物料衡算及设备选型

生物工程工厂设计概论物料衡算的意义生物工程工厂设计概论物料衡算的意义生物工程工厂设计是生物工程领域的一个重要环节，它涉及到工厂的布局、设备选型、工艺流程等方面。

在这个过程中，物料衡算是一个不可忽视的环节，它对于工厂的正常运行和效益的提升具有重要意义。

物料衡算是指在生物工程工厂设计过程中，对物料的种类、需求量、供应方式、储存方式、流动路径等进行合理评估和计算的过程。

通过物料衡算，可以对工厂的物料需求和物料流动进行全面的掌握和分析，从而为工厂的设备选型和工艺流程的优化提供依据。

首先，物料衡算可以帮助工程师对物料的种类和需求量有一个准确的估计。

在生物工程工厂中，常见的物料包括生物反应物、培养基、酶、载体等。

通过对物料衡算的精确计算，可以预测工厂在不同阶段所需的物料种类和数量，从而为选购原材料提供有针对性的指导。

其次，物料衡算可以帮助工程师确定合理的物料供应方式和储存方式。

在生物工程工厂中，物料的供应方式有多种选择，可以通过外购、自产等方式进行；而物料的储存方式也有冷冻、冷藏、干燥等不同方法。

通过物料衡算，可以根据物料的特性和需求量，确定最适合的供应方式和储存方式，从而提高物料的利用率和降低生产成本。

此外，物料衡算还可以帮助工程师规划物料的流动路径和储存空间。

在生物工程工厂中，物料的流动路径通常需要经过不同的工序和设备，而物料的储存需要有相应的容器和空间。

通过物料衡算，可以确定物料的最佳流动路径和储存空间，提高物料的运输效率和工厂的生产效率。

综上所述，物料衡算在生物工程工厂设计中具有重要的意义。

它可以帮助工程师准确评估物料的种类和需求量，确定合理的物料供应方式和储存方式，规划物料的流动路径和储存空间，从而优化工厂的设备选型和工艺流程，提高工厂的生产效益和经济效益。

因此，在生物工程工厂设计中，我们应该充分重视物料衡算的作用，并将其纳入到设计过程中，以实现工厂的高效运作和可持续发展。

化工设计概论第一章1.化工设计的种类:根据项目性质分：新建项目设计，重复建设项目设计和已有装置的改造设计.根据化工过程开发程序分类：概念设计，中试设计，基础设计和工程设计。

2.化工计算包括工艺设计中的物料衡算，能量衡算，设备选型与计算三个内容。

第二章1.生产方法和工艺流程选择的原则：（1）先进性。

先进性是指在化工设计过程中技术上的先进程度和经济上的合理性。

(2)可靠性。

可靠性主要是指所选择的生产方法和工艺流程是否成熟可靠。

（3）合理性。

合理性是指在进行化工厂设计时，应该结合我国的国情，从实际情况出发，考虑各种问题，即宏观上的合理性。

2.工艺流程设计的步骤：（1）确定整个流程的组成（2）确定每个过程或工序的组成（3）确定工艺操作条件（4）确定方案的组成（5）原料与能量的合理利用（6）确定“三废”处理方案（7）制定安全生产措施3.工艺流程图有：工艺流程草图，工艺物料流程图，带控制点的工艺流程图及工艺管道仪表流程图等。

4.设备的标注压缩机、风机 C 换热器 E 泵 P反应器 R 塔 T 容器 V例如: 设备位号“P301A”由三部分组成：P为设备类别代号；第一个数字3为工序（或主项）的编号；01为该设备在工序同类设备中的顺序号；A为相同设备的数量尾号。

5.管道标注管道标注的内容有四部分：管段号（由三个单元组成）、管径、管道等级和绝热（或隔声）代号，总称为管道组合号。

例如：“PL0101A-150-A1A”：PL 为物料代号，表示工艺液体；第一个01为主项编号，表示第01号工序；第二个“01”为管道顺序号，表示第01号管道；150位管道的公称直径，表示该管道的公称直径为150mm；第一个A为公称压力等级代号，表示ASME标准压力等级代号；1表示管道材料等级顺序号；第二个A为管道材质类别代号，表示铸铁。

