食品工厂设计 课件 第四章 设备选型

《食品工厂设计》第四章设备选型目录0.学习目标1.工艺流程与工艺设备的关系2.设备计算及选型的一般原则3.定型设备的计算和选型4.非定型设备的计算与选型5.食品工厂主要设备的选用6.案例学习目标（1）掌握食品工厂设计中设备选型与计算的原则；（2）掌握工艺流程与工艺设备的关系；（3）掌握设备的计算和选型。（4）学会撰写设备选型的报告（5）学会设备流程图绘制作业：(4)和（5）小问题你的选题生产能力是年最大产能吗？小问题你觉得产能跟什么有关系？一.工艺流程与工艺设备的关系设备的选型和工艺设计是食品工厂设计的主体，是工艺流程概念的正确体现，是整个生产赖以实现的主体工程。工艺是灵魂，设备是躯壳，工艺是战略高度考虑，设备是战术上实现战略。一.工艺流程与工艺设备的关系中芯国际利用DUV光刻机（正常生产25nm的芯片）开发N+2工艺制造7nm甚至5nm的芯片一.工艺流程与工艺设备的关系设备的选型和工艺设计，某种程度上是与工艺流程设计同时进行的。时间与效率设备的选型和工艺设计，具体的进行是在流程大体确定和工艺计算（物料、能量）进行之后才开始的。一、工艺流程与工艺设备的关系随着设备选型和定量设计的深入，设备的功能和要求已具体明确，可能对工艺流程提出一些更先进更合理的概念方案，提出一些更为先进或更简易的单元过程，并部分地修正工艺流程，使之更加完善。一、工艺流程与工艺设备的关系单效蒸发浓缩器反应罐加热的问题一、工艺流程与工艺设备的关系蛋白肽的生产制备微生物超标问题贮罐及前置工艺的优化是否连续化生产喷塔的停机检修问题一.工艺流程与工艺设备的关系

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。并据此1.着手进行车间布置设计；2.为下一步施工图设计以及其他非工艺设计项目（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；3.为设备的制作、订购等提供必要的资料。（看案例）二.设备计算及选型的一般原则食品工厂的生产设备总体上可以分为两类：

标准设备或定型设备

非标准设备或非定型设备二.设备计算及选型的一般原则什么是标准设备呢？二.设备计算及选型的一般原则

标准设备

是专业设备厂家成批成系列生产的设备，有产品目录或

产品样本手册，有各种规格型号和不同的生产厂家；

设备计算和选型的任务是根据工艺要求，计算并选择某种型号的设备，直接列表，以便定货。来个视频吧二.设备计算及选型的一般原则什么是非标准设备呢？二.设备计算及选型的一般原则

非标准设备

是需要专门设计和制作的特殊设备，非标准设备计算和选型就是根据工艺要求，通过工艺计算，提出设备的形式、材料、尺寸和其他一些要求，再由设备专业进行机械设计，由设备制造厂制造。

在非标准设备设计时，也应尽量采用已经标准化了的图纸。二.设备计算及选型的一般原则为什么在非标准设备设计时，也应尽量采用已经标准化了的图纸？二.设备计算及选型的一般原则☆1、合理性设备必须满足工艺一般要求，设备与工艺流程、生产规模、工艺操作条件、工艺控制水平相适应，又能充分发挥设备的能力。满地甜不辣的故事二.设备计算及选型的一般原则☆2、先进性要求设备运转可靠性、自控水平、生产能力、转化率、收率、效率要尽可能达到先进水平。二.设备计算及选型的一般原则☆新旧动能转换发展经济学概念。即通过新模式代替旧模式，新业态代替旧业态，新技术代替旧技术，新材料新能源代替旧材料旧能源。实现产业升级，实现数量增长型向质量增长型、外延增长型向内涵增长型、劳动密集型向知识密集型经济增长方式转变。二.设备计算及选型的一般原则3、安全性

要求安全可靠，操作稳定、无事故隐患，对工艺和建筑、地基、厂房等无苛刻要求；

工人在操作时，劳动强度低，尽量避免高温、高压、高空作业，尽量不用有毒有害的设备附件、附料。超高压设备冷杀菌一个不完美的发酵车间二.设备计算及选型的一般原则4、经济性

