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1、食品工厂设计与环境保护 第六节 生产车间工艺布置,江南大学食品学院张国农 于秋生 2009-9,一、车间布置设计的目的和重要性,目的-对厂房的配置和设备的排列做出合理的安排，并决定车间的长度、宽度、高度和建筑结构的型式，以及生产车间与工段之间的相互关系。 重要性-生产车间布置是工艺设计的重要组成部分，不仅对建成投产后的生产实践有很大关系，而且影响到工厂的整体布局。车间布置一经施工就不易更改，所以，在设计过程中必须全面考虑。车间布置设计以工艺设计为主导，必须与土建、给排水、供电、供汽、通风采暖、制冷以及设备、安装、安全、卫生等方面取得统一和协调。,生产车间设计内容-把车间的全部设备（包括工作台等
2、），辅助间(更衣、检验、消毒等)在一定的建筑面积内做出合理安排。 平面布置图-把屋盖（或楼盖）掀开往下看，径直画出设备的外形轮廓图。在平面图中，必须表示清楚各种设备的安装位置，下水道、门窗、各工序及各车间生活设施的位置，进出口及防蝇、防虫措施等。 车间剖面图-又叫“立剖面图”。它是解决平面图中不能反映的重要设备和建筑物立面之间的关系，以及画出设备高度、门窗高度等在平面图中无法反映的尺寸。 管路设计图-管路平面图、管路立面图和管路透视图。,二、车间布置设计的依据,车间布置设计必须在充分调查的基础上，掌握必要的资料作为设计的依据，这些资料包括： 生产工艺图 物料衡算数据及物料性质，包括原料、半成品
3、、成品、副产品的数量及性质；三废的数量及处理方法； 设备资料：包括设备的外形尺寸、重量、支撑形式、保温情况及其操作条件，设备一览表等； 公用系统耗用量，供排水、供电、供热、供冷、压缩空气、外管资料等； 土建资料和劳动安全、防火、防爆资料等； 车间组织及定员资料； 厂区总平面布置，包括本车间与其他生产车间、辅助车间、生活设施的相互关系，厂内人流、物流的情况与数量等； 国家、行业有关方面的规范资料。,食品工厂生产车间一般由生产车间、辅助车间、动力车间、仓库和堆场、三废治理、厂前区行政管理以及福利设施等组成。 工艺设计人员主要完成生产车间的设计；辅助车间、动力车间（如变电间、锅炉房、制冷机房以及水处
4、理间系统的设计由相对应的配套专业人员承担设计。 生产车间的内部组成： 生产部分包括原料工段、生产工段、成品工段、回收工段等； 辅助部分包括变配电、热力、真空、压缩空气调节站、通风空调、车间化验、控制系统、包装材料等； 生活行政部分包括车间办公室、更衣室、休息室、浴室以及厕所等。,三、生产车间工艺布置的原则,要有总体设计的全局观点。必须从本车间在总平面图上的位置，考虑与其他车间或部门间的关系以及发展前景等，满足总体设计的要求； 设备布置要尽量按工艺流程的顺序来作安排，特殊设备可按相同类型设备作适当集中，使生产过程占地最少、生产周期最短、操作最方便。多层建筑要设有垂直运输，重型设备最好在底层，原料
5、收发间应设有地磅。 设备布置时应考虑到进行多品种生产的可能，以便灵活调动设备，并留有相当的余地，以便更换设备，注意设备相互间的间距和设备与建筑物的安全维修距离。 生产车间与其他车间的各工序要相互配合，保证各物料运输通畅，避免重复往返。尽可能利用空间运输；合理安排各种废料的排出，人员进出要和物料进出分开。人流通道、物流通道包装材料通道要流畅，尽量避免交叉、往复、污染。,四、生产车间工艺布置的步骤与方法(略) 五、食品工厂生产车间建筑特点,门-生产车间的门是人、货的出入口，门上应设置有防蝇、防虫设施，如水幕、风幕、杀虫灯、暗道等。入门前应有洗手(五步洗手程序)、脚的消毒池。 窗-有空调的生产车间，
