第七节生产车间水、汽用量的估算

1、第七节第七节 生产车间水、汽用量的估算生产车间水、汽用量的估算一、用水量计算的意义一、用水量计算的意义 食品生产中，水是必不可少的物料。因为食品生产过食品生产中，水是必不可少的物料。因为食品生产过程涉及的物理方法和生化反应，都必须有水的存在程涉及的物理方法和生化反应，都必须有水的存在, ,不管不管是原料的预处理、加热、杀菌、冷却、培养基的制备、设是原料的预处理、加热、杀菌、冷却、培养基的制备、设备和食品生产车间的清洗等都需要大量的水。可以说，没备和食品生产车间的清洗等都需要大量的水。可以说，没有水食品生产就无法进行。在食品加工中，无论是原料的有水食品生产就无法进行。在食品加工中，无论是原料的预

2、处理、蒸煮、糖化等过程，都有原料的最佳配比、物料预处理、蒸煮、糖化等过程，都有原料的最佳配比、物料浓度范围，故加水量必须严格控制。所以，对于食品生产浓度范围，故加水量必须严格控制。所以，对于食品生产来说，供水衡算，即根据不同食品生产中对水的不同需来说，供水衡算，即根据不同食品生产中对水的不同需求，进行用水量的计算，是十分重要的，并且与物料衡求，进行用水量的计算，是十分重要的，并且与物料衡算、热量衡算等工艺计算以及设备的计算和选型、产品成算、热量衡算等工艺计算以及设备的计算和选型、产品成本、技术经济等均有密切关系。本、技术经济等均有密切关系。 1确定生产车间水、汽用量是工艺设计人员在给确定生产车

3、间水、汽用量是工艺设计人员在给水工程设计中的任务。水工程设计中的任务。食品工厂生产车间用水、用汽量的多少是随产食品工厂生产车间用水、用汽量的多少是随产品种类而异。品种类而异。生产车间用水包括以下部分：生产车间用水包括以下部分： 1.工艺过程用水工艺过程用水 2.产品本身用水产品本身用水 3.清洁车间用水清洁车间用水2生产车间用汽包括以下部分：生产车间用汽包括以下部分： 1.工艺过程用汽工艺过程用汽 2.清洁车间用汽清洁车间用汽生产车间用水、用汽量的估算方法一般生产车间用水、用汽量的估算方法一般有两种：有两种： 1.按按“单位产品耗水、耗汽量定额单位产品耗水、耗汽量定额”来来估算估算 2.用计算

4、法来估算用计算法来估算3一、按一、按“单位产品耗水、耗汽单位产品耗水、耗汽量定额量定额”来估算来估算优点：计算方法简单优点：计算方法简单缺点：我国目前常缺乏具体和确切的技缺点：我国目前常缺乏具体和确切的技术经济指标，用这种方法来计算只能看作术经济指标，用这种方法来计算只能看作是粗略的估算。是粗略的估算。大家都知道，一个食品厂，往往同时生产几种产大家都知道，一个食品厂，往往同时生产几种产品，而各种产品生产过程中缺乏对水汽耗量的计品，而各种产品生产过程中缺乏对水汽耗量的计算，一般是按月所耗水、耗汽量分摊到各产品中算，一般是按月所耗水、耗汽量分摊到各产品中去。由于摊派方式不同，其定额指标亦不相同。去

5、。由于摊派方式不同，其定额指标亦不相同。4表表1 部分食品的单位耗水量表部分食品的单位耗水量表5造成单位产品耗水、耗汽量定额不同的原因：造成单位产品耗水、耗汽量定额不同的原因：1.摊派方式不同，其定额指标亦不相同摊派方式不同，其定额指标亦不相同2.地区的不同地区的不同3.原料品种的不同原料品种的不同4.设备条件的不同设备条件的不同5.生产能力的不同生产能力的不同6.管理水平不同、工人素质不同管理水平不同、工人素质不同 由于以上原因，造成单位产品耗水、耗汽量由于以上原因，造成单位产品耗水、耗汽量差别很大，我们在设计时，要注意收集这些指标。差别很大，我们在设计时，要注意收集这些指标。6收集这些指标