设备投资少，易于加工、维修、更新，没有特殊的维护要求，运行费用低；

引用先进设备，亦应反复对比报价，参考设备性能，考虑是否易于被国内消化吸收和改进利用，避免盲目性。二.设备计算及选型的一般原则设备计算和选型是根据物料衡算和热量衡算。设备选型又是工艺设计和设备布置的基础，还为配电、水、汽用量计算提供依据。设备选型的好坏对保证产品质量、生产稳定运行都至关重要，要认真地进行设计。三.定型设备的计算和选型在选择定型设备时，必须充分考虑工艺要求和各种定型设备的规格型号、性能、技术特性与使用条件，在选择设备时，一般先确定类型，再考虑规格。三.定型设备的计算和选型（一）主要定型设备的选择和计算在进行工艺设计时，这些设备只需根据工艺要求和产量选择合适的型号，或计算确定所需的台数。在选用定型产品时，可根据下式算出所需选用设备的台数：

N=G/g式中

G—由物料衡算得知某工序的物料处理量，t/d。g—由产品目录查知某设备的生产能力，t/d。三.定型设备的计算和选型（二）辅助定型设备的选择辅助设备是协助主要设备完成工作的设备。如电机、泵、输送设备、计量设备等。应根据不同的工艺要求进行选择。不可忽略的细节！！！三.定型设备的计算和选型一点小插曲关于作业看一下往年做得比较好的设备流程图三.定型设备的计算和选型1.电机功率匹配留有余量辅助定型设备的选择三.定型设备的计算和选型2.物料输送设备液体物料输送设备气体物料输送、压缩、制冷设备——固体物料输送设备——辅助定型设备的选择泵风机、压缩机、真空泵、制冷机给料机械设备、气流输送设备三.定型设备的计算和选型1.固体输送设备固体输送设备由于其用途和功能不同，又可分为带式输送机、斗式输送机和螺旋输送机等。（1）带式输送机带式输送机是食品厂中应用最广的一种连续输送机械。它常用于块状，颗粒状等物料及整件物料进行水平方向或倾斜方向运送。同时，还可用作拣选工作台、清洗和预处理操作台等。如在罐头厂，该机械常用在原料预处理、拣选，装填各工段以及成品包装仓库等处。

形式：固定式、移动式。特点：输送量大，动力消耗少，运转连续，工作平稳，输送距离大。组成：输送带、滚筒、料斗、支辊、卸料装置、驱动装置。三.定型设备的计算和选型三.定型设备的计算和选型（2）斗式升送机在食品厂连续化生产中，该机械用于需要在不同高度来装运物料，使物料由一台机械运送到另一台机械上，或由地面运送到楼上等。功能：垂直提升粉粒体、小块状物料。特点：提升高度大，占地面积小，密封好。组成：由牵引带、料斗、张紧装置、机壳及装卸装置构成。料斗：有底、无底；牵引带：平皮带、链条。三.定型设备的计算和选型三.定型设备的计算和选型（3）螺旋输送机又称绞龙，有输送、搅拌、混合作用。功能：水平输送、倾斜输送、垂直输送。特点：结构紧凑，卸料简单，密封性好，动力消耗大，对物料破碎作用大，对过载敏感，输送距离短。水平螺旋输送机由轴、叶片、机壳、端轴承、中间轴承和端板等组成。螺旋：左旋、右旋、单头、双头、三头；叶片：实体、带式、浆型；轴承：端轴承、中间轴承；机壳：槽身、端板、盖板、进出料口。三.定型设备的计算和选型三.定型设备的计算和选型液体输送设备在液体输送设备中，常用的有流送槽、真空吸料装置和泵等。（1）流送槽