6、如包装间、生产巧克力的某些工段，窗是固定窗。 一般车间用双层平开窗(南方)，防止天热蝇、虫的飞入，窗可通风，纱窗既防蝇、虫，又可通风。 对有大量蒸汽、油蒸汽的车间，如二重锅、油炸锅、杀菌机等设备应放在生产车间的下风向，以尽量减少车间内水、油蒸汽，风可把水、油蒸汽吹出车间，还应有机械通风装置。,采光-生产车间应有良好的采光条件，自然光比人工光好，要使工人在生产时心情舒畅，不出生产事故。 墙与墙、墙与天花板、楼板与梁的相交处应做成圆弧形，以利通风，而不结蜘蛛网，不积灰尘。生产车间墙壁应有1.82.0m的白瓷砖墙裙，以利清洗，确保车间卫生、清洁。 地坪-石板、混凝土、缸砖、塑料、水磨石、无尘地坪（环
7、氧树脂石英砂) 耐酸、耐碱、耐腐蚀、不起尘、防滑、无接缝,顶棚-二重锅、油炸锅、杀菌锅放在车间下风向、靠墙，此外在其上部的顶棚应做成倾斜式，以利大量蒸汽通过排风机排出，天花板、墙用过氯乙烯防霉油漆或涂料，但油炸场所不用，因为温度高，油漆掉下来进入食品是有毒的。 楼板-为防止楼板间缝隙渗水，所以食品工厂生产车间的楼板最好用整体式。,六、车间形式,应根据生产品种、厂址、地形等具体条件决定。一般所选的外形有：长方形、“L”形、“T”形、“U”形等，其中以长方形最为常见。长方形车间的长度取决于流水作业线的形式和生产规模。为利于流水作业线的排布，车间长度一般在60m左右或更长一些，并希望生产车间的柱子越
8、少越好。生产车间的层高按房屋的跨度(食品工厂生产车间常用的跨度为9m、12m、15m、18m、24m等)和生产工艺的要求而定，一般以46m为宜，车间跨度为1015m连跨，一般高度为78m(吊平顶4m)，亦有车间跨度达13m以上的。,第七节 水、电、汽用量估算,生产车间用水、用电量、用汽量在设计时是估算，而不是计算。 作为工艺计算，是指按工艺的要求，对生产过程中的需求量进行的估算，此数值并不代表工厂设计中所必须提供的水、电、汽配套能力。仅仅作为提供能相关专业的基础数据。 公用工程配套专业根据此要求进行专门的设计，建造，从而满足生产工艺的要求.,我国是一个贫水国，水力资源十分宝贵，能源同样也是很紧
9、张的，而食品加工又是一个用水、用汽量很大的产业，如何节约用水、用电、用汽，首先在工艺流程的设计中要作为一个重要的设计内容来进行，它不仅涉及到水汽用量的节约，生产成本的降低，也涉及到如何维护“可持续发展”的理念推行的实际性行为。对生态资源掠夺性使用的设计是不成功的设计。而考虑了水汽的节约使用所形成的工艺流程与不考虑或不作为重点考虑所形成的工艺流程是有差异的。,食品工厂生产车间用水、用电、用汽量的多少，随产品种类而异。如罐头厂、乳品厂的主要用水部分有：原料预处理、半成品的漂洗、浓缩器蒸汽的冷凝、杀菌后产品的冷却、包装容器的洗涤消毒、车间的清洁卫生和产品在生产过程中本身所需之水等等。 主要的用汽部分
10、有：热烫、配汤、浓缩、干燥、杀菌、保温、设备和管道的消毒、车间的清洁卫生等等。生产车间的水、汽用量的估算方法一般有两种：按“单位产品耗水耗汽量定额”来估算和用计算的方法来估算。,一、用“单位产品耗水耗汽量定额” 来估算,估算的依据： 平均每吨成品的耗水耗汽量 一些设备的用水用汽量 按生产规模拟定给水能力 循环用水量和分级使用蒸汽量,二、用计算方法来估算水电汽用量,耗水量W估算 W=W1 +W2 +W3 +W4+W5 W1-生产工艺用水量(加入产品 中的水) W2-生产过程用水量(清洗原料、冷却、锅炉用水) W3-生产环境用水量(设备清洗、冲洗地面) W4-生活用水量(食堂、澡室、厕所) W5-
11、消防用水,耗汽量估算,可以通过物料热量平衡来进行计算 Q=Q1+Q2+Q3+QN Q1-物料加热、升温、汽化所需之热量 Q2-设备对外散热之损失 Q3-物料带走的热量 ,用电量的估算,根据所选设备，分工段或分生产线进行装机容量进行统计。 根据加工生产线的形式(间歇、连续等)选取同步使用系数(01)，并进行实际使用电量的估算。 提供给供电专业人员进行专门的设计，从而满足生产工艺的要求.,第八节 管路设计及计算 一、公称直径与常用管材,公称直径、公称压力 1. 公称直径 管子和管道附件的公称直径是为了设计、制造、安装和维修的方便，而人为规定的一种标准直径-通称直径或公称通径。 公称通径用符号DN来
