食品工厂工艺设计.pptx

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,3.,食品工厂工艺设计,食品工厂工艺设计是整个设计的主体和中心，决定全厂生产和技术的合理性，并对建厂的费用和生产的产品质量、产品成本、劳动强度有着重要的影响，同时又是非工艺设计的依据。因此，食品工厂工艺设计具有重要的地位和作用。,3.1,工艺设计的内容和步骤,3.1.1,工艺设计的依据和内容,设计的主要依据为：,项目建议书和可行性研究报告。,环境影响预评价报告。,厂址选择报告。,项目负责人下达的设计工作提纲和技术决定。,若采用新工艺、新技术和新设备时，必须在技术上有切实把握并且依据了正式的。试验研究报告和技术鉴定书，经有关方面核准后方可作为设计依据。,生产工艺设计的内容,初步设计阶段,1,）设计依据和范围。,2,）全厂生产车间组成（如空罐车间、实罐车间、杀菌车间等）。,3,）全厂生产工艺流程比较、选择和阐述。,4,）各生产车间综合叙述。,5,）存在的问题及建议。,6,）附件,施工图设计阶段,（,1,）设计文件目录、列表。,（,2,）生产工艺设计说明。,（,3,）工艺安装说明。,（,4,）详细的设备一览表和各种材料汇总表，满足订货需要。,（,5,）带控制点的工艺流程图。,（,6,）工艺设备布置图。,（,7,）工艺管道布置图。,（,8,）非标准设备制造图。,3.1.2,食品工厂工艺设计的步骤,（,1,）根据前期可行性调查研究，确定产品方案及生产规模。,（,2,）根据当前的技术，经济水平选择生产方法。,（,3,）生产工艺流程设计。,（,4,）物料衡算和能量衡算（包括热量、耗冷量、供电量、给水量计算）。,（,5,）选择设备。,（,6,）车间工艺布置。,（,7,）管路设计。,（,8,）其它工艺设计。,（,9,）编制工艺流程图、管道设计图及说明书等。,3.2,产品方案及班产量的确定,3.2.1,制定产品方案的要求,四个满足为：,满足主要产品产量的要求；,满足原料综合利用的要求；,满足淡旺季平衡生产的要求；,满足经济效益的要求。,“,五个平衡,”,是：,（,1,）产品产量与原料供应量平衡；,（,2,）生产季节性与劳动力平衡；,（,3,）生产班次要平衡；,（,4,）产品生产量与设备生产能力要平衡；,（,5,）水、电、气负荷要平衡。,3.2.2,产品方案的确定,年产,4000,吨罐头厂产品方案,产品,名称,年产量,吨,班产量,吨,一,月,二,月,三,月,四,月,五,月,六,月,七,月,八,月,九,月,十,月,十一月,十二月,青刀豆,1500,清水马蹄,300,糖水菠萝,1200,菠萝汁,50,青豆,500,水产类罐头,500,番茄酱,400,3.2.3,产品方案比较,主要产品年产值的比较；,每天所需生产工人数的比较；,劳动生产率的比较（年产量,t/,工人总数）,每天（月）原料、产品数之差比较,平均每人年产值的比较（元,/,人,年）；,设备平衡情况的比较；,水、电、汽耗量的比较；,组织生产难易情况的比较；,基建投资的比较；,社会效益的比较；,经济效益,(,利税元,/,年,),；,结论。,产品方案分析表,项目方案,方案一,方案二,方案三,产品年产值,劳动生产率（,t/,人,年）,平均每人年产值,(,元,/,人,年,),基建投资（元,),经济效益（利税元,/,率）,水、电、汽耗量（元）,员工人数（人）,全年空员工人数差值（人）,原料损耗率,3.2.4,班产量的确定,班产量是工艺设计的最主要经济基础，直接影响到车间布置、设备配套，占地面积，劳动定员和产品经济效益。,一般情况下，食品工厂班产量越大，单位产品成本越低，效益越好，由于投资局限及其它方面制约，班产量有一定的限制，但是必须达到或超过经济规模的班产量。最适宜的班产量实质就是经济效益最好的规模。,年生产能力按如下估算：,Q=Q,1,+Q,2,-Q,3,-Q,4,+Q5,式中,Q,新建厂某类食品年产量；,Q,1,本地区该类食品消费量；,Q,2,本地区该类食品年调出量；,Q,3,本地区该类食品年调入量；,Q,4,本地区该类食品原有厂家的年产量；,Q,5,本厂准备销出本地区以外的量,。,对于淡旺季明显的产品，如饮料、月饼、巧克力可按下式计算：,Q=Q,旺,+Q,中,+Q,淡,Q,旺,：旺季产量,Q,中,：中季产量,Q,淡,：淡季产量,班产量受到各种因素的影响，每个工作日的实际产量并不完全相同。