【正文】 設(shè)備特性等； ④ 管口表：設(shè)備上所有接口應(yīng)編號，管口表中列出管口編號、名稱、公稱直徑、公稱壓力等。 圖紙要求：投影正確、布置 恰當、線型規(guī)范、字跡工整。 單元過程及設(shè)備設(shè)計的基本原則與基本過程 任何工藝過程都是由不同的單元過程與單元設(shè)備按照一定的要求組合而成的一個進與出的過程，從工藝角度來說對工藝過程的每個環(huán)節(jié)與總的流程都有進口和出口，而從設(shè)備來說也必須有一個或多個進口與出口，因而，單位過程及單元設(shè)備設(shè)計是整個發(fā)酵過程和設(shè)備設(shè)計的核心和基礎(chǔ)，并貫穿于設(shè)計過程的始終，從這個意義上說，作為發(fā)酵工程類及其相關(guān)專業(yè)的本科生能夠熟練地掌握常用的單位過程及設(shè)備的設(shè)計過程和方法，無疑是十分重要的。 單元過程及設(shè)備設(shè)計的基本原 則 工程設(shè)計是一項政策性很強的工作，要求工程設(shè)計人員必須嚴格地遵守國家的有關(guān)方針政策和法律法規(guī)以及有關(guān)的行業(yè)規(guī)范，特別是國家的工業(yè)經(jīng)濟法規(guī)、環(huán)境保護法規(guī)和安全法規(guī)。由于設(shè)計本身是一個多目標優(yōu)化的問題，對于同一個問題可能有多種解決方案，設(shè)計者需要在互相矛盾的因素中進行判斷和選擇，做出科學(xué)合理的決策。一般應(yīng)遵守如下基本原則： ⑴技術(shù)的先進性和可靠性 工程設(shè)計工作，既是一種創(chuàng)造性勞動，也是一種特別需要嚴謹、科學(xué)的工作態(tài)度的工作，需要設(shè)計人員具有較強的創(chuàng)新意識和創(chuàng)新精神，具有豐富的技術(shù)知識和實踐經(jīng)驗，掌握先進的設(shè)計 工具和手段，盡量采用當前的先進技術(shù)，提高生產(chǎn)裝備的技術(shù)水平，使其具有較強的競爭能力。另一方面，應(yīng)該實事求是，結(jié)合實際，對所采用的新技術(shù)，要進行充分的論證，以保證設(shè)計的可靠性、科學(xué)性。 ⑵過程的經(jīng)濟行 獲取最大的經(jīng)濟利潤是生產(chǎn)者追求的目標，生產(chǎn)設(shè)備的設(shè)計者也應(yīng)該以生產(chǎn)者較少的投資獲取最大的經(jīng)濟利潤為目標，在各種方案的分析對比過程中，其經(jīng)濟技術(shù)指標評價 是最重要的決策因素之一。 ⑶過程的安全性 使用或產(chǎn)生高溫、高熱以及高壓是發(fā)酵工業(yè)中常見現(xiàn)象，在設(shè)計過程中要充分考慮到各個生產(chǎn)環(huán)節(jié)可能出現(xiàn)的各種危險，并選擇能夠采 用有效措施以防止發(fā)生危險的設(shè)計方案，以確保生產(chǎn)人員的健康和人身安全。 ⑷過程的可操作性和可控制性 系統(tǒng)的課操作性和可控制性是發(fā)酵設(shè)備設(shè)計中應(yīng)該考慮的重要問題，能夠進行穩(wěn)定可靠地操作，從而滿足正常的生產(chǎn)需要是對發(fā)酵設(shè)備的基本要求。另外，還應(yīng)能夠適應(yīng)生產(chǎn)符合以及操作參數(shù)在一定范圍內(nèi)的波動。 單元過程及設(shè)備設(shè)計的基本內(nèi)容和過程 單元過程及設(shè)備設(shè)計的內(nèi)容主要包括單元過程的方案和流程設(shè)計、操作參數(shù)的選擇、單元設(shè)備工藝設(shè)計或選型、過程設(shè)備的機械結(jié)構(gòu)設(shè)計、編制設(shè)計技術(shù)文件。