《食品工廠設(shè)計》課件12-3-6

1、第七節(jié) 生產(chǎn)車間水、汽用量的估算一、用水量計算的意義 食品生產(chǎn)中，水是必不可少的物料。因為食品生產(chǎn)過程涉及的物理方法和生化反應(yīng)，都必須有水的存在,不管是原料的預(yù)處理、加熱、殺菌、冷卻、培養(yǎng)基的制備、設(shè)備和食品生產(chǎn)車間的清洗等都需要大量的水?？梢哉f，沒有水食品生產(chǎn)就無法進行。在食品加工中，無論是原料的預(yù)處理、蒸煮、糖化等過程，都有原料的最佳配比、物料濃度范圍，故加水量必須嚴格控制。所以，對于食品生產(chǎn)來說，供水衡算，即根據(jù)不同食品生產(chǎn)中對水的不同需求，進行用水量的計算，是十分重要的，并且與物料衡算、熱量衡算等工藝計算以及設(shè)備的計算和選型、產(chǎn)品成本、技術(shù)經(jīng)濟等均有密切關(guān)系。 1確定生產(chǎn)車間水、汽用量

2、是工藝設(shè)計人員在給水工程設(shè)計中的任務(wù)。食品工廠生產(chǎn)車間用水、用汽量的多少是隨產(chǎn)品種類而異。生產(chǎn)車間用水包括以下部分： 1.工藝過程用水 2.產(chǎn)品本身用水 3.清潔車間用水2生產(chǎn)車間用汽包括以下部分： 1.工藝過程用汽 2.清潔車間用汽生產(chǎn)車間用水、用汽量的估算方法一般有兩種： 1.按“單位產(chǎn)品耗水、耗汽量定額”來估算 2.用計算法來估算3一、按“單位產(chǎn)品耗水、耗汽量定額”來估算優(yōu)點：計算方法簡單缺點：我國目前常缺乏具體和確切的技術(shù)經(jīng)濟指標，用這種方法來計算只能看作是粗略的估算。大家都知道，一個食品廠，往往同時生產(chǎn)幾種產(chǎn)品，而各種產(chǎn)品生產(chǎn)過程中缺乏對水汽耗量的計算，一般是按月所耗水、耗汽量分攤到

3、各產(chǎn)品中去。由于攤派方式不同，其定額指標亦不相同。4表1 部分食品的單位耗水量表5造成單位產(chǎn)品耗水、耗汽量定額不同的原因：1.攤派方式不同，其定額指標亦不相同2.地區(qū)的不同3.原料品種的不同4.設(shè)備條件的不同5.生產(chǎn)能力的不同6.管理水平不同、工人素質(zhì)不同 由于以上原因，造成單位產(chǎn)品耗水、耗汽量差別很大，我們在設(shè)計時，要注意收集這些指標。6收集這些指標的途徑：1.查閱資料2.到工廠中去調(diào)查采用這些指標時，要注意擬建工廠和原有舊工廠之間的差別，盡可能選取生產(chǎn)規(guī)模、技術(shù)水平相近工廠的指標。 對于規(guī)模小的食品工廠在進行供水衡算時可采用“單位產(chǎn)品耗水量定額”估算法，可分為三個步驟，即按單位噸產(chǎn)品耗水量

4、來估算、按主要設(shè)備的用水量來估算和按食品工廠生產(chǎn)規(guī)模來擬定給水能力。7(一)平均每噸成品的耗水耗汽量 根據(jù)我國部分罐頭食品廠和乳品廠的調(diào)查統(tǒng)計，其單位耗水、耗汽量大致如表1和表2所示。味精廠每噸產(chǎn)品用水量：10001500噸左右；啤酒廠每噸產(chǎn)品用水量：40噸左右（包括麥芽生產(chǎn)）啤酒廠每噸產(chǎn)品用水量：1020噸左右（不包括麥芽生產(chǎn)）89 (二)一些設(shè)備的用水用汽量 有些設(shè)備的用水用汽量較大，在安排管路系統(tǒng)時，要考慮它們在車間的分布情況。對用水壓力要求較高，用水量較大而又集中的地方(或?qū)φ羝麎毫σ筝^高，用汽量大而集中的地方)，應(yīng)單獨接入主干管路。表3-33和表3-34列出一些設(shè)備的用水和用汽量。