6、的途径：收集这些指标的途径：1.查阅资料查阅资料2.到工厂中去调查到工厂中去调查采用这些指标时，要注意拟建工厂和原有旧工厂采用这些指标时，要注意拟建工厂和原有旧工厂之间的差别，尽可能选取生产规模、技术水平相之间的差别，尽可能选取生产规模、技术水平相近工厂的指标。近工厂的指标。 对于规模小的食品工厂在进行供水衡算时可采对于规模小的食品工厂在进行供水衡算时可采用用“单位产品耗水量定额单位产品耗水量定额”估算法，可分为三个估算法，可分为三个步骤，即步骤，即按单位吨产品耗水量来估算、按主要设按单位吨产品耗水量来估算、按主要设备的用水量来估算和按食品工厂生产规模来拟定备的用水量来估算和按食品工厂生产规模

7、来拟定给水能力给水能力。7(一一)平均每吨成品的耗水耗汽量平均每吨成品的耗水耗汽量 根据我国部分罐头食品厂和乳品厂的调查统根据我国部分罐头食品厂和乳品厂的调查统计，其单位耗水、耗汽量大致如表计，其单位耗水、耗汽量大致如表1和表和表2所所示。示。味精厂每吨产品用水量：味精厂每吨产品用水量：10001500吨左右；吨左右；啤酒厂每吨产品用水量：啤酒厂每吨产品用水量：40吨左右（包括麦芽吨左右（包括麦芽生产）生产）啤酒厂每吨产品用水量：啤酒厂每吨产品用水量：1020吨左右（不包括吨左右（不包括麦芽生产）麦芽生产）89 (二二)一些设备的用水用汽量一些设备的用水用汽量 有些设备的用水用汽量较大，在安排

8、有些设备的用水用汽量较大，在安排管路系统时，要考虑它们在车间的分布情管路系统时，要考虑它们在车间的分布情况。对用水压力要求较高，用水量较大而况。对用水压力要求较高，用水量较大而又集中的地方又集中的地方(或对蒸汽压力要求较高，用或对蒸汽压力要求较高，用汽量大而集中的地方汽量大而集中的地方)，应单独接入主干管，应单独接入主干管路。表路。表3-33和表和表3-34列出一些设备的用水列出一些设备的用水和用汽量。和用汽量。10 (三三)按生产规模拟定给水能力按生产规模拟定给水能力 一个食品工厂要设置多大的给水能力，一个食品工厂要设置多大的给水能力，主要是根据生产规模，特别是班产量的大主要是根据生产规模，

9、特别是班产量的大小而定。用水量与产量有一定的比例关系，小而定。用水量与产量有一定的比例关系，但不一定成正比。班产量越大，单位产品但不一定成正比。班产量越大，单位产品耗水量相应越低。给水能力因而可相应减耗水量相应越低。给水能力因而可相应减低。下面列举罐头和乳品方面的部分产品，低。下面列举罐头和乳品方面的部分产品，按一定的生产规模建议设置的给水能力的按一定的生产规模建议设置的给水能力的大小大小(参阅表参阅表3和表和表4)。1112表表3 部分乳制品按生产规模供汽能力表部分乳制品按生产规模供汽能力表注：注：（1）指生产用汽，不包括采暖和生活用汽；）指生产用汽，不包括采暖和生活用汽； （2）北方寒冷，

10、宜选用较大值。）北方寒冷，宜选用较大值。13二、用计算方法来估算用水用二、用计算方法来估算用水用汽量汽量 食品工厂生产车间的用水用汽量可根据不同的的产品、不食品工厂生产车间的用水用汽量可根据不同的的产品、不同原料品种、不同地区，再结合建厂的实际情况，在设计时参同原料品种、不同地区，再结合建厂的实际情况，在设计时参考上述各表的数据或到相同类型、相同条件的工厂中收集有关考上述各表的数据或到相同类型、相同条件的工厂中收集有关水、汽的消耗定额作为设计的依据。利用水、汽的消耗定额作为设计的依据。利用 “单位产品耗水、耗单位产品耗水、耗汽量定额汽量定额”来估算，但是这种方法又有不足之处：来估算，但是这种方

