工厂概论课后习题答案.1

生化工厂设计概论绪论1.工厂设计是将一个待建工程项目（一个工厂、车间、一套设备或车间的改造等）按照其技术要求，由工程技术人员用图纸、表格和文字说明的形式表达出来，然后由施工人员建设完成的一系列程序，是一项涉及面很广的综合性技术工作。2.工厂设计一般以初步设计中的工艺设计（核心）为主，兼顾部分设备设计。设计范围以车间为主。第一章1.基本建设的分类扩建：对现有的企业加以扩充，增加设备、厂房，生产方法、设备类型不变。改建：改变了现有的企业生产目的，产品品种，或将现有的企业加以技术改造。技术改造（技改）：合理的确定企业方向，生产规模和技术水平，增添必要的新设备，或改造原有的设备，调整和改进生产线和工艺过程，改进操作方法，提高技术力量。新建：从无到有，改建或扩建的投资超过原先资产的3倍时为新建。2.基本建设包括哪三个阶段？①建设前期（立项、决策、可行性研究报告、设计计划任务书和初步设计）②建设实施期（设计、施工）③竣工验收期、生产期（竣工验收、后评估）3.什么是可行性研究？可行性研究是对拟建项目在工程技术、经济及社会等方面的可行性和合理性进行的研究。4.工厂设计通常采用（二阶段设计），包括（初步）设计和（施工图）设计第二章1、发酵工厂厂址选择的原则和需要考虑的因素。（1）原则：1.贯彻执行国家的方针政策2.正确处理各种关系3.具备基本的生产条件4.注意发酵工业对厂址选择的特殊要求5.充分考虑环境保护和综合利用6.节约用地（2）因素：自然条件、技术经济条件及所在行业的特点三方面2、厂址选择程序一般包括哪三个阶段？准备、现场调查和编制厂址选择报告三个阶段。3、发酵工厂选址的工作程序和比较方法1．选厂依据及简况（概述）2．拟建厂基本情况（主要技术经济指标）3.厂址方案比较4.厂址推荐方案5.当地政府及有关方面对推荐厂址的意见。6.结论、存在问题与建议。比较方法：统计法和方案比较法把厂址的诸项条件(不论是自然条件还是技术经济条件)当作影响因素，把欲要比较的厂址编号，然后对每一厂号厂址的每一个影响因素，逐一比较其优缺点，并打上等级分值，最后把诸因素比较的等级分值进行统计，得出最佳厂号的选择结论。4、名词解释地点选择：对所建厂在某个地区的方位及所处的自然环境状况，进行勘测调查、对比分析。场地选择：对所建厂在某地点处的面积大小、场地外型及其潜在的技术经济性，进行周密的调查、预测、对比分析，作为确定厂址的依据。厂址方案比较法：以厂址自然条件为基础，经济技术条件为主体，列出其中的若干的主要因素，形成厂址方案。然后对每一个方案优缺点进行比较，最后结合以往的选择厂址经验，得出最佳厂号的选择结果。风玫瑰图：表示一个地区的风向和风向频率图。风向频率：在一定时间内，某风向出现的次数占总观测次数的百分率。第三章1、发酵工厂总平面设计的基本原则？1.节约用地2.环境保护3.降低能耗4.综合利用①应与城镇或区域的总体发展规划相适应；②应符合生产工艺流程的要求；③应充分利用厂址的自然条件；④应充分考虑地区的主导风向；⑤应符合国家有关规范和规定；⑥应留有发展余地。2、发酵工厂总平面设计包括哪五项内容？1.平面布置设计2.竖向布置设计3.运输设计4.管线综合设计5.绿化布置和环保设计3、评价发酵工厂平面布置的主要经济技术指标有哪几个？建筑系数、厂区利用系数、土方工程量和绿化率等。4、发酵工厂的主要建筑、构筑物根据其使用功能包括哪些？（至少5项）主要划分为哪三个区域？生产车间、辅助车间、动力车间、行管部门和职工宿舍。主要划分为生产区、厂前区、厂后区三个区域。5、工厂常见的总平面水平向布置形式有区带式布置形式和周边式布置形式6、名词解释总平面设计：就是一切从生产工艺出发，研究建筑物、构筑物、道路、堆场和绿化等方面的相互关系，在一张或几张图纸上表示出来，这样的设计就叫工厂总平面设计。建筑系数：建筑系数反映了厂址范围内的建筑密度。建筑系数=(建(构)筑物占地面积+堆场、作业场占地面积)/全厂占地面积x100%。厂区利用系数：反映厂区场地有效利用率高低的指标。厂区利用系数=建(构)筑物、堆场、作业场、道路、管线的总占地面积/全场占地面积x100%。标高：标高表示建筑物某一部位相对于基准面(标高的零点)的竖向高度，是竖向定位的依据。地面上相同高度的各点连接而成的曲线称为等高线，线上的数字表示绝对标高，即海拨高度。总平面布置示意图：是根据生产工艺流程和厂区的自然条件绘制的建(构)筑物、道路和管线等的总平面布置方案图。第四章1、生产工艺流程设计的任务是什么？1.确定工艺流程的组成2.确定载能介质的技术规格和流向3.确定操作条件和控制方法4.确定安全技术措施5.绘制不同深度的工艺流程图2、生产工艺流程设计经历哪几个阶段？生产工艺流程示意图、生产工艺流程草图、生产工艺流程图三个阶段。3、发酵工厂生产方法的选择有哪些依据？