單元過程和設(shè)備設(shè)計的基本過程如下： ⑴過程的方案設(shè)計 過程的方案設(shè)計就是選擇合適的生產(chǎn)方法和確定原則流程。在方案的選擇過程中，應(yīng)充分體現(xiàn)前述的基本原則，以系統(tǒng)工程的觀點和方法，從眾多的可用方案中，篩選出最理想的原則工藝流程。單元過程的方案設(shè)計雖然是比較原則的工作，但卻是最重要的基礎(chǔ)設(shè)計工作，將對整個單元過程及設(shè)備設(shè)計起決定性的影響。該項設(shè)計應(yīng)以系統(tǒng)整體優(yōu)化的思想，從過程的全系統(tǒng)出發(fā)，將各個單元過程視為整個過程的子系統(tǒng)，進行過程合成，使全系統(tǒng)達到結(jié)構(gòu)優(yōu)化。在這樣的思想指導(dǎo)下，選擇單元過程的實施方案和原則歷程。因而，在一般情況下，單元過程方案和流 程設(shè)計，較強地受整個過程的結(jié)構(gòu)優(yōu)化的約束，甚至由全過程的結(jié)構(gòu)決定。 ⑵工藝流程設(shè)計 工藝流程設(shè)計的主要任務(wù)是依據(jù)單元過程的生產(chǎn)目的，確定單位設(shè)備的組合方式。工藝流程設(shè)計應(yīng)在滿足生產(chǎn)要求的前提下，充分利用過程的能量集成技術(shù)，提高過程的能量利用率，最大限度地降低過程的能量消耗，降低生產(chǎn)成本，以提高產(chǎn)品的市場競爭力。另外，應(yīng)結(jié)合工藝過程設(shè)計出合適的控制方案，使系統(tǒng)能夠安全穩(wěn)定生產(chǎn)。 ⑶單元過程模擬計算 單元過程模擬計算的主要任務(wù)是依據(jù)給定的單位過程工藝流程，進行必要的過程計算，包括進行過程的物料平衡和熱量平衡的計 算，確定過程的操作參數(shù)和單元設(shè)備的操作參數(shù)，為單元設(shè)備的工藝設(shè)計提供設(shè)計依據(jù)。進行該項工作，常涉及到單元過程參數(shù)的選擇，應(yīng)對單元過程進行分析使單元過程達到參數(shù)優(yōu)化，同事也應(yīng)進行主要單元設(shè)備的工藝設(shè)計和選型，在此基礎(chǔ)上，進行單元過程的綜合評價，不斷地進行優(yōu)化、選擇，只到達到優(yōu)化目標，實現(xiàn)單元過程的參數(shù)優(yōu)化。 ⑷單元設(shè)備的工藝設(shè)計 單元設(shè)備的工藝設(shè)計就是從滿足過程工藝要求的需要出發(fā)，通過對單元設(shè)備進行工藝計算，確定單元設(shè)備的工藝尺寸，為進行單元設(shè)備的詳細設(shè)計或選項提供依據(jù)。此項工作也應(yīng)同過程的模擬計算結(jié)合起來， 同樣存在參數(shù)優(yōu)化的問題，需要進行多方案對比才能選擇出較為理想的方案。 ⑸繪制單元過程的工藝流程圖 一般情況下，發(fā)酵裝置的工藝流程圖是按單元過程順序安排的，單元過程的工藝流程是作為全裝置流程的一部分出現(xiàn)在全裝置流程圖中，因而，單元過程工藝流程圖是繪制全裝置流程圖的基礎(chǔ)。 ⑹工藝設(shè)計的技術(shù)文件 單元過程的工藝設(shè)計技術(shù)文件主要包括單元過程流程圖，工藝流程說明，工藝設(shè)計計算說明，單元設(shè)備的工藝計算說明書及單元設(shè)備的工藝條件圖。 ⑺詳細設(shè)計 按照工藝條件的要求，進行工程建設(shè)所需要的全部施工圖設(shè)計，編制出所有的技術(shù)文件 。