一般食品工厂每天生产班次为,12,班，淡季一班，中季二班，旺季三班制，这根据食品工厂工艺和原料特性及设备生产能力来决定。,班产量,Q,班,=Q/k(3t,旺,+2t,中,+t,淡,),K -,设备不均匀系数,t,旺,-,旺季天数,t,中,-,中季天数,t,淡,-,淡季天数,3.3,生产工艺流程设计,3.3.1,工艺流程设计的原则、依据和步骤,工艺流程设计的原则,:,选用先进、成熟、可靠的新工艺、新技术、新设备，生产过程尽量地连续化和机械化。,采用先进可行的工艺指标，在能达到该工艺指标的前提下，尽量缩短工艺流程的线路，减少输送设备。充分利用原料，在获得高产品得率和保证产品质量优良的同时，尽量做到综合利用。,要考虑加工不同原料和生产不同产品的可能性。,要考虑生产调度的许可性，估计到生产中可能发生的故障，使生产能正常进行。,保证安全生产，工艺过程要配备较完善的控制仪表和安全设施。,工艺流程设计的依据：,加工原料的性质,产品质量和品种,生产能力,地方条件,辅助材料,工艺流程设计的步骤：,工艺流程方块图（定性图）设计；,绘制工艺流程草图（定量图）；,绘制正式工艺流程图,3.3.2,工艺流程图,工艺流程图的类型,物料流程图,生产工艺流程图,工艺管道及仪表流程图,工艺流程图：,工艺流程图相对于作为施工图之用的工艺管道及仪表流程图而言仅能算是草图，因此又称之为工艺流程草图，它一般有设备示意图（按比例绘制）、设备位号、流程线、管线上的主要阀门、附件、计量仪表、必要的文字注释、图例、设备一览表等内容。,3.3.3,生产工艺条件论证,工艺论证主要包括三个方面的内容。,基本单元操作在整个工艺流程中的作用和必要性，它将会对前后工段所产生的影响，并从工艺、设备以及对原料的加工利用角度，从理化、生化、微生物以及工艺技术的原理进行阐述。,(2),论述采用何种方法或手段来实现其工艺目的，即采用哪种类型的设备？先进程度如何？加工过程中对物料的影响如何？,当设备形式选定后，要对工艺参数的确定进行论证，论证不同形式的设备，不同的工艺方法，将会执行不同的工艺参数，论述选定的工艺参数对原料、成品品质的影响，可操作性如何？加工过程中的安全性如何？连续性和稳定性如何？,3.4,工艺计算,包括物料衡算和热量衡算,3.4.1,物料衡算,物料衡算的作用：,取得原料、辅助材料的消耗量及主、副产品的得率。,为热量衡算、设备计算和设备选型提供依据。,是编制设计说明书的原始资料。,帮助制定最经济合理的工艺条件，确定最佳工艺路线。,为成本核算提供计算依据。,物料衡算的依据：,生产工艺流程示意图。,所需的理化参数和选定的工艺参数，产成品的质量指标,物料衡算的结果：,加入设备和离开设备的物料各组分名称。,各组分的重量。,各组分的成分。,各组分的,100,物料重量（即干物料量）。,各组分物料的相对密度。,各组分物料的体积。,计算步骤：,收集计算数据，列出已知条件和选定工艺参数。,按工艺流程顺序用方块图和箭头画出物料衡算示意图。图中用简单的方框表示过程中的设备，用线条和箭头表示每个流股的途径和流向，并标出每个流股的已知变量（如流量、组成）及单位。对一些未知的变量，可用符号表示。,选定计算基准，一般以,t,d,或,kg,h,为单位。,列出物料衡算式，然后用数学方法求解。,将计算结果用物料平衡图或物料平衡表（输入一输出物料平衡表）表示。,校核计算结果。,物料衡算计算题：,例题,1,：,例题,2,：,3.4.2,热量衡算,热量衡算的作用：,可确定输入、输出热量，从而确定传热剂和制冷剂的消耗量，确定传热面积。,提供选择传热设备的依据。,优化节能方案。,热量衡算的依据：,基本工艺流程及工艺参数。,物料计算结果中有关物料流量或用量。,介质（加热或冷却）名称、数量及确定的参数（如温度、压力等）。,基本物性参数,热量衡算的方法和步骤：,列出已知条件，即物料衡算的量和选定的工艺参数。,选定计算基准，一般以,kJ,h,计。,对输入、输出热量分项进行计算。,列出热平衡方程式，求出传热介质的量。,连续式与间歇式设备操作的热量衡算的区别：,问歇式操作的条件是随时间的变化而周期性变化的，因此，热量衡算须按每一周期为单位进行，计算单位用,kJ/,一次循环，然后再换算成,kJ/h,，热损失取最大值。,连续设备操作则不受时问变化的影响，仅取其平均值即可，单位用,kJ/h,。,3.4.3,用水量计算,用水量的计算方法有两种，即按单位产品耗水量定额估算或计算。,按单位产品耗水量定额估算,根据目前我国相应视频工厂的生产用水量经验数值来估算生产用水量。