第十九章工藝衡算課件

第十九章工藝衡算2023/7/16第十九章工藝衡算第一節(jié)

物料衡算第十九章工藝衡算一、物料衡算的意義發(fā)酵工廠設(shè)計(jì)中的物料衡算是對(duì)整個(gè)發(fā)酵生產(chǎn)過(guò)程(即由原料至成品)物料變化的汁算。它包括產(chǎn)品的原輔材料、半成品和成品等的平衡計(jì)算，可以確定各種主要物料的需要量、采購(gòu)運(yùn)輸量和倉(cāng)庫(kù)儲(chǔ)存量，并對(duì)生產(chǎn)過(guò)程所需設(shè)備和勞動(dòng)定員及包裝材料用量等提供依據(jù)。物料衡算就是我們通常說(shuō)的“收人＝支出”的關(guān)系。第十九章工藝衡算一、物料衡算的意義在發(fā)酵生產(chǎn)中，物料衡算是根據(jù)質(zhì)量守恒定律來(lái)進(jìn)行的，即凡引入某一系統(tǒng)或設(shè)備的物料質(zhì)量m，必等于所得到的產(chǎn)物質(zhì)量mp和物料損失量md之和，即m＝mp十md。這個(gè)運(yùn)算法則，既適用于每一個(gè)單元操作過(guò)程，也適合于整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程，既可進(jìn)行總物料衡算，也可對(duì)混合物中某—組分作部分物料衡算。第十九章工藝衡算一、物料衡算的意義工廠設(shè)計(jì)進(jìn)行物料衡算時(shí)有兩種情況：一種是在給定生產(chǎn)規(guī)模下，算出生產(chǎn)過(guò)程所需要的原料量，以及副產(chǎn)品和“三廢”生成量；另一種是在已知原料量的情況下，算出產(chǎn)品、副產(chǎn)品和“三廢”生成量，從而確定原料消耗定額。第十九章工藝衡算二、物料衡算的步驟各類(lèi)型發(fā)酵工廠設(shè)計(jì)中，其物料衡算各有特點(diǎn)，要求也不盡相同，但都大同小異，其原理是相同的，通常按下列步驟來(lái)進(jìn)行：(1)弄清題意，并充分了解具體項(xiàng)目對(duì)物料衡算的要求。(2)畫(huà)出物料衡算流程示意圖。對(duì)規(guī)定物料衡算的系統(tǒng)應(yīng)繪出物料流程示意圖，并用箭頭標(biāo)示各股物料的進(jìn)出方向、數(shù)量、組成，以及溫度和壓力等條件，并用恰當(dāng)符號(hào)標(biāo)明待求的未知量。

