食品工廠設計 課件 第四章 設備選型

《食品工廠設計》第四章設備選型目錄0.學習目標1.工藝流程與工藝設備的關系2.設備計算及選型的一般原則3.定型設備的計算和選型4.非定型設備的計算與選型5.食品工廠主要設備的選用6.案例學習目標（1）掌握食品工廠設計中設備選型與計算的原則；（2）掌握工藝流程與工藝設備的關系；（3）掌握設備的計算和選型。（4）學會撰寫設備選型的報告（5）學會設備流程圖繪制作業(yè)：(4)和（5）小問題你的選題生產(chǎn)能力是年最大產(chǎn)能嗎？小問題你覺得產(chǎn)能跟什么有關系？一.工藝流程與工藝設備的關系設備的選型和工藝設計是食品工廠設計的主體，是工藝流程概念的正確體現(xiàn)，是整個生產(chǎn)賴以實現(xiàn)的主體工程。工藝是靈魂，設備是軀殼，工藝是戰(zhàn)略高度考慮，設備是戰(zhàn)術上實現(xiàn)戰(zhàn)略。一.工藝流程與工藝設備的關系中芯國際利用DUV光刻機（正常生產(chǎn)25nm的芯片）開發(fā)N+2工藝制造7nm甚至5nm的芯片一.工藝流程與工藝設備的關系設備的選型和工藝設計，某種程度上是與工藝流程設計同時進行的。時間與效率設備的選型和工藝設計，具體的進行是在流程大體確定和工藝計算（物料、能量）進行之后才開始的。一、工藝流程與工藝設備的關系隨著設備選型和定量設計的深入，設備的功能和要求已具體明確，可能對工藝流程提出一些更先進更合理的概念方案，提出一些更為先進或更簡易的單元過程，并部分地修正工藝流程，使之更加完善。一、工藝流程與工藝設備的關系單效蒸發(fā)濃縮器反應罐加熱的問題一、工藝流程與工藝設備的關系蛋白肽的生產(chǎn)制備微生物超標問題貯罐及前置工藝的優(yōu)化是否連續(xù)化生產(chǎn)噴塔的停機檢修問題一.工藝流程與工藝設備的關系

設備工藝設計與選型的任務是在工藝計算的基礎上，確定車間內(nèi)所有工藝設備的臺數(shù)、型式和主要尺寸。并據(jù)此1.著手進行車間布置設計；2.為下一步施工圖設計以及其他非工藝設計項目（設備的機械設計、土建、供電、儀表控制設計等）提供足夠的有關條件；3.為設備的制作、訂購等提供必要的資料。（看案例）二.設備計算及選型的一般原則食品工廠的生產(chǎn)設備總體上可以分為兩類：

標準設備或定型設備

非標準設備或非定型設備二.設備計算及選型的一般原則什么是標準設備呢？二.設備計算及選型的一般原則

標準設備

是專業(yè)設備廠家成批成系列生產(chǎn)的設備，有產(chǎn)品目錄或

產(chǎn)品樣本手冊，有各種規(guī)格型號和不同的生產(chǎn)廠家；

設備計算和選型的任務是根據(jù)工藝要求，計算并選擇某種型號的設備，直接列表，以便定貨。來個視頻吧二.設備計算及選型的一般原則什么是非標準設備呢？二.設備計算及選型的一般原則

非標準設備

是需要專門設計和制作的特殊設備，非標準設備計算和選型就是根據(jù)工藝要求，通過工藝計算，提出設備的形式、材料、尺寸和其他一些要求，再由設備專業(yè)進行機械設計，由設備制造廠制造。