流送槽是属于水力输送物料的装置，用于把原料从堆放场送到清洗机或预煮机中，适用于蕃茄、蘑菇、菠萝和其他块茎类原料的输送。（2）真空吸料装置

这是一种简易的流体输送方法。只要厂内有真空系统，除了可以对流体进行短距离输送及提升一定的高度之外，如果原有输送装置是密闭的，还可以直接利用这些设备进行真空吸料，不需增添其他设备。对于果酱，蕃茄酱等或带有固体块料的物料（如桔囊等），尤为适宜。三.定型设备的计算和选型三.定型设备的计算和选型泵类在食品厂常用的泵有离心泵，螺杆泵、齿轮泵等。离心奶泵：在食品厂用于液体的输送，在乳品厂应用尤为广泛，其工作原理和用途，与一般离心泵相同，其不同之处是凡与液体接触部分，均由不锈钢制造，确保食品卫生，故又称卫生泵。离心泵的优点：①实现连续地液体输送。②传动结构简单，一般采取二极或四极的电动机直联。③液体输出量可任意调节。④操作维修清洗容易。离心泵的缺点：①泵的安装要求低于液体贮槽出口之处或预先灌水，因为必须保证泵体内及吸液管内充满液体才能正常运行。②操作不妥或设计不善时，易引起泡沫现象。三.定型设备的计算和选型三.定型设备的计算和选型液体输送设备

齿轮泵亦属于回转容积式泵。主要用于输送粘稠液体,有外、内啮合泵，正齿轮泵，斜齿、人字形齿轮泵。齿轮泵采用耐腐蚀材料如尼龙、不锈钢等制成，其结构简单、重量轻、能自吸、工作可靠，应用范围较广。但流量及压力有脉动，且噪声大，所输送的液体必须具有润滑性，以免齿轮磨损。如油类、糖浆等。三.定型设备的计算和选型三.定型设备的计算和选型液体输送设备螺杆泵是一种回转容积式泵，是利用一根或数根螺杆的相互啮合使空间容积发生变化来输送液体。目前，食品厂中大多是单螺杆卧式泵，用于高粘稠液体及带有固体物料的酱体输送。如在蕃茄酱连续生产流水线上常采用此泵。三.定型设备的计算和选型三.定型设备的计算和选型辅助定型设备的选择三.定型设备的计算和选型通风机鼓风机压缩机真空泵通风机低压离心通风机风压≤1kPa中压离心通风机风压1kPa~3kPa高压离心通风机风压3kPa~15kPa三.定型设备的计算和选型鼓风机旋转式（罗茨鼓风机）离心式（离心鼓风）鼓风机输送介质以清洁空气、清洁煤气、二氧化硫及其他惰性气体为主。也可按需生产输送其他易燃、易爆、易蚀、有毒及特殊气体三.定型设备的计算和选型压缩机空气压缩机是气源装置中的主体，其是将原动机的机械能转换成气体压力能的装置，是压缩空气的气压发生装置。发酵罐、喷塔、气缸。。。1、可以作为动力用，机械与风动工具，以及控制仪表与自动化装置等；2、压缩气体用于制冷和气体分离，气体经压缩、冷却、膨胀而液化，用于人工制冷；3、压缩气体用于合成及聚合在化学工业中，某些气体经压缩机提高压力后有利于合成及聚合；4、气体输送压缩机还用于气体的管道输送和装瓶。用途：三.定型设备的计算和选型压缩机容积式往复式（活塞式、膜式）回转式（滑片式、螺杆式、转子式）速度式轴流式离心式混流式三.定型设备的计算和选型活塞式空气压缩机（1）中小型活塞式机类型

a）L型、V型、W型、卧式、立式等

b）水冷式、空冷式、单级、多级等（2）工作原理（3）技术指标：排气量、排气压力、进出口气体温度、冷却水用量、功率等三.定型设备的计算和选型工作时，主轴带动叶轮旋转，空气自轴进入以很高速度被离心力甩出叶轮，进入流通面积慢慢扩大的扩压器中，时气体的速度降低而压力提高螺杆式空气压缩机依靠螺旋形转子相互啮合而进行气体压缩的。在∞形汽缸中平行放置两个高速回转、按一定转动比相互啮合的螺旋形转子，形成进气、压缩和排气过程。离心式空气压缩机螺杆式空气压缩机三.定型设备的计算和选型制冷机（1）活塞式制冷机：应用范围广、高速、热效率高等优点，缺点是结构复杂、运行稳定性差（2）离心式制冷机：转速高、制冷量大、运行平稳、经济等。缺点是效率低于活塞式制冷机（3）螺杆式制冷机：与活塞式制冷机比，结构简单，体积小、单机压缩比大等（4）溴化锂吸收式制冷机：主要用于空气调节制冷，结构简单、运行平稳、易于自动化（5）氨吸收式制冷机：适用于有余热或廉价燃料且要求冷却水温度度低，水源充足的地区三.定型设备的计算和选型固体搬运及粉碎设备A.起重设备吊钩、手拉葫芦、电动葫芦、电动单梁起重机等，指标有:跨度、最大起重量、运行速度等。B.仓储设备叉式装卸车、手动液压装卸车、圆筒搬运车、液压升降台等，指标：起重重量、升高高度、空载行走速度等。C.运输设备移动式皮带输送机、气垫式输送机、螺旋输送机、载货电梯等三.定型设备的计算和选型固体搬运及粉碎设备D.给料设备