,按实际生产用水量计算,首先弄清题意和计算的目的及要求,绘出用水量计算流程示意图,收集设计基础数据,确定工艺指标及消耗定额等,选定计算基准,由已知数据根据质量守恒定律进行用水量计算,列出计算表,3.4.4,用汽量计算,用汽量计算的方法有两种：即按单位产品耗汽量定额估算或计算的方法,按单位产品耗汽量定额估算法,又可分为三个方法，即按每,1t,产品耗汽量估算、按主要设备的用汽量估算及按食品工厂生产规模拟定给汽能力。,用汽量的计算法,（,1,）画出单元设备的物料流向及变化的示意图。,（,2,）分析物料流向及变化，写出热量计算式。,（,3,）收集数据。,（,4,）确定合适的计算基准,（,5,）进行具体的热量计算,3.5,设备计算及选型,3.5.1,设备计算及选型的一般原则,合理性,先进性,安全性,经济性,3.5.2,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、技术特与使用条件，在选择设备时，一般先确定类型，再考虑规格。,主要定型设备的选择和计算,辅助定型设备的选择,例题,3.5.3,非定型设备的计算与选型,根据工艺流程和工艺要求确定设备类型。,根据各类设备的性能、使用特点和适用范围选定设备的基本结构形式。,确定设备材质。,汇集设计条件。,根据必要的计算和分析确定设备的基本尺寸。,向设备设计专业人员提出设计条件和设备草图，由其根据各种规范进行机械设计、强度设计和检验，完成施工图等。,汇总列出设备一览表。,3.5.4,食品工厂主要设备的选用,泵的选用与设计：,确定泵型,确定泵的流量和扬程,确定泵的安装高度,确定泵的台数和备用率,校核泵的轴功率,确定冷却水或驱动蒸汽的耗用量,选用电动机,填写选泵规格表,容器类设备的设计：,汇集工艺设计数据,选择容器材料,容积计算容积计算,确定贮罐基本尺寸,选择标准型号,开口和支座在选择标准图纸之后，要设计并核对设备的管口,绘制设备草图（条件图）,换热器设备的设计,：,基本要求,介质流程,终端温差,流速,压力降,传热系数,污垢系数,尽量选用标准设计和标准系列,3.5.5,非标容器的工艺设计,非标容器的工艺设计由工艺专业人员负责。工艺专业人员根据生产要求，提出工艺技术条件和要求，然后提供给机械设计人员进行施工图设计。设计图纸完成后，再返回给工艺人员核实条件并会签。,工艺专业向机械专业提供的技术条件和要求如下：,设备名称、作用和使用场合,有关技术参数,结构要求,其他特殊要求,3.6,生产车间工艺布置,3.6.1,生产车间工艺布置的原则,（,1,）要有总体设计的全局观念,（,2,）设备要尽量按工艺流水线布置,（,3,）考虑多品种生产的可能,（,4,）与其他车间的各工序要,协调一致,（,5,）考虑生产卫生和劳动保,护要求,（,6,）考虑采光、通风、采暖、降温等,3.6.2,车间工艺布置的要求,厂房布置：,包括平面布置和立面布置。,布置主要取决于工艺流程和设备的布置，同时还必须满足生产卫生、安全防火等相关要求。,此外，食品加工厂生产车间厂房的柱网及层高应尽量符合建筑模数制的要求。,（,1,）厂房的平面布置 主要是确定厂房的面积及柱网的布置，并按工艺要求对内部空间进行合理的分隔,。,1,）计算厂房面积应考虑的问题,生产场地和贮存面积应与生产品种、数量、质量要求相适应；,生产车间内设备与设备间、设备与墙壁间应有适当的通道或工作空间；,生产辅助间如各种原料辅料、半成品、包装材料的暂存间，机电维修间、工具间等所需要的面积；,车间内其它设施如配电室、操作控制室、隔音装置、采暖通风、防尘、车间卫生所需要的面积；,生产管理和车间生活设施如办公室、车间化验室、休息室、育婴室、更衣室、厕所、浴室等所需要的面积；,各种通道，如楼梯间、电梯间、物流和人流通道（包括参观通道）等所需要的面积。,2,）卫生要求不同的生产区域应当用隔墙分开，对环境卫生及安全防护条件要求高的控制室、变电所或配电室等设施也必须用隔墙分开。各种场所有清洁度要求食品企业各作业场所的清洁度区分,食品企业各作业场所的清洁度区分（续表）,3,）噪声大的设备必须用隔墙分开、放在边跨的位置。,4,）在适当位置设置车间大门、通道和楼梯等，大门的数量、规格、附属设施等的设置应符合设备进出、生产运输、人员进出、食品卫生、消防安全等的需要和要求。车间内布置或今后可能会布置大型设备的时候，应考虑预留安装门洞。,5,）各种地下沟要满足功能上的需要，还应统一考虑、合理安排，避免与车间建筑物基础发生矛盾。