在非標準設備設計時，也應盡量采用已經(jīng)標準化了的圖紙。二.設備計算及選型的一般原則為什么在非標準設備設計時，也應盡量采用已經(jīng)標準化了的圖紙？二.設備計算及選型的一般原則☆1、合理性設備必須滿足工藝一般要求，設備與工藝流程、生產(chǎn)規(guī)模、工藝操作條件、工藝控制水平相適應，又能充分發(fā)揮設備的能力。滿地甜不辣的故事二.設備計算及選型的一般原則☆2、先進性要求設備運轉可靠性、自控水平、生產(chǎn)能力、轉化率、收率、效率要盡可能達到先進水平。二.設備計算及選型的一般原則☆新舊動能轉換發(fā)展經(jīng)濟學概念。即通過新模式代替舊模式，新業(yè)態(tài)代替舊業(yè)態(tài)，新技術代替舊技術，新材料新能源代替舊材料舊能源。實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)升級，實現(xiàn)數(shù)量增長型向質量增長型、外延增長型向內(nèi)涵增長型、勞動密集型向知識密集型經(jīng)濟增長方式轉變。二.設備計算及選型的一般原則3、安全性

要求安全可靠，操作穩(wěn)定、無事故隱患，對工藝和建筑、地基、廠房等無苛刻要求；

工人在操作時，勞動強度低，盡量避免高溫、高壓、高空作業(yè)，盡量不用有毒有害的設備附件、附料。超高壓設備冷殺菌一個不完美的發(fā)酵車間二.設備計算及選型的一般原則4、經(jīng)濟性

設備投資少，易于加工、維修、更新，沒有特殊的維護要求，運行費用低；

引用先進設備，亦應反復對比報價，參考設備性能，考慮是否易于被國內(nèi)消化吸收和改進利用，避免盲目性。二.設備計算及選型的一般原則設備計算和選型是根據(jù)物料衡算和熱量衡算。設備選型又是工藝設計和設備布置的基礎，還為配電、水、汽用量計算提供依據(jù)。設備選型的好壞對保證產(chǎn)品質量、生產(chǎn)穩(wěn)定運行都至關重要，要認真地進行設計。三.定型設備的計算和選型在選擇定型設備時，必須充分考慮工藝要求和各種定型設備的規(guī)格型號、性能、技術特性與使用條件，在選擇設備時，一般先確定類型，再考慮規(guī)格。三.定型設備的計算和選型（一）主要定型設備的選擇和計算在進行工藝設計時，這些設備只需根據(jù)工藝要求和產(chǎn)量選擇合適的型號，或計算確定所需的臺數(shù)。在選用定型產(chǎn)品時，可根據(jù)下式算出所需選用設備的臺數(shù)：

N=G/g式中

G—由物料衡算得知某工序的物料處理量，t/d。g—由產(chǎn)品目錄查知某設備的生產(chǎn)能力，t/d。三.定型設備的計算和選型（二）輔助定型設備的選擇輔助設備是協(xié)助主要設備完成工作的設備。如電機、泵、輸送設備、計量設備等。應根據(jù)不同的工藝要求進行選擇。不可忽略的細節(jié)?。?！三.定型設備的計算和選型一點小插曲關于作業(yè)看一下往年做得比較好的設備流程圖三.定型設備的計算和選型1.電機功率匹配留有余量輔助定型設備的選擇三.定型設備的計算和選型2.物料輸送設備液體物料輸送設備氣體物料輸送、壓縮、制冷設備——固體物料輸送設備——輔助定型設備的選擇泵風機、壓縮機、真空泵、制冷機給料機械設備、氣流輸送設備三.定型設備的計算和選型1.固體輸送設備固體輸送設備由于其用途和功能不同，又可分為帶式輸送機、斗式輸送機和螺旋輸送機等。（1）帶式輸送機帶式輸送機是食品廠中應用最廣的一種連續(xù)輸送機械。它常用于塊狀，顆粒狀等物料及整件物料進行水平方向或傾斜方向運送。同時，還可用作揀選工作臺、清洗和預處理操作臺等。如在罐頭廠，該機械常用在原料預處理、揀選，裝填各工段以及成品包裝倉庫等處。