电磁振动给料机、振动漏斗等，技术指标：进料尺寸、激振电动机型号与功率、激振力等E.破碎设备

粗碎颚式破碎机、环锤式破碎机、锤式破碎机等。技术指标：最大进料力度、排料力度、公称排料口处理能力、电机型号功率。F.计量包装设备台秤、地磅、配料秤、自动秤量机等三.定型设备的计算和选型辅助定型设备的选择

（一）泵的选用与设计

1、确定泵型

2、确定泵的流量和扬程三.定型设备的计算和选型辅助定型设备的选择

①流量的确定和计算

②扬程的确定和计算

③确定泵的安装高度

④确定泵的台数和备用率

⑤校核泵的轴功率

⑥确定冷却水或驱动蒸汽的耗用量

⑦选用电动机

⑧填写选泵规格表三.定型设备的计算和选型压缩机的选择A.选用原则(1)排气量、进排气温度、压力以及流体等参数(2)各种压缩机常用气量压力范围(3)空气含湿量(4)吸气量和吸气状态三.定型设备的计算和选型离心式压缩机的选择（1）图表选型通过厂家提供的曲线图选择型号和功率计算（2）估算法选型计算的数据有：气体常数、绝热指数、压缩指数、进口气体实际流量、总压缩比、转速、轴功率等三.定型设备的计算和选型活塞式压缩机的选择（1）一般原则技术参数选择和结构参数选择，满足工艺要求、气体物性要求（2）选型基本数据气体性质和吸气状态生产规模或流程需要总供气量流程需要排气压力排气温度（3）化工特殊介质使用压缩机的选择三.定型设备的计算和选型

（二）容器类设备的设计

贮存物料，如贮罐、计量罐、高位罐等；

进行物理过程，如换热器、蒸发器、蒸馏塔等；

进行化学反应，如中和锅、皂化锅、氢化釜、酸化锅等；

尺寸大小不一、形状结构各不相同、内部构架形式更是多种多样，归为容器类。三.定型设备的计算和选型A.立式贮罐平底平盖系列、平底锥系列底90°无折边锥形底平盖系列、立式球形封头系列90°折边锥形底、椭圆形盖系列、立式椭圆封头系列以上系列适用非易燃易爆、非剧毒化工液体三.定型设备的计算和选型B.卧式贮罐卧式无折边球形封头系列：适用非易燃易爆、非剧毒化工液体。P≤0.07MPa卧式有折边球形封头系列：化工液体。P=0.25~4.0MPa三.定型设备的计算和选型1

容器设计的一般流程

①汇集工艺设计数据；

②选择容器材料；

③容器形式的选用；

④容积计算；

⑤确定贮罐基本尺寸；

⑥选择标准型号；

⑦开口和支座

⑧绘制设备草图（条件图）三.定型设备的计算和选型2、内压套筒的设计3、外牙圆筒的设计4、封头设计5、法兰联接6、容器的支座7、容器的开孔与附件①容器的开孔和补强②容器的接管口③人孔、手孔和视镜三.定型设备的计算和选型8、容器的设计程序

①确定工艺尺寸

②根据所贮液体的性质，合理选择材料

③确定筒体和封头的壁厚

④确定人孔及接口管、法兰等容器的附件

⑤选用支座

⑥绘制容器总装图三.定型设备的计算和选型B.容积设计依据：物料流量贮存时间（考虑a：原料来源和运输方法b：使用场合）C.贮罐尺寸的确定定型设备根据手册查出标准化设备非标准设备考虑装料系数Ф的高径比H：D三.定型设备的计算和选型可以按照容器容积使用效率100%来进行选型吗？为什么三.定