第十九章工藝衡算二、物料衡算的步驟(3)收集有關(guān)設(shè)計(jì)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和物化常數(shù)，一般包括生產(chǎn)規(guī)模，年生產(chǎn)天數(shù)，原料、輔料和產(chǎn)品的規(guī)格、組成及質(zhì)量等，以及密度、比熱等物化常數(shù)。(4)確定上藝指標(biāo)及消耗定額等。設(shè)計(jì)所用的工藝指標(biāo)，原材料清耗定額及其他經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，可根據(jù)所用的生產(chǎn)方法、工藝流程和設(shè)備，對(duì)照同類(lèi)型生產(chǎn)工廠的實(shí)際水平來(lái)確定，這必須是先進(jìn)而又可行的，它是衡量設(shè)計(jì)水平高低的標(biāo)志。第十九章工藝衡算二、物料衡算的步驟(5)選定計(jì)算基準(zhǔn)。計(jì)算基準(zhǔn)是工藝計(jì)算的出發(fā)點(diǎn)，選擇正確能使計(jì)算結(jié)果合理，而且可使計(jì)算大為簡(jiǎn)化。在工業(yè)生產(chǎn)上，常用的基準(zhǔn)有：以單位時(shí)間產(chǎn)品量或單位時(shí)間原料量作為計(jì)算基準(zhǔn)，以單位質(zhì)量、單位體積或單位物質(zhì)的量的產(chǎn)品或原料量為計(jì)算基準(zhǔn)，以加入設(shè)備的一批次物料量為計(jì)算基準(zhǔn)。第十九章工藝衡算二、物料衡算的步驟(6)計(jì)算。由已知數(shù)據(jù)進(jìn)行物料銜算。根據(jù)物料衡算式和待求項(xiàng)的數(shù)目列出數(shù)學(xué)關(guān)系式。關(guān)系式數(shù)目應(yīng)等于未知項(xiàng)數(shù)目，當(dāng)關(guān)系式數(shù)目少于未知項(xiàng)數(shù)時(shí)，可用試差法求解。第十九章工藝衡算二、物料衡算的步驟(7)整理計(jì)算結(jié)果。將物料衡算的結(jié)果加以整理，列成物料衡算表，或繪制成物料流程圖。物料流程圖是物料衡算結(jié)果的一種簡(jiǎn)單表示方法，它能清楚地表示出各種物料在流程中的位置、相互關(guān)系以及物料變化情況等。通過(guò)上述物料衡算，可對(duì)所設(shè)計(jì)的工廠、車(chē)間或工段的生產(chǎn)狀況進(jìn)行分析，也可為確定實(shí)際生產(chǎn)能力，衡量操作水平，尋找薄弱環(huán)節(jié)，挖掘生產(chǎn)潛力，開(kāi)展技術(shù)革新，改進(jìn)生產(chǎn)提供依據(jù)。第十九章工藝衡算三、計(jì)算實(shí)例(一)6000t／a味精工廠發(fā)酵車(chē)間的物料衡算1．味精發(fā)酵工藝流程示意圖味精發(fā)酵采用淀粉原料，雙酶法或水解法制糖，中糖發(fā)酵，一次等電點(diǎn)提取的工藝，其工藝流程示意圖如圖4—l所示。第十九章工藝衡算2．工藝技術(shù)指標(biāo)及基礎(chǔ)數(shù)據(jù)(1)主要技術(shù)指標(biāo)如表4—l所示。(2)主要原材料質(zhì)量指標(biāo)淀粉原料中淀粉含量為80％，含水14％。(3)二級(jí)種子培養(yǎng)基(g/L)配方如下。第十九章工藝衡算第十九章工藝衡算第十九章工藝衡算第十九章工藝衡算第十九章工藝衡算3．味精發(fā)酵車(chē)間的物料衡算以生產(chǎn)1000kg純度100％的味精，需耗用的原輔材料及其他物料量為例。(1)發(fā)酵液量第十九章工藝衡算第十九章工藝衡算第十九章工藝衡算第十九章工藝衡算第十九章工藝衡算第十九章工藝衡算第十九章工藝衡算4．6000t／a味精廠發(fā)酵車(chē)間的物料衡算表由上述生產(chǎn)1000kg味精(100％純度)的物料衡算結(jié)果，可求得6000t／a味精廠發(fā)酵車(chē)間的物料平衡計(jì)算，具體計(jì)算結(jié)果如表4—2。第十九章工藝衡算第十九章工藝衡算第二節(jié)

熱量衡算第十九章工藝衡算一、熱量衡算的意義熱量衡算的目的是在于定量研究生產(chǎn)，為過(guò)程設(shè)計(jì)和操作最佳化提供依據(jù)。(1)通過(guò)對(duì)發(fā)酵過(guò)程的熱量衡算，計(jì)算生產(chǎn)過(guò)程能耗定額指標(biāo)。應(yīng)用蒸汽等能量消耗的指標(biāo)，可對(duì)工藝設(shè)計(jì)的多種方案進(jìn)行比較，選定先進(jìn)的生產(chǎn)工藝；或?qū)σ淹懂a(chǎn)的生產(chǎn)系統(tǒng)提出改造或革新方案，根據(jù)少產(chǎn)過(guò)程的經(jīng)驗(yàn)，分析過(guò)程的合理性和先進(jìn)什，并找出生產(chǎn)上存在的問(wèn)題。第十九章工藝衡算一、熱量衡算的意義(2)熱量衡算的數(shù)據(jù)是設(shè)備類(lèi)型選擇及確定其尺寸和臺(tái)數(shù)的依據(jù)。(3)熱量衡算是組織管理生產(chǎn)，進(jìn)行經(jīng)濟(jì)核算和實(shí)行最優(yōu)化的基礎(chǔ)。熱量衡算的結(jié)果有助于工藝流程和設(shè)備的改進(jìn)，達(dá)到節(jié)約能源、降低生產(chǎn)成本的目的。第十九章工藝衡算二、熱量衡算的步驟對(duì)工廠的熱量街算，一般都把整個(gè)生產(chǎn)流程分開(kāi)逐個(gè)計(jì)算，以便簡(jiǎn)化計(jì)算過(guò)程，有利于指導(dǎo)工作和進(jìn)行生產(chǎn)控制。通常按下列步驟進(jìn)行：(1)畫(huà)出單元設(shè)備的物料流向和變化示意圖。第十九章工藝衡算二、熱量衡算的步驟