11、法又有不足之处：1.目前我国很多食品厂缺乏对各产品较准确的水汽消耗定额数目前我国很多食品厂缺乏对各产品较准确的水汽消耗定额数据；据；2.各厂由于实际情况不同而定额有差异；各厂由于实际情况不同而定额有差异；3.新产品没有这类指标。新产品没有这类指标。 因此设计上就不得不用计算的方法进行估算。但算得的理论因此设计上就不得不用计算的方法进行估算。但算得的理论数据往往比实际消耗的要低得多。至于低多少，这与厂领导的数据往往比实际消耗的要低得多。至于低多少，这与厂领导的企业管理水平工人素质等因素有关，亦就是与生产中的浪费量企业管理水平工人素质等因素有关，亦就是与生产中的浪费量有关。有关。 所以设计时要扩大

12、一个倍数。所以设计时要扩大一个倍数。 有关估算耗水、耗汽量有关估算耗水、耗汽量的方法及有关公式列举于下：的方法及有关公式列举于下：14 (一一)耗水量估算（以罐头生产为例）耗水量估算（以罐头生产为例）1.产品本身用水：调制食品和添加汤计等产品本身用水：调制食品和添加汤计等2.工艺过程用水：清洗物料、设备用水，工艺过程用水：清洗物料、设备用水， 杀菌冷却用水，冷凝二次蒸汽用水等杀菌冷却用水，冷凝二次蒸汽用水等3.冲洗车间地坪用水冲洗车间地坪用水(二二)耗汽量估算耗汽量估算 以上为自学部分以上为自学部分151 1、耗水估计、耗水估计（1 1）产品添加用水量）产品添加用水量 W1=G.ZW1=G.Z

13、( (吨吨) ) 式中：式中：GG班产量，吨成品。班产量，吨成品。 ZZ每吨成品在加工过程中所需添加的水量，每吨成品在加工过程中所需添加的水量，吨吨/ /吨成品。吨成品。（2 2）物料清洗或容器洗涤用水量）物料清洗或容器洗涤用水量 W W2 2= =/4 d d2 2.V.t.c.V.t.c（吨）（吨） 式中：式中：dd进水管直径，进水管直径，mmmm VV进水管流速，进水管流速，m/sm/s tt清洗时间，清洗时间，h h cc水的容重，吨水的容重，吨/m/m3 316(3)冷却产品用水量冷却产品用水量 W3=G.C(t1-t2)/(t4-t3).1000 式中：式中：G需要冷却产品的重量，

14、需要冷却产品的重量，Kg C需要冷却产品的比热，需要冷却产品的比热，Kcal/Kg.C t1冷却前产品的初温，冷却前产品的初温， t2冷却后产品的终温，冷却后产品的终温， t3冷却水的初温，冷却水的初温， t4冷却水的终温，冷却水的终温，17（4）冷却二次蒸汽用水量）冷却二次蒸汽用水量 W4=D.(i-i0)/C.(T2-T1) (吨吨) 式中：式中：D二次蒸汽量，二次蒸汽量，Kg/h i二次蒸汽热焓，二次蒸汽热焓，J/Kg i0二次蒸汽冷凝液热焓，二次蒸汽冷凝液热焓，J/Kg. C冷却水比热，冷却水比热，J/Kg.K. T2冷却水出口温度，冷却水出口温度，K. T1冷却水进口温度，冷却水进口

15、温度，K.18（5 5）冲洗地坪用水量）冲洗地坪用水量 根据实测数据，根据实测数据，1 1吨水可冲地坪吨水可冲地坪40m40m2 2左右，若左右，若食品加工厂生产车间每小时食品加工厂生产车间每小时4 4小时洗一次，即小时洗一次，即每班至少冲洗两次，则有：每班至少冲洗两次，则有： W W5 5=S.2/40=S.2/40（吨）（吨） 式中：式中：SS生产车间的面积，生产车间的面积，m m2 2。 根据生产车间的工艺要求，可计算出每班生产根据生产车间的工艺要求，可计算出每班生产过程的耗水量。过程的耗水量。192 2 耗汽量估计耗汽量估计 食品工厂中主要耗用饱和水蒸汽，消耗的热量食品工厂中主要耗用饱

