ——设备的填充系数，此值为经验值
设备容量和数量的确定，考虑投资费 用，和工艺的要求，有时要优先考虑对 生产有利的因素，而将设备投资的经济 观点放到次要地位。啤酒大罐发酵时要 求15h之内满罐等。
式中 100——发酵罐容积(t) 15％——发酵初糖浓度(还原糖) 70％——填充系数 48％——发酵转化率 80％——提取率
112％——精制收率 1％——染菌率
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2.间歇操作所需设备数量的确定
N Z
N V0
Gr
2 4Va
式中 N——设备的操作台数(不含备用)
Z——工段的生产能力，以每24h加
工原料和半成品的吨数