形式：固定式、移動式。特點：輸送量大，動力消耗少，運轉連續(xù)，工作平穩(wěn)，輸送距離大。組成：輸送帶、滾筒、料斗、支輥、卸料裝置、驅動裝置。三.定型設備的計算和選型三.定型設備的計算和選型（2）斗式升送機在食品廠連續(xù)化生產(chǎn)中，該機械用于需要在不同高度來裝運物料，使物料由一臺機械運送到另一臺機械上，或由地面運送到樓上等。功能：垂直提升粉粒體、小塊狀物料。特點：提升高度大，占地面積小，密封好。組成：由牽引帶、料斗、張緊裝置、機殼及裝卸裝置構成。料斗：有底、無底；牽引帶：平皮帶、鏈條。三.定型設備的計算和選型三.定型設備的計算和選型（3）螺旋輸送機又稱絞龍，有輸送、攪拌、混合作用。功能：水平輸送、傾斜輸送、垂直輸送。特點：結構緊湊，卸料簡單，密封性好，動力消耗大，對物料破碎作用大，對過載敏感，輸送距離短。水平螺旋輸送機由軸、葉片、機殼、端軸承、中間軸承和端板等組成。螺旋：左旋、右旋、單頭、雙頭、三頭；葉片：實體、帶式、漿型；軸承：端軸承、中間軸承；機殼：槽身、端板、蓋板、進出料口。三.定型設備的計算和選型三.定型設備的計算和選型液體輸送設備在液體輸送設備中，常用的有流送槽、真空吸料裝置和泵等。（1）流送槽

流送槽是屬于水力輸送物料的裝置，用于把原料從堆放場送到清洗機或預煮機中，適用于蕃茄、蘑菇、菠蘿和其他塊莖類原料的輸送。（2）真空吸料裝置

這是一種簡易的流體輸送方法。只要廠內(nèi)有真空系統(tǒng)，除了可以對流體進行短距離輸送及提升一定的高度之外，如果原有輸送裝置是密閉的，還可以直接利用這些設備進行真空吸料，不需增添其他設備。對于果醬，蕃茄醬等或帶有固體塊料的物料（如桔囊等），尤為適宜。三.定型設備的計算和選型三.定型設備的計算和選型泵類在食品廠常用的泵有離心泵，螺桿泵、齒輪泵等。離心奶泵：在食品廠用于液體的輸送，在乳品廠應用尤為廣泛，其工作原理和用途，與一般離心泵相同，其不同之處是凡與液體接觸部分，均由不銹鋼制造，確保食品衛(wèi)生，故又稱衛(wèi)生泵。離心泵的優(yōu)點：①實現(xiàn)連續(xù)地液體輸送。②傳動結構簡單，一般采取二極或四極的電動機直聯(lián)。③液體輸出量可任意調節(jié)。④操作維修清洗容易。離心泵的缺點：①泵的安裝要求低于液體貯槽出口之處或預先灌水，因為必須保證泵體內(nèi)及吸液管內(nèi)充滿液體才能正常運行。②操作不妥或設計不善時，易引起泡沫現(xiàn)象。三.定型設備的計算和選型三.定型設備的計算和選型液體輸送設備