16、和水蒸汽，消耗的热量等于等于加热产品和设备所消耗的热量、生产过程加热产品和设备所消耗的热量、生产过程的热效应、损失到周围介质中的热量之和。的热效应、损失到周围介质中的热量之和。 Q入入Q出出Q损损 式中式中 Q入入输入的热量总和，（输入的热量总和，（kJ）；）； Q出出输出的热量总和，（输出的热量总和，（kJ）；）； Q损损损失的热量总和，（损失的热量总和，（kJ）。）。 20第八节第八节 管路计算与设计管路计算与设计 管路系统是食品工厂生产过程中不可缺少管路系统是食品工厂生产过程中不可缺少的部分，各种物料、水、蒸汽和气体等都的部分，各种物料、水、蒸汽和气体等都要用管路来输送，设备与设备之间的

17、连接要用管路来输送，设备与设备之间的连接也要用管路来连接，可见管道布置设计是也要用管路来连接，可见管道布置设计是食品工厂设计中的一个重要组成部分和一食品工厂设计中的一个重要组成部分和一项主要内容。项主要内容。 例：食品工厂常用的管道有：物料、水、例：食品工厂常用的管道有：物料、水、蒸汽、真空、煤气和压缩空气等。蒸汽、真空、煤气和压缩空气等。21管道设计是否合理，可以影响到以下几个方面：管道设计是否合理，可以影响到以下几个方面：1.直接关系到建设指标是否先进合理；直接关系到建设指标是否先进合理；2.生产操作能否正常进行；生产操作能否正常进行；3.车间布置的整齐美观、通风、采光等问题。车间布置的整

18、齐美观、通风、采光等问题。管道设计是工艺设计在施工图阶段花时间最长、管道设计是工艺设计在施工图阶段花时间最长、工作量最大的设计，搞好它具有十分重要的意义。工作量最大的设计，搞好它具有十分重要的意义。 第八节第八节 管路计算与设计管路计算与设计 222324一、公称直径与常用管材一、公称直径与常用管材 （一）公称直径（一）公称直径 为了便于设计选用，有利于成批生产，降为了便于设计选用，有利于成批生产，降低生产成本和互换，国家有关部门制定了低生产成本和互换，国家有关部门制定了管子、法兰和阀门等管道用零部件标准。管子、法兰和阀门等管道用零部件标准。对管子、法兰和阀门等标准化的最基本参对管子、法兰和阀

19、门等标准化的最基本参数就是公称直径和公称压力。数就是公称直径和公称压力。将管子和管道用的零部件的直径加以标准将管子和管道用的零部件的直径加以标准化以后的标准直径称公称直径。化以后的标准直径称公称直径。 251公称直径与管径的关系公称直径与管径的关系 (1)(1)管子的公称直径是指管子的名义直径，既不管子的公称直径是指管子的名义直径，既不是管子的内径，也不是管子的外径，而是与管子是管子的内径，也不是管子的外径，而是与管子的外径相近又小于外径的一个数值。的外径相近又小于外径的一个数值。只要管子的公称直径一定，管子的外径也就确定只要管子的公称直径一定，管子的外径也就确定了，而管子的内径则根据壁厚不同

20、而不同。了，而管子的内径则根据壁厚不同而不同。 水煤气管：公称直径水煤气管：公称直径100mm，外径外径114mm，壁壁厚厚4.0mm，内径内径106mm； 无缝钢管：公称直径无缝钢管：公称直径100mm，外径外径108mm，壁壁厚厚6.0mm，内径内径96mm； 26（2）在某些情况下，公称直径等于管子实际）在某些情况下，公称直径等于管子实际内径。内径。例：铸铁管：公称直径例：铸铁管：公称直径100mm，外径外径117mm，壁厚壁厚8.5mm，内径内径100mm。（3）对阀门或法兰来说，它们的公称直径是对阀门或法兰来说，它们的公称直径是指 与 它 们 相 配 合 的 管 子 的 公 称 直

