第六章设备的设计与选型

第六章设备的设计与选型一、概述二、专业设备的设计与选型三、通用设备的设计与选型四、非标准设备的设计第一节概述一、设备设计与选型的任务我们通常把发酵工厂所涉及的设备分为专业设备，通用设备和非标准设备。专业设备系指发酵罐，糖化锅等专业性较强，仅为发酵工厂所使用的设备；泵，风机等各行各业都可以使用的设备称为通用设备；非标准设备是指生产车间的贮藏罐，池子等设施。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。因此在设备的工艺设计和选型时应考虑如下原则：(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；(6)结构紧凑，尽量采用经过实践考验证明确实性优良的设备；(7)考虑生产波动与设备平衡，留有一定富裕量；(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，真空度）（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)设备所负担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（5）设备主要尺寸的确定（6）设备化工过程的计算（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要求不一样，所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。1)间歇操作设备生产能力数量和容积的设计计算1.1间歇操作设备生产能力的确定1.2间歇操作所需设备数量的确定1.3设备容积的计算1.4设备主要尺寸的计算2)连续操作设备生产能力，数量和容积的设计计算2.1生产能力的确定2.2设备容积的计算2.3设备数量的计算2.4设备主要尺寸计算第三节通用设备的设计与选型属于通用设备的内容很多，本节主要介绍液体输送设备，气体输送设备及固体输送设备的计算选型。一、液体输送设备选型液体输送设备，主要是各种类型的泵，当然还有如压力罐输送等设备，但以下讨论泵类1.1泵的分类和特点发酵工业使用最广泛的是离心泵，因为它体积小，效率高，运行可靠，控制方便。往复泵为容积式泵，它的流量与压头无关，调节往复泵的流量，可采用改变往复泵转速，改变冲程大小或采用支路调节的方法来实现。1.2泵的选择1.2.1泵的选择原则1)流量：设计发酵工厂的装置时，总要留有一定富裕能力a)装置的富余能力及装置内各设备能力的协调平衡b)工艺过程影响流量变化的范围2)扬程3)装置的有效汽蚀余量4)液面1.2.2泵的选择方法及步骤1)列出基本数据介质的物理性质、介质中所含固体颗粒直径和含量、介质中气体含量、操作条件、泵所在的位置情况2)确定流量及扬程流量、扬程、选择泵型、泵的性能核算、确定泵的几何安装高度、泵的轴功率、泵的材料与轴封、确定冷却水的耗量、选定电动机、确定泵的备用率和台数、泵的串联与并联、填写泵的规格表并作为依据二、气体输送设备选型气体输送设备与液体输送设备有许多相似之处。但是气体具有可压缩性，因此在气体输送过程中，当气体的压强发生变化时，其体积和温度也将随之发生变化，因此气体的输送涉及到热力学性质。2.1气体输送设备的类型和特点2.1.1气体输送设备的类型一般中小流量广泛采用活塞式，大流量则采用离心式输送设备2.1.2气体输送设备的特点发酵工业常用的气体输送设备为低压空气压缩机，送风机和真空泵。高压气体压缩机使用较少，仅在CO2和H2的回收方面使用下面简述常用气体输送设备的特点1)空气压缩机①涡轮式空压机②往复式空压机2)旋转压缩机3)送风机①离心式送风机②轴流式送风机4)真空泵现将发酵工业生产中常用的各种型式的真空泵介绍如下:4.1往复式真空泵4.2水环式真空泵4.3蒸汽喷射泵4.4水喷射真空泵三、固体输送设备选型在发酵工厂生产过程中，会遇到固体原料，中间产品和最终产品的输送问题。众所周知，固体物料的输送比流体输送困难得多。常用的固体输送设备分类如下：机械输送设备:1)带式输送机;2)斗士提升机;3)螺旋输送机，埋刮板输送机等;流体输送设备:1)气流输送设备;2)液体输送设备(一)机械输送设备1、带式输送机带式输送机的特点带式输送机又称皮带运输机，是各行业通用的运输设备，主要用于水平移送物料或有一定倾角的移动物料。2、螺旋输送机螺旋输送机又称搅龙，在发酵工厂常用以输送潮湿的或松散的物料。由于它密封性好，故常用于粉尘大的物料或同时用以输送和混料等场合。带式输送机螺旋输送机3、斗式提升机斗式提升机常用于将物料垂直提升到一定高度，以便使物料借重力自流加工。目前我国生产的斗式提升机的型式有D型，HL型，PL型。3、斗式提升机（二)气流输送气流输送比机械输送相同物料所消耗的能量要大得多，但是由于它有很多优点，故在发酵工业输送固体物料时仍有许多厂家使用。气流输送的主要优点1)采用负压进料，可实现风选，去除铁块，沙石等重杂质；2)输送系统封闭，防止物料损失，改善劳动环境；3)能较好地实现均匀定量输送，方便操作；4)设备投资费用较少；5)设备布置简捷、方便。四、通用设备选型注意事项1、液体输送设备关于泵的选型，前面已有详细叙述，在此针对发酵工厂的特殊性，提出几点要注意的问题。1.1泵的选型，首先应根据输送物料的特性和输送要求考虑，然后再根据输送流量，总扬程，并考虑泵的效率，选择具体型号。1.2对于间歇操作的泵选择时，注意在满足压头，耐腐蚀，防爆等方面要求的前提下，可能把生产能力选得大些，尽可能快地将物料输送完，尽快腾出设备，节约人力。1.3对于连续操作的泵，在考虑输送物料特性，压头，安全等方面要求的同时，则应选择流量略高于工艺要求的泵，以便留有调节余地，保证生产均衡进行。2、气体输送设备选型注意事项发酵工厂用于深层发酵的，如机械搅拌罐和各种新型生化反应器等的送风设备，主要是往复式空压机，涡轮压缩机。用于酵母培养和麦汁生产的设备主要是罗茨式和高压鼓风机；用于固体厚层通风培养，气流输送，气流干燥，气体输送的则是离心通风机。车间风换气，一般使用轴流式风机。连续操作的多有备用设备。3、固体输送设备选型注意事项3.1如无特殊需要，应尽量选用机械提升设备3.2皮带输送机，螺旋输送机，以水平输送为主，也可以有些升扬，但倾角不应大于20度，否则效率大大下降，甚至造成失误。3、固体输送设备选型注意事项3.1如无特殊需要，应尽量选用机械提升设备3.2皮带输送机，螺旋输送机，以水平输送为主，也可以有些升扬，但倾角不应大于20度，否则效率大大下降，甚至造成失误。第四节非标准设备的设计一、起贮存作用的罐、池(槽)设计二、起混合调量灭菌作用的非标准设备设计三、起计量作用的非标准设备设计