齒輪泵亦屬于回轉容積式泵。主要用于輸送粘稠液體,有外、內(nèi)嚙合泵，正齒輪泵，斜齒、人字形齒輪泵。齒輪泵采用耐腐蝕材料如尼龍、不銹鋼等制成，其結構簡單、重量輕、能自吸、工作可靠，應用范圍較廣。但流量及壓力有脈動，且噪聲大，所輸送的液體必須具有潤滑性，以免齒輪磨損。如油類、糖漿等。三.定型設備的計算和選型三.定型設備的計算和選型液體輸送設備螺桿泵是一種回轉容積式泵，是利用一根或數(shù)根螺桿的相互嚙合使空間容積發(fā)生變化來輸送液體。目前，食品廠中大多是單螺桿臥式泵，用于高粘稠液體及帶有固體物料的醬體輸送。如在蕃茄醬連續(xù)生產(chǎn)流水線上常采用此泵。三.定型設備的計算和選型三.定型設備的計算和選型輔助定型設備的選擇三.定型設備的計算和選型通風機鼓風機壓縮機真空泵通風機低壓離心通風機風壓≤1kPa中壓離心通風機風壓1kPa~3kPa高壓離心通風機風壓3kPa~15kPa三.定型設備的計算和選型鼓風機旋轉式（羅茨鼓風機）離心式（離心鼓風）鼓風機輸送介質以清潔空氣、清潔煤氣、二氧化硫及其他惰性氣體為主。也可按需生產(chǎn)輸送其他易燃、易爆、易蝕、有毒及特殊氣體三.定型設備的計算和選型壓縮機空氣壓縮機是氣源裝置中的主體，其是將原動機的機械能轉換成氣體壓力能的裝置，是壓縮空氣的氣壓發(fā)生裝置。發(fā)酵罐、噴塔、氣缸。。。1、可以作為動力用，機械與風動工具，以及控制儀表與自動化裝置等；2、壓縮氣體用于制冷和氣體分離，氣體經(jīng)壓縮、冷卻、膨脹而液化，用于人工制冷；3、壓縮氣體用于合成及聚合在化學工業(yè)中，某些氣體經(jīng)壓縮機提高壓力后有利于合成及聚合；4、氣體輸送壓縮機還用于氣體的管道輸送和裝瓶。用途：三.定型設備的計算和選型壓縮機容積式往復式（活塞式、膜式）回轉式（滑片式、螺桿式、轉子式）速度式軸流式離心式混流式三.定型設備的計算和選型活塞式空氣壓縮機（1）中小型活塞式機類型

a）L型、V型、W型、臥式、立式等

b）水冷式、空冷式、單級、多級等（2）工作原理（3）技術指標：排氣量、排氣壓力、進出口氣體溫度、冷卻水用量、功率等三.定型設備的計算和選型工作時，主軸帶動葉輪旋轉，空氣自軸進入以很高速度被離心力甩出葉輪，進入流通面積慢慢擴大的擴壓器中，時氣體的速度降低而壓力提高螺桿式空氣壓縮機依靠螺旋形轉子相互嚙合而進行氣體壓縮的。在∞形汽缸中平行放置兩個高速回轉、按一定轉動比相互嚙合的螺旋形轉子，形成進氣、壓縮和排氣過程。離心式空氣壓縮機螺桿式空氣壓縮機三.定型設備的計算和選型制冷機（1）活塞式制冷機：應用范圍廣、高速、熱效率高等優(yōu)點，缺點是結構復雜、運行穩(wěn)定性差（2）離心式制冷機：轉速高、制冷量大、運行平穩(wěn)、經(jīng)濟等。缺點是效率低于活塞式制冷機（3）螺桿式制冷機：與活塞式制冷機比，結構簡單，體積小、單機壓縮比大等（4）溴化鋰吸收式制冷機：主要用于空氣調節(jié)制冷，結構簡單、運行平穩(wěn)、易于自動化（5）氨吸收式制冷機：適用于有余熱或廉價燃料且要求冷卻水溫度度低，水源充足的地區(qū)三.定型設備的計算和選型固體搬運及粉碎設備A.起重設備吊鉤、手拉葫蘆、電動葫蘆、電動單梁起重機等，指標有:跨度、最大起重量、運行速度等。B.倉儲設備叉式裝卸車、手動液壓裝卸車、圓筒搬運車、液壓升降臺等，指標：起重重量、升高高度、空載行走速度等。C.運輸設備移動式皮帶輸送機、氣墊式輸送機、螺旋輸送機、載貨電梯等三.定型設備的計算和選型固體搬運及粉碎設備D.給料設備

電磁振動給料機、振動漏斗等，技術指標：進料尺寸、激振電動機型號與功率、激振力等E.破碎設備

粗碎顎式破碎機、環(huán)錘式破碎機、錘式破碎機等。技術指標：最大進料力度、排料力度、公稱排料口處理能力、電機型號功率。F.計量包裝設備臺秤、地磅、配料秤、自動秤量機等三.定型設備的計算和選型輔助定型設備的選擇