PA 工艺空气 PG 工艺气体PL 工艺液体 PW 工艺水PGS 气固两相工艺物料 PLS 液固两相工艺物料A~G用于ASME标准压力等级代号，H~Z用于国内标准压力等级代号（其中I,J,O,X不用）A-铸铁 B-碳钢6.常用阀门图例截止阀球阀三通截止阀三通球阀7.仪表的功能标志第一个字母表示被测变量，后继字母表示读出功能，输出功能。

化工设计大赛己二睛物料衡算在进行化工设计大赛中，物料的衡算是一个非常重要的环节。

物料的衡算可以确保设计的可行性，合理利用资源，提高生产效率，降低成本。

以下是针对化工设计比赛的物料衡算的简要介绍：首先，物料衡算的目的是确定在化工过程中所需的物料的数量，以及相应的物料的供应和处理方式。

在进行物料衡算时，需要考虑到所需物料的纯度、化学性质、产量要求、工艺条件等因素。

其次，在进行物料衡算之前，需要收集和整理相关的数据。

例如，化工原料的性质和供应商的资料；产品的纯度和产量要求；原料和产品的化学反应方程式等。

这些数据对于物料衡算的准确性非常重要。

接下来，需要根据设计要求和工艺条件确定所需物料的量。

这个过程涉及到物料的计算，主要有两种方法：质量平衡和能量平衡。

质量平衡是根据原料和产品的质量来计算物料的量，而能量平衡是根据热量来计算物料的量。

在进行质量平衡和能量平衡时，需要考虑到反应的副产物和反应的亏损等因素。

然后，需要对所需物料进行供应和处理方式的选择。

供应方式包括直接采购、自制和租赁等。

处理方式包括储存、输送、加工和处理等。

在选择供应和处理方式时，需要综合考虑成本、可行性和环境要求等因素。

最后，需要进行物料衡算的结果进行验证和修正。

验证的方式可以通过实验和模拟等。

在验证和修正过程中，可能需要对物料的种类、数量和处理方式进行调整，以满足设计要求和工艺条件。

总之，物料衡算在化工设计大赛中扮演着重要的角色。

它不仅可以确保设计的可行性，也可以提高生产效率和降低成本。

因此，在进行化工设计大赛时，我们需要认真对待物料衡算这个环节，确保其准确性和可靠性。

物料衡算三.⼯艺设计计算3.1 物料横算3.1.1物料衡算的意义物料横算，是在已知产品规格和产量前提下算出所需原料量、废品量及消耗量。

同时，还可拟定出原料消耗定额，并在此基础上做能量平衡计算。

通过物料横算可算出：(1)实际动⼒消耗量(2)⽣产过程所需热量或冷量(3)为设备选型、决定规格、台数（或台时产量）提供依据(4)在拟定原料消耗定额的基础上，可进⼀步计算⽇消耗量，每⼩时消耗量等设备所需的基础数据。

综上所述，物料衡算是紧密配合车间⽣产⼯艺设计⽽进⾏的，因此，物料衡算是⼯艺设计过程的⼀项重要的计算内容。

3.1.2物料横算的⽅法塑料制品的⽣产过程多采⽤全流程、连续操作的形式。

物料衡算的步骤如下：(1)确定物料衡算范围，画出物料衡算⽰意图，注上与物料衡算有关的数据。

物料衡算⽰意图如下：(2)说明计算任务。

如：年产量、年⼯时数等。

(3)选定计算基准。

⽣产上常⽤的计算基准有：①单位时间产品数量或单位时间原谅投⼊量，如：kg/h，件/h，t/h（连续操作常采⽤此种基准）；②加⼊设备的原料量（间歇操作常采⽤此种基准）。

(4)由已知数据，根据下列公式进⾏物料衡算：ΣG1=ΣG1+ΣG3式中：ΣG1——进⼊设备的物料量总和ΣG2——离开设备的正品量和次品量总和ΣG3——加⼯过程中物料损失量总和(5)收集数据资料。

⼀般包括以下⽅⾯：①年⽣产时间：连续⽣产300~350 d间歇⽣产200~250 d连续⽣产时，年⽣产的天数较多，在300d左右，其他时间将考虑全长检修，车间检修或5%~10%意外停机。