,6,）平面布置应力求轮廓规整，,并方便今后的扩建工作,。,（,2,）厂房的立面布置,主要是确定层数和高度。,厂房（按层数分类）：单层、多层,单层厂房：适宜作设备或设施体积大、重量重的生产车间，内部运输以水平运输为主。,多层厂房：层数为二层以上，一般,26,层，面积相同情况下，四层厂房造价最经济。,采用多层厂房时，大型设备和设施应放在底层，小型设备设施放在楼上；厂房内部的非流动性物料的垂直运输一般以电梯为主。,确定厂房层高的因素：,考虑设备、设施对高度要求时，除了设备设施自身的高度，还考虑基础、顶部突出部分的高度、顶部输送管道或提升设备的安装高度、生产操作及设备检修的高度等。,对于煮制间等高温、高湿间，适当增加工作间厂房高度，并同时加天窗以通风排气及采光。,必须考虑车间厂房建筑的结构对净空的影响，对梁的位置及梁、板的尺寸有所估计。,走廊、地坑、操作平台等通行部分不低于,2.0m,，不常通行部分不低于,1.9m,。,设备的布置：,生产工艺的要求：,（,1,）保证流程通畅，工艺流程在水平和垂直方向上具连续性。,（,2,）设备占地位置：设备本身的占地位、设备附属装置的占地位、操作人员的占地位、设备检修及拆卸占地位、设备与设备之间以及设备与建筑物之间的安全距离等。,（,3,）性质相同或性质相似、操作有关连的设备尽可能布置在一起。,（,4,）减少设备间管线距离，避免管线及物料输送线路交错，设备的管线应沿墙或楼板敷设。,（,5,）排列要整齐。,从安装检修、建筑要求等方面要求：,（,1,）要考虑设备的安装、检修、拆卸问题。,（,2,）必须考虑设备的运入和搬出问题。3,）设备通过楼层或安装在楼板上时，可在楼板上设安装孔，等设备吊上后用盖板盖住安装孔或设置可拆卸的护栏；较固定的设备可在外墙上设安装洞，设备吊上后砌封安装洞。,（,4,）厂房中应有一定的面积和空间供设备检修及拆卸用。设备的起吊运输高度，应大于在运输线路上最高设备的高度。,（,5,）必须考虑设备的检修和拆卸以及物料起重运输装置。在不设永久性起重运输装置时，也应考虑安装临时起重运输装置的场所。,（,6,）笨重或运转时震动较大的设备应布置在厂房的底层，以降低厂房的载荷和震动，这些设备的操作台和基础等切忌与建筑物的柱墙或基础连在一起。,（,7,）避开建筑物的柱子、主梁及次梁。,（,8,）所有操作台的设置应统一考虑，避免平台支柱的零乱与重复、节约厂房内结构所占用的面积，合理的组织操作和交通路线。,（,9,）对工艺流程影响不大时，可将较高的设备集中布置，简化厂房体型、减小厂房体积。,（,10,）尽可能使工人背光操作，高大设备应避免靠窗布置。,（,11,）易燃易爆车间应采取措施，避免事故发生。防止爆炸性气体及粉尘的积累、以及时排除有害气体、避免车间中有死角；防止静电放电现象以及着火的可能性；防爆厂房必须和其它厂房连接时，必须用防爆墙,(,防火墙,),隔开。,（,12,）辅助房间及行政、福利室根据安全、方便、合理的原则统筹考虑。,3.6.3,工艺布置对车间建筑的要求,建筑外形要求：,建筑外形长方形、,L,形、,T,形、,U,形等，常采用长方形，有利于车间的工艺布置和车间的自然采光与通风。,车间长度：一般以,60m,左右适宜；,车间跨度：,9m,、,12m,、,15m,、,18m,、,24m,层高：,般以,6m,为宜，单层厂房可酌量提高，车间内立柱越少越好。,建筑物的统一模数制：,建筑工业化的概念,标志：,建筑设计标准化；,构件生产工厂化；,施工现场机械化；,组织管理科学化。,统一模数制,建筑设计的标准化、系列化和通用化需要有一个作为建筑物空间单元、结构系统、建筑构配件和设备等尺寸相互统一协调的基础和规则，这就是建筑模数和统一模数制。,建筑模数是一个基本的尺度单位，是确定建筑物及其构配件和有关设备尺寸的基准，建筑物及其构配件和设备尺寸都是模数的倍数或分数。,基本模数：,基本模数是基本的尺度单位，并以,M,0,表示。我国规定为,100mm,。,设计模数,：,扩大模数和分数模数的统称（,PM,0,）。,柱距的扩大模数为,6000mm(60M,0,),。,跨度：小于,18m,：,3000mm,大于,18m,：,6000mm,。,高度：无桥式吊车、框架结构：,1000mm,无桥式吊车、承重墙：,2000mm,有桥式吊车：,吊车轨顶标高,8m,：地面至轨顶模数,1000mm,吊车轨顶标高,8m,：地面至轨顶模数,2000mm,从地面到屋顶承重结构底面的高度、吊车轨顶到屋顶承重结构底面的高度模数：,2000mm,对门的要求：,每个食品生产车间必须有两道以上的门，分别作为人流、货流和设备的出入口。