單元過程設(shè)備的機械結(jié)構(gòu)設(shè)計的工作內(nèi)容主要集中于工程設(shè)計的詳細設(shè)計階段，其設(shè)計任務(wù)是在單元設(shè)備的工藝設(shè)計完成后，依據(jù)設(shè)備的工藝要求，進行設(shè)備的施工圖設(shè)計。 生產(chǎn)工藝流程設(shè)計 化工生產(chǎn)工藝流程設(shè)計是所有化工裝置設(shè)計中最先著手的工作，由淺入深、由定件到定量逐步分階段依次進行，而且它貫穿于設(shè)計的整個過程。工藝流程設(shè)計的目的是在確定生產(chǎn)方法之后，以流程圖的形式表示由原料到成品的整個生產(chǎn)過程中物料被加工的順序以及各股物料的流向，同時表示出生產(chǎn)中所采用的化學(xué)反應(yīng)、單元操作及設(shè)備之間的聯(lián)系，據(jù)此可進一步制定管道 流程和計量 控制流程。它是發(fā)酵過程技術(shù)經(jīng)濟評價的依據(jù)。 工藝流程圖中常見的圖形符號 、閥門的圖形符號 2. 儀表參量代號、儀表功能代號和儀表圖形符號 ⑴ . 儀表參量代號 ⑵ . 儀表功能代號 ⑶ . 儀表圖形符號 3. 流程圖中的物料代號 工藝流程設(shè)計 按照設(shè)計階段的不同，先后設(shè)計方框流程圖工藝流程草圖、工藝物料流程圖、帶控制點的工藝流程圖。后者列入施工圖設(shè)計階段的設(shè)計文件中。 流程圖和生產(chǎn)工藝流程草圖 為便于進行物料衡算、能量衡算及有關(guān)設(shè)備的工藝計算，在設(shè)計的最初階段，首先要繪 制方框流程圖，定性地標出物料由原料轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品的過程、流向以及所采用的各種處理過程及設(shè)備。 工藝流程草 (簡 )圖是一個半圖解式的工藝流程圖，為方框流程圖的一種變體或深入，帶有示意的性質(zhì)，僅供工藝計算時使用，不列入設(shè)計文件。 在完成物料計算后便可繪制工藝物料流程圖，它是以圖形與表格相結(jié)合的形式來表達物料計算結(jié)果，使設(shè)計流程定量化，為初步設(shè)計階段的主要設(shè)計成品，其作用如下：①作為下一步設(shè)計的依據(jù) ；②為接受審查提供資料：③可供日后操作參考。物料流程圖中的設(shè)備應(yīng)采用標淮規(guī)定的設(shè)備圖形符號表示，不必嚴格按比例繪制，但圖上需標注設(shè)備的位號及名稱。設(shè)備位號的第一行字母是設(shè)備代號，其后是設(shè)備編號，一般由三位數(shù)字組成，第 1 位數(shù)字足設(shè)備所在的工段 (或車間 )代號，第 3 位數(shù)字是設(shè)備的順序編號。例如沒備位號 T218 表爾第二車間 (或工段 )的第 18 號塔器。物料流程圖中需附上物料平衡表，包括物料代號、物料名稱、組成、流量 (質(zhì)量流量和摩爾流邀 )等：有時還列出物料的某些參數(shù)．如溫度、密度、壓力、狀態(tài)、來源或去向等。 3 帶控制 點的工藝流程圖 在設(shè)備設(shè)計結(jié)束、控制方案確定之后，便可繪制帶控制點的工藝流程圖 (此后，在進行車間布置的設(shè)計過程中，可能會對流程圖作一些修改 )。圖中應(yīng)包括如下內(nèi)容。 ⑴物料流程 物料流程包括 ①設(shè)備示意圖，其大致依設(shè)備外形尺寸比例畫出，表明設(shè)備的主要管口，適當考慮設(shè)備合理的相對位置； ②設(shè)備流程號 ③物料及動力 (水、汽、真空、壓縮機等 )管線及流向箭頭； ④管線上的主要閥門、設(shè)備及管道的必要附件； ⑤必要的計量、控制儀表，如流量計、液位計、壓力表、真空表及其他測量儀表等； ⑥簡要的文字注釋，如冷卻水、加熱蒸汽來 源、熱水及半成品去向等。 ⑵圖例 圖例是將物料流程圖中畫的有關(guān)管線、閥門、設(shè)備附件、計量 控制儀表等圖形用文字予以說明。 ⑶圖簽 圖簽是寫出圖名、設(shè)計單位、設(shè)計人員、制圖人員、審核人員 (簽名 )、圖紙比例尺、圖號等項內(nèi)容的一份表格，其位置在流程圖的右下角，帶控制點的工藝流程圖一般是出工藝專業(yè)和白控專業(yè)人員合作繪制出來的。作為課程設(shè)計只要求能標繪出測量點位置即可。 第二章 設(shè)備設(shè)計方案 設(shè)備的分類與設(shè)計步驟 設(shè)備的分類 通過查資料，了解所設(shè)計設(shè)備的分類情況。并 且按照不同的分類，闡述分析不同種類的設(shè)備特點，為后續(xù)選型階段的設(shè)計，提供數(shù)據(jù)理論支持。 設(shè)備設(shè)計步驟 ⑴ 根據(jù)任務(wù)要求，確定設(shè)計方案； ⑵ 進行工藝計算； ⑶ 選擇合適的結(jié)構(gòu)方案，進行結(jié)構(gòu)設(shè)計； ⑷ 進行流體阻力核算； ⑸ 繪制流程圖及設(shè)備圖紙，寫說明書。 設(shè)備工藝設(shè)計 設(shè)備工藝設(shè)計方案的確定 1. 設(shè)備型式的選擇 根據(jù)不同的設(shè)備種類的特點，分析比較每種設(shè)備的優(yōu)缺點，簡單敘述每種類型設(shè)備的工作原理和適用范圍。通過計算，篩選不同類型的設(shè)備，最終從經(jīng)濟性、實用性以及可操作性等方面綜 合評價，確定所選設(shè)備。 2. 設(shè)備設(shè)計與選型的原則 ⑴ 滿足規(guī)定的工藝條件 ⑵ 確保安全可靠 ⑶ 安裝操作及維修的方便 ⑷ 經(jīng)濟合理 ⑸ 盡可能采用標準系列 所選型號設(shè)備的工藝計算 通過 步驟的選擇，對已選中的設(shè)備進行先關(guān)參數(shù)計算，包括容積、體積尺寸、壁厚以及加熱面積等。 設(shè)備結(jié)構(gòu)設(shè)計 此部分包括管束及殼程分程、管道布置、管道與管板的連接、管板與殼體的連接等。 第三章 實例設(shè)計 設(shè)計產(chǎn)品種類及方案 產(chǎn)品方案 種類 本產(chǎn) 品為 14 度淺色麥汁，為保證啤酒發(fā)酵的正常進行，得到優(yōu)質(zhì)的啤酒，對麥芽提出的要求是：浸出物收得高，麥汁澄清透明，麥汁組成符合要求。 生產(chǎn)啤酒結(jié)構(gòu) 本地區(qū)氣溫變化較大，全年生產(chǎn)天數(shù)定為 302 天，其中 5， ， 7， 8， 9 月為生產(chǎn)旺季，10， 11， 2， 3， 4 為生產(chǎn)淡季， 12， 1 月停產(chǎn)，做技術(shù)設(shè)備檢修及計劃準備工作。設(shè)計生產(chǎn)旺季每天糖化 6 次，淡季每天糖化 4 次，旺、淡季分別占 152 天和 150 天，全年總糖化次數(shù)為 1512 次。 原料麥芽質(zhì)量標準 感觀 （ 1） 色 澤 良好大麥有光澤，淡黃，不成熟大麥呈微綠色，受潮大麥發(fā)暗，胚部呈深褐色，受霉菌侵蝕的大麥則呈灰色或微藍色。 （ 2） 氣味 良好大麥具有新鮮稻草香味，受潮發(fā)霉的則有霉臭味。 （ 3） 谷皮 優(yōu)良大麥皮厚。有細密紋道，厚皮大麥則紋道粗糙。 （ 4） 麥粒形態(tài) 麥粒以短胖者比瘦長者為佳，前者浸出物高，蛋白質(zhì)低，發(fā)芽快。 （ 5） 夾雜物 雜谷粒