21、径 。指 与 它 们 相 配 合 的 管 子 的 公 称 直 径 。例如：公称直径为例如：公称直径为200mm的阀门或公称直径的阀门或公称直径为为200mm法兰，指的是连接公称直径法兰，指的是连接公称直径200mm的管子用的管法兰或阀门。的管子用的管法兰或阀门。管路的各种部件和阀门的公称直径，一般都管路的各种部件和阀门的公称直径，一般都等于管件和阀门实际内径。等于管件和阀门实际内径。 2728（1）公称直径用符号）公称直径用符号Dg来表示，其后附加公称来表示，其后附加公称直径的尺寸。直径的尺寸。 如：公称直径如：公称直径100mm的的水煤气管水煤气管表示为表示为 Dg100 单位：单位：mm或

22、或in（英制称呼）（英制称呼）（2）对于壁厚变化较大的管道，一般采用：对于壁厚变化较大的管道，一般采用： 外径外径壁厚来表示。壁厚来表示。如：外径如：外径57mm，壁厚壁厚4mm的无缝钢管表示为：的无缝钢管表示为： 574。2管径的表示方法管径的表示方法29用作管道的材料种类很多：用作管道的材料种类很多：钢、铁及其合金：铸铁管、无缝钢管等钢、铁及其合金：铸铁管、无缝钢管等有色金属：铜、黄铜、铝、铅等有色金属：铜、黄铜、铝、铅等非金属管：陶瓷、玻璃、塑料、橡胶等非金属管：陶瓷、玻璃、塑料、橡胶等根据输送介质的温度、压力和腐蚀情况来根据输送介质的温度、压力和腐蚀情况来确定管材。确定管材。 （二）管

23、道材料的选则（二）管道材料的选则30不锈钢管不锈钢管31无缝钢管无缝钢管32大口径排水管大口径排水管33植物型可降解塑料管道植物型可降解塑料管道34耐磨陶瓷管道35铜管铜管36黄铜管黄铜管37二、给水管道阻力计算二、给水管道阻力计算（一）管子直径的计算和选择（一）管子直径的计算和选择1最适宜管径的选择最适宜管径的选择 管道原始投资费用与经常消耗于克服管道阻力的动力管道原始投资费用与经常消耗于克服管道阻力的动力费用之间有着相对的关系。在相同流量时，管径大则：费用之间有着相对的关系。在相同流量时，管径大则：壁厚增加，重量增加；所需阀门和管件都需相应加大；壁厚增加，重量增加；所需阀门和管件都需相应加

24、大；保温材料增加；基建费用增加。导致原始投资费用增保温材料增加；基建费用增加。导致原始投资费用增大，但动力消耗降低。管径小，原始投资费用小，但大，但动力消耗降低。管径小，原始投资费用小，但动力消耗增大。因此最适宜管径选择时，与原始投资动力消耗增大。因此最适宜管径选择时，与原始投资费用和生产费用大小有关即应求：费用和生产费用大小有关即应求：M=+A P 的最小值。的最小值。 38M每年生产费用和原始投资费用之和。每年生产费用和原始投资费用之和。每年消费于克服管道阻力的能量费用（生产每年消费于克服管道阻力的能量费用（生产费用）。费用）。 A管道设备材料安装和检修，维护费用的管道设备材料安装和检修，

25、维护费用的总和（设备费用）。总和（设备费用）。 P设备每年消耗部分（以占设备费用的百分设备每年消耗部分（以占设备费用的百分比表示）。比表示）。用图表法可以找出用图表法可以找出M的最小值。将任意假定的直的最小值。将任意假定的直径求得的径求得的M点标绘于图，得曲线，便可求得最经点标绘于图，得曲线，便可求得最经济的管径。济的管径。 在实际中，对于大管径常用此法来选；对于在实际中，对于大管径常用此法来选；对于小管径或短管常根据经验来选。小管径或短管常根据经验来选。 392计算法（由常用流体流速计算管径）计算法（由常用流体流速计算管径）D设计管道断面处的实际直径（设计管道断面处的实际直径（m）。）。Q设计流量（设计流量（m3） V管道断面处的平均流速。管道断面处的平均流速。对对Dg300毫米的钢管和铸铁管，考虑新管用旧毫米的钢管和铸铁管，考虑新管用旧后的锈蚀、沉垢等情况，应加后的锈蚀、沉垢等情况，应加1毫米作为管径，毫米作为管径，而后再查管子规格选用最相近的管子。而后再查管子规格选用最相近的管子。此种方法的