,人员出入门：尺寸满足日常需要外，还必须满足紧急疏散要求。,运输及设备进出口：满足运输工具及尺寸最大的设备进出要求。,车间的门常用形式,：单扇门、双扇门、单扇推拉门或双扇推拉门、单扇双面弹簧门、双扇双面弹簧门、单扇内外开双层门、双扇内外开双层门 国内最常用：一层纱门和一层开关门 在车间内部各工段间，当生产性质及卫生要求差距不太大时，为便于人员流动和货物运输，多采用空洞门。,附属卫生设施：,要求设置防蝇、防虫装置，如水幕、风幕、暗道或飞虫控制器等。为保证有良好的防虫效果，同时又方便人员和货物的进出，一般采用双道门，头道是塑料幕帘，二道门装有风幕（风口宽,100mm,）。,常用规格人流和小型工具：单扇门：,10002200 10002700,；双扇门：,15002200 15002700 22002700,设备、货物和大型运输工具电瓶车或小推车：,20002400,30002400,汽车：,30003000,40003000,运输设备：比设备高,0.6,1.0m,，宽,0.2,0.5m,以交通工具运输货物：比装货后高,0.4m,以上，宽,0.3,以上。,对采光的要求：,采光方式：,自然采光、人工采光，自然,+,人工,宽度不大、内部隔墙少，以自然采光为主。,采光系数：采光面积和房间地坪面积的比值。要求：,1/4,1/6,。,有效采光面积占窗洞的比例：,木窗,46%,64%,钢窗,74%,79%,窗（,“,C,”,）分类：,侧窗、天窗常用侧窗：单层固定窗单层外开上悬窗单层中悬窗单层内开下悬窗单层内外开窗,双层内外开窗等双层内外开窗（纱窗和普通玻璃窗）既具采光与通风的作用，还能保证食品生产卫生，是我国一直以来应用较多的一种窗。,侧窗窗台高度：工人坐着工作：,0.8m,0.9m,工人站着工作,1,1.2m,。车间跨度大或层高过低时，可在屋子顶上开天窗常用天窗：三角天窗、单面天窗、矩形天窗（汽楼）自然采光不能满足，可人工采光，日光灯离地面高度,2.8m,，每隔,2m,一组。,矩形天窗组成,对地坪的要求：,材质要求：,无毒、不渗水、不吸水、防滑、无裂缝、耐腐蚀、易于清洗消毒，具有一定机械强度（如耐酸砖、水磨石、混凝土等）。,工艺布置要求：,尽量将有腐蚀性介质排出的设备集中布置。,水泥地面,水磨石地面,陶板地面,地面排水要求：,地面坡度：,1.0,1.5,，特殊：,1.5%,3.0%,系统流向：由高清洗区流向低清洁区，防止逆流设计；有足够的排水口，且不得直接设在设备的下方，所有的排水口均有存水弯头、配滤网、防止有害动物侵入的装置。排水沟侧面与底面交接处应有弧度（曲率半径在,3cm,以上），排水沟应有约,3.0%,的倾斜度。,排水沟及地沟,对内墙面的要求,:,管制作业区的墙壁应采用无毒、无异味、平滑、不透水、易清洗的浅色防腐材料，不得使用含铅涂料。用白瓷砖或其它防腐蚀性材料装修高度不低于,1.5m,的墙裙。,管制作业区和潮湿环境内，墙与墙、墙与天花板、墙与地面间连接处应有弧度（曲率半径应在,3cm,以上）。,车间内墙面一般用白水泥沙浆粉刷，然后涂上耐化学腐蚀的过氯乙烯油漆或六偏水性内墙防霉涂料。,对通风排汽的要求,:,加工、包装及贮存等场所应保持通风良好，防止室内温度过高、蒸汽凝结或产生异味。,空气流向应从高清洁区域流向低清洁区域。,通入管制作业区的空气须经净化处理。,有大量水蒸气或油烟的时，尽量靠墙、设在夏季主导风向的下风向，并将顶棚做成倾斜式。,机械通风：在水蒸气或油烟设备附近的墙上或设备上部的屋顶开孔，用轴流风机在屋顶或墙上直接进行排汽，也可在设备上方设置排气罩进行排汽。,对温控的要求,:,必要区域最好设空调装置。,无空调时，门窗应设纱门纱窗。气温较高的南方地区，除了设置纱门纱窗外，应增加车间层高，一般不宜低于,6m,。,密闭车间应有机械送风，空气经过滤后送入车间。对环境卫生和温度要求高的区域，如一些肉类、乳品、饮料等加工企业的分割间、混料间、灌装间等，要求空气洁净、车间的温度控制在,10,15,，可使用正压通风系统并采取降温措施。,对楼盖的要求,:,构成：承重结构、铺面、天花、填充物等,承重结构是梁和板，铺面是楼板层的表面层，它 对承重结构起保护作用；填充物起隔热、隔音的作用；天花起隔热、隔音和美化作用。,车间和仓库的室内屋顶或天花板应选用无异味、不吸水、表面光洁、易清洗、耐腐蚀、耐温的浅色材料。