12、表示，其后附加公称通径的尺寸。例如公称通径为100mm的水煤气管，则用“DN100”表示。值得注意的是，管子的真正内径和它的公称直径往往是不相等的，有的相差较大。 目前管子直径的单位除了用mm外，英制单位还在使用，其单位为in。,2.公称压力 公称压力-通称压力。一般就是大于或等于实际工作的最大压力。 在制定管道及管道用零、部件标准时，只有公称直径这样一个参数是不够的，公称直径相同的管道、法兰或阀门，它们能承受的工作压力是不同的，它们的连接尺寸也不一样。所以要把管道及所用法兰、阀门等零、部件所承受的压力，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，以PN表示。其后附加公称压
13、力的数值。如，公称压力为25105Pa，用PN25表示。 根据DN和PN就可以选择标准管道及法兰或阀门等管件，同时可以选择合适的密封结构和密封材料等。,管道材料的选择,二、管道的压力降计算,（一）确定管径D 1. 选取适当的流速 2.计算法或查表法确定管径D 3.确定壁厚 （二）阻力计算 沿程阻力、局部阻力等,三、水泵的选择,水泵的选择是根据流量Q和扬程H两个参数进行的。当两个参数确定后，可以查阅相关泵的特性曲线进行选择。 确定Q值 无水箱时，设计采用秒流量Q。 有水箱时，采用最大小时流量计算。 确定扬程H H=H1+H2+H3+H4 式中 ：H1几何扬程，从吸水池最低水位至输水终点的 净几何
14、高差 H2阻力扬程，为克服全部吸水、压力、输水管道和配件之总阻力所耗的水头 H3设备扬程，即输水终点必需的流出水头 H4扬程余量（一般采用23m）,四、管道附件,（一）管件与阀件 管路中除管子外，为满足工艺生产和安装检修的需要，管路中还有其它许多的附件，如：短管、弯头、三通、异径管、法兰、阀门等，通常称为管道附件，简称管件和阀件。它是组成管路不可缺少的部分。有了这些管道附件，管路的安装和检修则方便得多，可以使管路改换方向、变化口径、连通和分流以及调节和切换管道中的流体等等。 弯头 三通 短接管和异径管 法兰 阀门 见表375 常用管件与阀门性能表,（二）管道的连接,管路的连接包括管道和管道的连
15、接、管道与各种管件、阀件及设备接口等处的连接。目前比较普遍采用的有：法兰连接、螺纹连接、焊接及填料式连接等。 法兰连接-这是一种可拆式的连接。由法兰盘、垫片、螺栓和螺母等零件组成。法兰盘与管道是固定在一起的。法兰连接主要依靠两个法兰盘压紧密封材料来达到密封的。法兰的压紧力是靠法兰连接的螺栓来达到的。,螺纹连接-管路中螺纹连接大多用于自来水管路、一般生活用水管路和机器润滑油管路中。管路的这种连接方法可以拆卸、但没有法兰连接那样方便，密封可靠性也较低。因此，使用压力和使用温度不宜过高。螺纹连接的管材大多采用水煤气管。 焊接连接-这是一种不可拆的连接结构，它是用焊接的方法将管道和各管件、阀门直接连成
16、一体的。这种连接密封非常可靠，结构简单，便于安装，但给清洗、检修工作带来不便。焊缝焊接质量的好坏，将直接影响连接强度和密封质量。为保证焊缝质量，可用x光拍片和试压方法检查。 其他连接-除上述常见的三种连接外，还有承插式连接、填料函式连接、简便快接式连接等等。,（三）管道符号 管道符号包括管道中流体介质的代号，管路连接符号和管件符号等，其表示方法分别见表377、表378、表379。 表377 流体介质代号,（四）管路的支架和补偿 1.管路的支架-用来支承和固定管路。 分类： 钢结构 室外 钢筋混凝土 室内 一般室外管较长，而且要穿越马路和厂房等，需架空或敷设地沟，往往把许多管路集中到专门用来支承管路的管架上，有的象栈桥一样。室内的管路一般利用厂房的墙壁、