当间歇⽣产时，就要减去全年的休息⽇，⽬前为双休⽇加上法定假⽇全年约为110d，所以间歇⽣产⽐连续⽣产少110个⼯作⽇。

总之，确定了每年有效地⼯作时数后就能正确定出物料衡算的时间基准，算出每⼩时的⽣产任务，进⽽在以后的计算中选定设备的规格。

具体的选择天数要通过分析得出。

②有关定额、合格率、废品率、消耗率、回收率等。

在任何⼀个产品加⼯过程中，合格产品都不是百分之百。

第五章设备平衡计算设备选型的主要依据是物料平衡，根据由浆水平衡计算出来的生产1t风干浆所需要的物料的两来计算通过每一设备的物料量（通过量），然后用通过量来校核或计算每一设备所应具有的生产能力，最终确定同种设备的台数。

5.1设备平衡的原则1.主要设备的确定：确定主要设备的生产能力时，要符合设备本身的要求，既不能过大的超出设计能力的要求,又要适当的留有余地。

2.设备数量的确定：对于需要确定台数的设备，其数量要考虑该设备发生事故或检修时仍有其他设备做备用维持生产。

3.备品的确定4.公式计算法的选择5.避免大幅度波动5.2设备台数的确定方法：设备台数的确定，是通过理论或经验公式计算设备生产能力。

根据我国现有纸厂的实践经验和理论建设，确定设备的生产能力或按设备产品目录查取其生产能力后，则可以用下列的公式计算出所需的台数。

式中 N——选用台数Q——生产中需该种设备处理的物料量（t/d）G——该设备的生产能力（t/d）K——设备利用系数，其大小随不同设备，以及设备所处的生产位置不同而不同，打浆，漂白筛选设备的取0.7，蒸煮设备的K值取0.8等5.3设备台数的确定方法5.3.1备料工段由备料段物料平衡计算可知，每天处理玉米秆料量2551.3817×10-3×50=127.5691 t/d则每小时处理苇料的数量=5.3154 t/h1. 带式运输机：（1台）已知：设定皮带运输机运输玉米秆的速度为1.4m/s。

带式运输机的生产能力可由公式：G=3600F·v·r ○1采用平行带运输，则物料层的截面积按三角形面积求得：F=b·h/2 ○2式中： F——带上物料层的截面积，m2；r——物料表观重度，t/m3取值0.13 t/m3；v——运输机的速度；b——物料层宽度，m 取值0.8B( B为带宽)；h——物料层的高度， h=b·tgα/2 α=30°(物料堆积角)将b和h代入○2式得：F=0.16B2·tgα○3当带式运输机倾斜运输时，带上物料的断面面积较小，并随倾角的大小而改变，取C=18° C为物料断面减小系数。

三、物料平衡计算的方法和步骤 （一）水泥厂的物料平衡计算1.烧成车间生产能力和工厂生产能力的计算 （1）年平衡法计算步骤是：按计划任务书对工厂规模（水泥年产量的要求），先计算要求的熟料年产量，然后选择窑型、规格，标定窑的台时产量，选取窑的年利用率，计算窑的台数，最后再核算出烧成系统和工厂的生产能力。

①要求的熟料年产量可按式（3-1）计算： Q y =pe d ---100100G y （3-1)式中 Q y ——要求的熟料年产量（t/a ）；G y ——工厂规模（t/a ）；d ——水泥重视高的掺入量（%）；e ——水泥中混合材的掺入量（%）； p ——水泥的生产损失（%），可取为3%~~5%。

当计划书任务书规定的产品品种有两种或两种以上，但所用的熟料相同时，可按下式分别求出每种水泥要求的熟料年产量，然后计算熟料年产量的总和。

Q y1=pe d ---10010011G y1（3-2）Q y2=p e d ---10010022G y2(3-3)Qy=Q y1+Q y2(3-4)式中 Q y1，Q y2——分别表示每种水泥要求的熟料年产量（t/a ）；G y1，G y2——分别表示每种水泥年产量（t/a ）； d 1，d 2——分别表示每种水泥中石膏的渗入量（%）； e 1，e 2——分别表示每种水泥中混合材的渗入量（%）； Q y ——两种熟料年产量的总和（t/a ）。

②窑的台数可按式（3-5）计算：n=1.8760h QQyη (3-5)式中 n ——窑的台数；Q y ——要求的熟料年产量（t/a ）;Q h.1——所选窑的标定台时产量【t/(台·h)】；η——窑的年利用率，以小数表示。

不同窑的年利用率可参考下列数值：湿法窑0.90，传统干法窑0.85，机立窑0.8~0.85，悬浮预热器窑、预分解窑0.85；8760——全年日历小时数。

算出窑的台数n 等于或略小于整数并取整数值。