5、10 (三)按生產(chǎn)規(guī)模擬定給水能力 一個食品工廠要設(shè)置多大的給水能力，主要是根據(jù)生產(chǎn)規(guī)模，特別是班產(chǎn)量的大小而定。用水量與產(chǎn)量有一定的比例關(guān)系，但不一定成正比。班產(chǎn)量越大，單位產(chǎn)品耗水量相應(yīng)越低。給水能力因而可相應(yīng)減低。下面列舉罐頭和乳品方面的部分產(chǎn)品，按一定的生產(chǎn)規(guī)模建議設(shè)置的給水能力的大小(參閱表3和表4)。1112表3 部分乳制品按生產(chǎn)規(guī)模供汽能力表注：（1）指生產(chǎn)用汽，不包括采暖和生活用汽； （2）北方寒冷，宜選用較大值。13二、用計算方法來估算用水用汽量 食品工廠生產(chǎn)車間的用水用汽量可根據(jù)不同的的產(chǎn)品、不同原料品種、不同地區(qū)，再結(jié)合建廠的實際情況，在設(shè)計時參考上述各表的數(shù)據(jù)或到相同類

6、型、相同條件的工廠中收集有關(guān)水、汽的消耗定額作為設(shè)計的依據(jù)。利用 “單位產(chǎn)品耗水、耗汽量定額”來估算，但是這種方法又有不足之處：1.目前我國很多食品廠缺乏對各產(chǎn)品較準確的水汽消耗定額數(shù)據(jù)；2.各廠由于實際情況不同而定額有差異；3.新產(chǎn)品沒有這類指標。 因此設(shè)計上就不得不用計算的方法進行估算。但算得的理論數(shù)據(jù)往往比實際消耗的要低得多。至于低多少，這與廠領(lǐng)導(dǎo)的企業(yè)管理水平工人素質(zhì)等因素有關(guān)，亦就是與生產(chǎn)中的浪費量有關(guān)。 所以設(shè)計時要擴大一個倍數(shù)。 有關(guān)估算耗水、耗汽量的方法及有關(guān)公式列舉于下：14 (一)耗水量估算（以罐頭生產(chǎn)為例）1.產(chǎn)品本身用水：調(diào)制食品和添加湯計等2.工藝過程用水：清洗物料、

7、設(shè)備用水， 殺菌冷卻用水，冷凝二次蒸汽用水等3.沖洗車間地坪用水(二)耗汽量估算 以上為自學(xué)部分151、耗水估計（1）產(chǎn)品添加用水量W1=G.Z(噸)式中：G班產(chǎn)量，噸成品。 Z每噸成品在加工過程中所需添加的水量，噸/噸成品。（2）物料清洗或容器洗滌用水量W2=/4 d2.V.t.c（噸）式中：d進水管直徑，mmV進水管流速，m/st清洗時間，hc水的容重，噸/m316(3)冷卻產(chǎn)品用水量W3=G.C(t1-t2)/(t4-t3).1000式中：G需要冷卻產(chǎn)品的重量，KgC需要冷卻產(chǎn)品的比熱，Kcal/Kg.Ct1冷卻前產(chǎn)品的初溫，t2冷卻后產(chǎn)品的終溫，t3冷卻水的初溫，t4冷卻水的終溫，17

8、（4）冷卻二次蒸汽用水量W4=D.(i-i0)/C.(T2-T1) (噸)式中：D二次蒸汽量，Kg/hi二次蒸汽熱焓，J/Kgi0二次蒸汽冷凝液熱焓，J/Kg.C冷卻水比熱，J/Kg.K.T2冷卻水出口溫度，K.T1冷卻水進口溫度，K.18（5）沖洗地坪用水量根據(jù)實測數(shù)據(jù)，1噸水可沖地坪40m2左右，若食品加工廠生產(chǎn)車間每小時4小時洗一次，即每班至少沖洗兩次，則有：W5=S.2/40（噸）式中：S生產(chǎn)車間的面積，m2。根據(jù)生產(chǎn)車間的工藝要求，可計算出每班生產(chǎn)過程的耗水量。192 耗汽量估計 食品工廠中主要耗用飽和水蒸汽，消耗的熱量等于加熱產(chǎn)品和設(shè)備所消耗的熱量、生產(chǎn)過程的熱效應(yīng)、損失到周圍介質(zhì)

9、中的熱量之和。 Q入Q出Q損式中 Q入輸入的熱量總和，（kJ）； Q出輸出的熱量總和，（kJ）； Q損損失的熱量總和，（kJ）。 20第八節(jié) 管路計算與設(shè)計 管路系統(tǒng)是食品工廠生產(chǎn)過程中不可缺少的部分，各種物料、水、蒸汽和氣體等都要用管路來輸送，設(shè)備與設(shè)備之間的連接也要用管路來連接，可見管道布置設(shè)計是食品工廠設(shè)計中的一個重要組成部分和一項主要內(nèi)容。 例：食品工廠常用的管道有：物料、水、蒸汽、真空、煤氣和壓縮空氣等。21管道設(shè)計是否合理，可以影響到以下幾個方面：1.直接關(guān)系到建設(shè)指標是否先進合理；2.生產(chǎn)操作能否正常進行；3.車間布置的整齊美觀、通風、采光等問題。管道設(shè)計是工藝設(shè)計在施工圖階段花