,屋顶要有适当的坡度或弧度，减少和防止冷凝水滴落。为防渗水，楼盖最好选用现浇整体式结构，并保持,1.5%,2.0%,的坡度,对建筑结构的要求,:,建筑结构：指建筑物中用来承受荷载和其他间接作用,(,如温度变化、地基不均匀沉降等,),的体系。,组成结构的构件：板、梁、屋架、墙、柱、基础等。,建筑结构在建筑物中起骨架作用，是建筑物的重要组成部分。,结构分类：砖木结构、混合结构、钢筋混凝土结构和钢结构等，食品生产车间一般采用混合结构钢筋混凝土结构和钢结构,单层厂房装配式钢筋混凝土骨架及主要构件,1-,边列柱；,2-,中列柱；,3-,屋面大梁；,4,天窗架；,5-,吊车梁；,6-,连系梁；,7-,基础梁；,8-,基础；,9-,外墙；,10-,圈梁；,11-,屋面板；,12-,地面；,13-,天窗扇；,14-,散水；,15-,风力,砖木结构,:,建筑物屋顶支承构件采用木制屋架，建筑物的所有重量由木柱或砖墙（承重墙）传递到基础和地基上的建筑结构。该结构受主要建筑材料木材尺寸和机械强度的局限，其建筑物的跨度一般在,10,20m,，大多会小于小于,15m,。因车间湿度大、温度较高，木材易腐烂、长霉而影响食品卫生，一般不宜选用。,混合结构,:,定义：一般指用不同建筑材料制成的构件所组成的厂房结构。通常楼,(,屋,),盖采用钢筋混凝土，墙体采用砖砌体或砌块,(,硅酸盐砌块或混凝土砌块,),，基础则采用砖、毛石、灰土、温凝土或钢筋混凝土。该结构建筑造价较钢筋混凝土结构等低，但其强度低、不能有过大的变形，抗震能力差。一般只作单层厂房，跨度在,9,18,，层高可达,5,6m,，柱距不超过,4m,。在非地震区，只适于楼面荷载小、内部无振动设备、层高,56m,，层数,45,层的中小厂房。,钢筋混凝土结构,:,属框架结构，其主要构件梁、柱、屋架、基础均采用钢筋混凝土，而墙只作为防护设施。钢筋混凝土框架结构强度高、刚度大，抗震性能好。此结构在建筑的跨度、高度上可按生产要求加以放大，而不受材料的影响。跨度一般,9,24m,，层高达,5,10m,以上，柱距一般,5,6m,。此结构可单层、也可多层，并可将不同层高、不同跨度的建筑物组合起来。该结构是食品车间和仓库等常用结构。,钢结构,:,定义：以钢材制作为主的结构。是主要的建筑结构类型之一。优点：强度高、自重轻、刚度大，节省基础、用料少、造价低、施工周期短，跨度大，安全可靠，造型美观，结构稳定等优势。缺点：耐火性和耐腐蚀性较差。钢结构在食品生产车间建筑中的应用已越来越多。,3.6.4,生产车间工艺布置的步骤与方法,平面布置设计步骤,:,(1),列出设备清单和车间卫生室、生活室、办公室等各部分的面积要求。,(2),确定厂房的建筑结构、建筑形式、朝向、跨度，在坐标纸上画出车间的平面和立面图,(3),根据工厂总平面图，确定生产车间的生产流水线方向,(4),根据设备尺寸，采用剪纸法或方块模型法制作出设备图案或模型，将设备图案或模型放在坐标纸上进行布置，排出多种方案并分析比较，以求得较佳方案。（,5,）讨论、修改、画草图。,（,6,）布置车间卫生室、生活室、车间办公室等。一般将这些房间集中布置在规定的区域内，以保证车间的通风采光以及内部布置的整齐美观。（,7,）画出车间主要剖面图（包括门窗）。（,8,）审查修改。（,9,）画出正式图。,3.7,管路计算与设计,3.7.1,管路设计的标准化与管材选择,管路设计的标准化,:,为便于设计选用、有利于成批生产、提高产品质量、降低生产成本和便于互换，国家有关部门制定了管子、法兰和阀门等管道用零部件的尺寸标准。,管路设计中标准化的,最基本参数是公称直径,和公称压力。,（,1,）公称直径,又称公称通径、通称直径。管子、法兰和阀门等管件的公称直径，是为了使管子、法兰和阀门等管件的连接尺寸统一，将管子和管件的直径加以标准化以后的标准直径。公称直径以,Dg,表示，其后附加的数值为公称直径的尺寸（单位除用,mm,）。例如：若管子或管管道附件的公称直径为,100mm,，则以,Dg100,表示。,多数情况下，管子的公称直径既不等于内径，也不等于外径，而是与其外径相近又小于外径的一个整数值，如水煤气管和无缝钢管。在某些情况下，管子的内径尺寸等于公称直径的数值，如铸铁管。对于管壁变化幅度较大的管道，如无缝钢管，采用,Dg,表达方法难以判断管子口径的尺寸，一般用,“,D,外径,壁厚,”,表示。对于法兰或阀门，其公称直径与它们相配的管子的公称直径相等。