第十九章工藝衡算二、熱量衡算的步驟(3)合理確定計(jì)算基準(zhǔn)。取不同的基準(zhǔn)溫度，計(jì)算出的數(shù)據(jù)就不同；一般選擇—個(gè)設(shè)計(jì)溫度，而且每一物料的進(jìn)出口基堆必須一致。通常取0℃為基準(zhǔn)溫度進(jìn)行計(jì)算，這樣可以簡(jiǎn)化計(jì)算?；鶞?zhǔn)也可視計(jì)算需要任意確定，主要考慮盡量減少計(jì)算工作量而選擇恰當(dāng)?shù)幕?。例如可?00kg或1000kg原料，單位時(shí)間、每批進(jìn)料量等為基準(zhǔn)。第十九章工藝衡算二、熱量衡算的步驟(4)收集數(shù)據(jù)。主要收集已知物理量，工藝條件和有關(guān)物性的數(shù)據(jù)等，這些可以從專(zhuān)門(mén)的手冊(cè)中查閱，或依工廠的實(shí)際數(shù)據(jù)選定。(5)熱量計(jì)算。具體計(jì)算熱量應(yīng)運(yùn)用的公式和程序，可參閱物理化學(xué)的化學(xué)反應(yīng)熱計(jì)算及化工原理的傳熱計(jì)算等相關(guān)內(nèi)容。第十九章工藝衡算二、熱量衡算的步驟(6)計(jì)算設(shè)備熱負(fù)荷與冷卻劑消耗量。(7)將熱量衡算結(jié)果匯總，列成表格，對(duì)衡算結(jié)果進(jìn)行檢查和分析。第十九章工藝衡算三、計(jì)算實(shí)例30000t／a啤酒廠糖化車(chē)間熱量衡算下面就以二次煮出糖化法的糖化工藝為基準(zhǔn)來(lái)進(jìn)行糖化車(chē)間的熱量衡算。其工藝流程示意圖如圖4—6所示，其中的投料量為糖化一次的用料量。第十九章工藝衡算三、計(jì)算實(shí)例第十九章工藝衡算第十九章工藝衡算第十九章工藝衡算第十九章工藝衡算第十九章工藝衡算第十九章工藝衡算第十九章工藝衡算第十九章工藝衡算第十九章工藝衡算第十九章工藝衡算第十九章工藝衡算第十九章工藝衡算第十九章工藝衡算第十九章工藝衡算第十九章工藝衡算第十九章工藝衡算第十九章工藝衡算第十九章工藝衡算第十九章工藝衡算第三節(jié)

供水衡算第十九章工藝衡算一、概述發(fā)酵工廠生產(chǎn)工藝過(guò)程需要大量生產(chǎn)用水，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)設(shè)置多大的給水能力，要通過(guò)計(jì)算確定。習(xí)慣上采用“單位產(chǎn)品耗水量定額”來(lái)估算生產(chǎn)車(chē)間的用水量。但對(duì)同一產(chǎn)品而言，其單位產(chǎn)品的耗水量因地區(qū)不同，原料情況差異，工藝條件不同以及設(shè)備條件、生產(chǎn)能力、管理水平。工人素質(zhì)實(shí)際情況的不同而有較大幅度的變化，因此，此法只是較粗略的計(jì)算。第十九章工藝衡算一、概述為了使生產(chǎn)車(chē)間用水量能合理控制，節(jié)約用水，可按工藝流程的各個(gè)工序逐個(gè)進(jìn)行計(jì)算、通過(guò)給水平衡可為輸水管徑和水泵的選用提供依據(jù)。對(duì)于發(fā)酵工廠設(shè)計(jì)，水的平衡計(jì)算是十分重要的設(shè)計(jì)步驟。因?yàn)樗馑?、熱量衡算等工藝?jì)算以及設(shè)備的計(jì)算與選型、產(chǎn)品成本、技術(shù)經(jīng)濟(jì)等之間均有密切關(guān)系。此外，發(fā)酵生產(chǎn)的廢液排放量也與水的用量密切相關(guān)。第十九章工藝衡算二、計(jì)算實(shí)例年產(chǎn)5萬(wàn)噸12。P啤酒用水量計(jì)算1．糖化用水量每100kg混合原料糖化用水量420kg，混合原料每次