10、時間最長、工作量最大的設(shè)計，搞好它具有十分重要的意義。 第八節(jié) 管路計算與設(shè)計 222324一、公稱直徑與常用管材 （一）公稱直徑 為了便于設(shè)計選用，有利于成批生產(chǎn)，降低生產(chǎn)成本和互換，國家有關(guān)部門制定了管子、法蘭和閥門等管道用零部件標準。對管子、法蘭和閥門等標準化的最基本參數(shù)就是公稱直徑和公稱壓力。將管子和管道用的零部件的直徑加以標準化以后的標準直徑稱公稱直徑。 251公稱直徑與管徑的關(guān)系 (1)管子的公稱直徑是指管子的名義直徑，既不是管子的內(nèi)徑，也不是管子的外徑，而是與管子的外徑相近又小于外徑的一個數(shù)值。只要管子的公稱直徑一定，管子的外徑也就確定了，而管子的內(nèi)徑則根據(jù)壁厚不同而不同。 水煤

11、氣管：公稱直徑100mm，外徑114mm，壁厚4.0mm，內(nèi)徑106mm； 無縫鋼管：公稱直徑100mm，外徑108mm，壁厚6.0mm，內(nèi)徑96mm； 26（2）在某些情況下，公稱直徑等于管子實際內(nèi)徑。例：鑄鐵管：公稱直徑100mm，外徑117mm，壁厚8.5mm，內(nèi)徑100mm。（3）對閥門或法蘭來說，它們的公稱直徑是指與它們相配合的管子的公稱直徑。例如：公稱直徑為200mm的閥門或公稱直徑為200mm法蘭，指的是連接公稱直徑200mm的管子用的管法蘭或閥門。管路的各種部件和閥門的公稱直徑，一般都等于管件和閥門實際內(nèi)徑。 2728（1）公稱直徑用符號Dg來表示，其后附加公稱直徑的尺寸。 如

12、：公稱直徑100mm的水煤氣管表示為 Dg100 單位：mm或in（英制稱呼）（2）對于壁厚變化較大的管道，一般采用： 外徑壁厚來表示。如：外徑57mm，壁厚4mm的無縫鋼管表示為： 574。2管徑的表示方法29用作管道的材料種類很多：鋼、鐵及其合金：鑄鐵管、無縫鋼管等有色金屬：銅、黃銅、鋁、鉛等非金屬管：陶瓷、玻璃、塑料、橡膠等根據(jù)輸送介質(zhì)的溫度、壓力和腐蝕情況來確定管材。 （二）管道材料的選則30不銹鋼管31無縫鋼管32大口徑排水管33植物型可降解塑料管道34耐磨陶瓷管道35銅管36黃銅管37二、給水管道阻力計算（一）管子直徑的計算和選擇1最適宜管徑的選擇 管道原始投資費用與經(jīng)常消耗于克服

13、管道阻力的動力費用之間有著相對的關(guān)系。在相同流量時，管徑大則：壁厚增加，重量增加；所需閥門和管件都需相應(yīng)加大；保溫材料增加；基建費用增加。導(dǎo)致原始投資費用增大，但動力消耗降低。管徑小，原始投資費用小，但動力消耗增大。因此最適宜管徑選擇時，與原始投資費用和生產(chǎn)費用大小有關(guān)即應(yīng)求：M=+A P 的最小值。 38M每年生產(chǎn)費用和原始投資費用之和。每年消費于克服管道阻力的能量費用（生產(chǎn)費用）。 A管道設(shè)備材料安裝和檢修，維護費用的總和（設(shè)備費用）。 P設(shè)備每年消耗部分（以占設(shè)備費用的百分比表示）。用圖表法可以找出M的最小值。將任意假定的直徑求得的M點標繪于圖，得曲線，便可求得最經(jīng)濟的管徑。 在實際中，

14、對于大管徑常用此法來選；對于小管徑或短管常根據(jù)經(jīng)驗來選。 392計算法（由常用流體流速計算管徑）D設(shè)計管道斷面處的實際直徑（m）。Q設(shè)計流量（m3） V管道斷面處的平均流速。對Dg300毫米的鋼管和鑄鐵管，考慮新管用舊后的銹蝕、沉垢等情況，應(yīng)加1毫米作為管徑，而后再查管子規(guī)格選用最相近的管子。此種方法的關(guān)鍵是確定流速，常用流速見表3-57（P121）。3查表法。 （自學(xué)）40 阻力計算的目的：1）選設(shè)備：泵、壓縮機、風機等；2）校核選定的流速或管徑。 計算時應(yīng)考慮15%的余量。（具體計算方法已在其他課中學(xué)過）（二）阻力計算41 水煤氣管有兩種材質(zhì)，一個是GB/T3091-2001 低壓流體輸送用焊接鋼管，本標準適用于水、污水、燃氣、空氣、采暖蒸汽等低壓流體輸送用和其他結(jié)構(gòu)用的直縫焊接鋼管。 一個是GB/T 3091