管路的各种附件和阀门的公称直径，一般都等于管件和阀门的实际内径。,（,2,）公称压力,也叫通称压力。把管道及所用法兰、阀门等零部件所能承受的压力，也分成若干个规定的压力等级，这种规定的标准压力等级就是公称压力。公称压力以,Pg,表示，其后附加公称压力的数值。例如：公称压力为,2510,5,Pa,用,P,25,表示。公称压力一般指的是管内工作介质温度在,0,120,范围内的最高允许工作压力。当管道内介质的温度高出上述范围时，其允许的最大工作压力应适当降低。,根据管道所能承受压力的大小，管道分：低压管道：,2.5,、,6,、,10,、,16,（,10,5,Pa,）中压管道：,25,、,40,、,64,、,100,（,10,5,Pa,）高压管道：,160,、,200,、,250,、,300,（,10,5,Pa,）食品工厂使用最多的是低压管道。,管道材料的选择,:,在进行管路设计时，不仅需要计算管路的尺寸、压力计算，还需要根据输送介质的温度、压力以及食品卫生要求、介质的腐蚀性等选择所用管道材料。,常用管道材料：,普通碳钢、合金钢、不锈钢、铜、铝、铸铁以及非金属材料。,（,1,）钢管,1,）无缝钢管 材料：碳钢 类型（依制造工艺）：热轧、冷拉 热轧：外径为,32,600mm,，壁厚,25,50mm,；冷拉：外径为,4,150mm,，壁厚为,1,12mm,。用途：输送有较大压力的物料、蒸汽、压缩空气等。当介质温度,435,，须用耐热性能好的合金钢管。标注方法：,“,外径,壁厚,”,2,）电焊钢管分类：螺旋焊接钢管、钢板卷管螺旋电焊钢管：材料是用碳钢板条卷制，连续螺旋焊接。此管壁厚,6,8mm,，用于大口径（,200mm,）、低温低压的管道，按公称通径标注。钢板卷管：材料为碳钢板，卷制后直缝焊接而成。壁厚,8,12mm,，用于大口径（,600mm,）低温低压管道，按公称通径标注，一般由安装单位在现场制作。,3,）水煤气钢管 材料：碳钢 分类：（依镀锌与否）：镀锌和不镀锌两种（白铁管和黑铁管）。按管壁厚薄：普通管壁厚：,2.75,4.5mm,加厚：,3.25,5.5mm,。用途：主要用于低温低压的水管。标注：一般按公称通径标注。,4,）不锈钢管 材料：不锈钢（含镍、铬、钼，可耐,800,950,高温）。用途：当输送有腐蚀性的介质，且介质温度和压力较高或对食品卫生要求高的管道，可用不锈钢管，例如酸法糖化管道、啤酒大罐发酵的管道、乳品或果汁等输送管道。对于有腐蚀性、但压力不太高的物料或介质的输送，除可采用不锈钢管外，也可用衬橡胶的钢管和铸铁管。,（,2,）铸铁管,铸铁管是用铸铁浇注成型的管子。分类：砂型离心浇铸管、砂型立式浇铸铸铁管 分低压、普压和高压三种 用途：多用于室外给水和室内排水管线，也可用来输送碱液或浓硫酸，埋于地下或管沟。高硅铸铁管、衬铅铸铁管系输送腐蚀介质用管道。标注：公称通径,（,3,）有色金属管,1,）铜管与黄铜管 铜管：紫铜管，材料为紫铜；黄铜管：材料为黄铜。制造工艺：铜管和黄铜管是压制和拉制的无缝管。特点：铜管及黄铜管具有坚固、耐腐蚀的特性，相对于铜管来说，黄铜管造价低、机械强度更大。用途：铜管及黄铜管多用于制造换热设备，也用作低温管道、仪表的测压管线或传送有压力的流体（如油压系统、润滑系统），不用于食品物料的输送。,紫铜管,2,）铝管 铝管系由铝材拉制而成的无缝管。铝管常用于输送浓硝酸、醋酸等物料，或用作换热器，但铝管不耐碱。极限工作温度为,200,，当温度大于,160,时，不宜在较高压力下操作。铜管、黄铜管和铝管的规格标注均为外径,壁厚。,（,4,）非金属管,常用：硅酸盐材料、塑料、石墨、工业橡胶及其他非金属衬里材料等。,1,）硅酸盐材料管 种类：混凝土、钢筋混凝土管、陶瓷管、玻璃管等。优点：耐腐蚀性能好 缺点：能耐受的压力低、性脆易碎。混凝土管和钢筋混凝土管是常用的管材，主要用于室外排水管道。,2,）塑料管 管材：硬聚氯乙烯软聚氯乙烯、酚醛塑烯、尼龙,1010,、聚四氟乙烯等 工艺：用板料卷制并焊接而成 规格：市购硬聚氯乙烯管外径为,6,400mm,，壁厚为,6,12mm,标注：按外径,壁厚标注 强度：常温下轻型管材的工作压力不超过,2.5105Pa,，重型管材（管壁较厚）工作压力不超过,6105Pa,。用途：适宜输送温度,60,的腐蚀性介质。,ABS,工程塑料管,3,）橡胶管 橡胶管能耐酸碱，抗蚀性好，且有弹性、可任意弯曲。