（一）泵的選用與設計

1、確定泵型

2、確定泵的流量和揚程三.定型設備的計算和選型輔助定型設備的選擇

①流量的確定和計算

②揚程的確定和計算

③確定泵的安裝高度

④確定泵的臺數(shù)和備用率

⑤校核泵的軸功率

⑥確定冷卻水或驅動蒸汽的耗用量

⑦選用電動機

⑧填寫選泵規(guī)格表三.定型設備的計算和選型壓縮機的選擇A.選用原則(1)排氣量、進排氣溫度、壓力以及流體等參數(shù)(2)各種壓縮機常用氣量壓力范圍(3)空氣含濕量(4)吸氣量和吸氣狀態(tài)三.定型設備的計算和選型離心式壓縮機的選擇（1）圖表選型通過廠家提供的曲線圖選擇型號和功率計算（2）估算法選型計算的數(shù)據(jù)有：氣體常數(shù)、絕熱指數(shù)、壓縮指數(shù)、進口氣體實際流量、總壓縮比、轉速、軸功率等三.定型設備的計算和選型活塞式壓縮機的選擇（1）一般原則技術參數(shù)選擇和結構參數(shù)選擇，滿足工藝要求、氣體物性要求（2）選型基本數(shù)據(jù)氣體性質和吸氣狀態(tài)生產(chǎn)規(guī)?；蛄鞒绦枰偣饬苛鞒绦枰艢鈮毫ε艢鉁囟龋?）化工特殊介質使用壓縮機的選擇三.定型設備的計算和選型

（二）容器類設備的設計

貯存物料，如貯罐、計量罐、高位罐等；

進行物理過程，如換熱器、蒸發(fā)器、蒸餾塔等；

進行化學反應，如中和鍋、皂化鍋、氫化釜、酸化鍋等；

尺寸大小不一、形狀結構各不相同、內(nèi)部構架形式更是多種多樣，歸為容器類。三.定型設備的計算和選型A.立式貯罐平底平蓋系列、平底錐系列底90°無折邊錐形底平蓋系列、立式球形封頭系列90°折邊錐形底、橢圓形蓋系列、立式橢圓封頭系列以上系列適用非易燃易爆、非劇毒化工液體三.定型設備的計算和選型B.臥式貯罐臥式無折邊球形封頭系列：適用非易燃易爆、非劇毒化工液體。P≤0.07MPa臥式有折邊球形封頭系列：化工液體。P=0.25~4.0MPa三.定型設備的計算和選型1

容器設計的一般流程

①匯集工藝設計數(shù)據(jù)；

②選擇容器材料；

③容器形式的選用；

④容積計算；

⑤確定貯罐基本尺寸；

⑥選擇標準型號；

⑦開口和支座

⑧繪制設備草圖（條件圖）三.定型設備的計算和選型2、內(nèi)壓套筒的設計3、外牙圓筒的設計4、封頭設計5、法蘭聯(lián)接6、容器的支座7、容器的開孔與附件①容器的開孔和補強②容器的接管口③人孔、手孔和視鏡三.定型設備的計算和選型8、容器的設計程序

①確定工藝尺寸

②根據(jù)所貯液體的性質，合理選擇材料

③確定筒體和封頭的壁厚

④確定人孔及接口管、法蘭等容器的附件

⑤選用支座

⑥繪制容器總裝圖三.定型設備的計算和選型B.容積設計依據(jù)：物料流量貯存時間（考慮a：原料來源和運輸方法b：使用場合）C.貯罐尺寸的確定定型設備根據(jù)手冊查出標準化設備非標準設備考慮裝料系數(shù)Ф的高徑比H：D三.定型設備的計算和選型可以按照容器容積使用效率100%來進行選型嗎？為什么三.定