橡胶管一般用作临时管道及某些管道的挠性件，不作为永久性管道。,3.7.2,给水管道的计算,管径,D,的确定：,给水管道内径可采用计算法或查表法来确定。,（,1,）计算法,（,2,）查表法 在给水钢管（水、煤气管）水力计算表中有 ,、,Dg,、,v,、,I,4,个参数，只要知道其中任意三个数值，就可查到剩下一个参数的值。该表是按水温为,10,清水，并且考虑了垢层厚度为,0.5mm,的情况算得的。水的粘滞性与水的温度有负相关的关系，故,i,与水温也为负相关，但因自来水温与,10,相差不大，故一般均可不考虑这项微小的影响。,（节选）,阻力计算：,（,1,）沿程水头损失,1,沿程水头损失的概念当,v,1.2,（,m/S,）时：,（,2,）局部水头损失,2,局部水头损失的概念 计算方法：精确计算法、概略算法，概略算法较简便，在工程计算中用得较多。,1,）精确算法,（节选）,2,）概略算法概略计算法以沿程水头损失乘以一个经验系数，计算得到局部水头损失。不同的管网，经验系数大小有所不同。,（,3,）总水头损失,2,水在管道内流动过程中，用于克服阻力而损耗的（机械）能，叫总水头损失。,1,）精确算法：,2,）概略算法：,3.7.3,蒸汽管管道的计算与选择,蒸汽管阻力计算：,（,1,）在相同压力下，流速与流量及阻力的关系：,（,2,）流速相等、管径不同时，流量与管道半径的关系：,（,3,）管径、流速相同，不同的压力下，流量和阻力变化的计算：,利用饱和水蒸气管阻力计算表选择管径：,（节选）,3.7.4,制冷系统管道的计算及泵的选择,制冷系统对管道的总阻力要求：,（,1,）吸入管道不同蒸发温度时允许的总阻力：,40,：,3900Pa,；,33,：,4900Pa,；,28,：,5900Pa,；,15,：,12000Pa,。,（,2,）排汽管道允许总阻力,14700Pa,。,（,3,）冷凝器与贮液桶间液体管道总阻 力,1170Pa,。,（,4,）贮液桶与调节站间液体管道总阻力,24000Pa,。,（,5,）盐水管道允许的总阻力,49000Pa,。,管道的选择：,管径确定因素：制冷剂流量（或热负荷）、流速、允许压力降。,氨和氟利昂制冷剂的流动速度如下：,（,1,）氨系统管道,1,）排汽管 已知热负荷和包括局部阻力在内的当量管长后，从下图可查到所需排汽管的管径大小。,氨排汽管的管径计算图,2,）吸入管 吸入管中的压力损失，直接影响制冷压缩机的制冷量。蒸发温度越低，允许的压力损失越小。下面是不同蒸发温度时吸入管管径计算图。,制冷负荷（耗冷量）（,/,）,蒸发温度为,15,时氨吸入管管径计算图,制冷负荷（耗冷量）（,/,）,蒸发温度为,28,时氨吸入管管径计算图,制冷负荷（耗冷量）（,/,）,蒸发温度为,33,时氨吸入管管径计算图,制冷负荷（,/,）,蒸发温度为,40,时氨吸入管管径计算图,管长小于,30m,时，可参照图下图查找：,总管长度小于,30,时氨管管径计算图,3,）供液管供液管分为两个管段：从冷凝器到膨胀阀之间的供液管段，属于高压供液管；自膨胀阀到冷却设备之间的供液管段，属于低压供液管。,高压供液管：,高压贮液桶与调节站之间的氨液管段,氨液在管内流速为,1,1.5,/,管道的直径一般选用,D20D38mm,。,下图为高压贮液桶与调节站之间的氨液管管径计算图。,制冷负荷（耗冷量）（,/,）,高压贮液桶与调节站之间的氨液管管径计算图,自冷凝器到高压贮液桶的管段，氨液在管内的流速,0.6,/,，一般选用,D32D57mm,。下图为冷凝器与高压贮液桶之间的氨液管管径计算图。冷凝器与高压贮液捅的均压管道，常用,D18D25mm,。,冷凝热负荷（,/,）,冷凝器与高压贮液桶之间的氨液管管径计算图,低压供液管：氨通过膨胀阀降低压力后向冷却设备供液的管段，都属于低压供液管。供液方式不同，对管径的设计要求也不同。,如：直接膨胀供液式：供液管管径一般采用,D20D30mm,，冷却排管允许最大制冷负荷见后图：,最大制冷负荷,蒸发温度（）,氨热力膨胀阀供液的冷却排管最大制冷负荷,4,）热氨管 热氨管是专门供给冷却设备冲霜和低压设备加压所用高压氨气的管道。为避免高压氨气将润滑油带进冷却系统，高压氨气需先通过油氨分离器，将油分离去除后再供给冷却设备。因此，热氨管有的从油分离器与冷凝器之间的管道中接出。如需设热氨站，可在高压排出管加接油分离器，使油分离，之后再去热氨站。用于冲霜的热氨管一般采用,38,57,；,用于加压的热氨管一般采用,25,38mm,。,5,）排液管