1、原料来源、种类和性质2、产品的质量和规格3、生产规模4、技术水平5、建厂地区的自然环境6、经济合理性4、什么是工艺流程框图？其作用是什么？是在工艺路线和生产方法确定之后，物料衡算开始之前表示生产工艺过程的一种定性图纸，是最简单的工艺流程图，其作用是用方框、文字和箭头等形式定性表示出由原料变成产品的工艺路线和顺序，包括全部单元操作和单元反应。5、什么是物料流程图？是一种以图形与表格结合的形式。反映设计计算结果，表达各车间内部工艺物料流程的图样。第五章1.什么是物料衡算？物料衡算有何意义？根据质量守恒定律，凡引入某一系统或设备的物料重量Gm，必等于所得到的产物重量Gp和物料损失量Gt之和，即：Gm=GP+Gt意义：可以深入地分析和研究生产过程，得出生产过程中所涉及的各种物料的数量和组成，从而使设计由定性转入定量。在整个工艺设计中，物料衡算是最先进行的一个计算项目，其结果是后续的能量衡算、设备选型或工艺设计、车间布置设计、管道设计等各单项设计的依据。2.物料衡算中怎样选择计算基准？(1)单位时间；(2)单位质量；(3)单位体积。A.对于间歇生产过程和连续生产过程，均可以单位时间间隔内的投料量或产品量为基准进行物料衡算。B.对于间歇生产过程和连续生产过程，也可以一定质量原料或产品为基准进行物料衡算。C.若所处理的物料为气相，则可以单位体积的原料或产品为基准进行物料衡算。3.水平衡计算的意义是什么？发酵生产中，水是必不可少的物料。无论是原料的蒸煮、糖化或发酵等过程，都有最佳的原料、基质浓度范围，故加水量必须严格控制。水衡算与物料衡算、热量衡算等工艺的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。发酵生产的废液排放量与水的用量密切相关。4.热量衡算的意义是什么？①计算生产过程能耗定额指标。②确定设备类型的选择、尺寸、台数的根据。③结果有助于工艺流程和设备的改进。5.啤酒产品度数的不同，其生产方法主要区别在什么地方？啤酒产品度数的不同，其生产方法主要区别在于原麦芽汁浓度6.味精生产中无菌压缩空气的作用是什么？①提供氧气②输送物料7.画出淀粉质原料的蒸煮糖化工艺流程框图8.画出啤酒厂糖化车间工艺流程示意图9.发酵工厂耗冷量分为哪两部分，各包含哪些内容？（1）工艺耗冷量Qt：发酵培养基和发酵罐体的冷却降温耗冷，生物反应放热（发酵热）的除去等。（2）非工艺耗冷量Qnt：维护结构耗冷量、用电设备运转放热耗冷量等。10.画出年产100000t燃料酒精厂的物料平衡图（已知原料用量：薯干282810t/a，α-淀粉酶113.1t/a，主糖化酶282.6t/a，硫酸551.1t/a，硫酸铵123.5t/a，酒母罐糖化酶32.1t/a；中间产物：粉浆848203t/a，蒸煮醪861450t/a，酒母醪123466t/a，蒸馏发酵醪1337169t/a；产物组成：燃料酒精100200t/a，酒糟1360020t/a，二氧化碳103068t/a）第六章1.发酵工厂设备包括那些?核心部分是什么？种子制备设备(生物催化剂)主发酵设备(生物反应器)辅助设备（无菌空气和制冷）基质或培养基处理设备(粉碎、液化与灭菌)产品提取与精制设备(产品分离)废物回收处理设备(环保设备)核心部分是----（生物反应器）2.设备设计与选型的任务是什么？在工艺计算的基础上，确定车间内所有工艺设备的台数、型式和主要尺寸。3.连续灭菌流程有哪三种？画出任意一种连续灭菌流程示意图。连消塔-喷淋冷却连续灭菌流程喷射加热-真空冷却连续杀菌流程板式换热器连续灭菌4.发酵专业设备包括哪些？发酵工厂专用的设备如，发酵罐、糖化锅等；5.发酵专业设备的设计与选型的依据是什么？（1）由工艺计算确定的成品量、物料量、耗气量、耗冷量等（2）工艺操作的最适外部条件，如，温度、真空度、压力等（3）设备的构造类型和性能6.名词解释：设备生产能力－－指某种设备单位时间内可能生产的产品数量，以t/(罐·批)或m3/(罐·批)表示发酵强度－－单位时间、单位有效发酵罐容积生产产品的数量称为发酵强度[g/(L·h)]公称体积－－罐的筒身（圆柱）体积和底封头体积之和7.设计连续操作设备的容量和尺寸的依据是什么？物料流量q（m3/s或者t/s）、物料在设备中停留时间τ（s）、物料在设备各部位的流速ω（m/s）。8.常见的通风发酵罐有哪几种？---机械搅拌发酵罐、气升环流发酵罐、自吸式发酵罐9.哪些产品的发酵是间歇发酵？哪些产品可以实现连续发酵？（1）间歇发酵：味精、糖化酶制剂等。（2）连续发酵：酒精。10.泵的选择原则有哪几个？发酵工厂使用最广泛的是哪一种泵？（1）流量：要留有一定的富余能力；扬程：一般为正常需要扬程的1.05-1.1倍；有效气蚀余量：大于泵所需要的允许气蚀余量；液面：应取最低液面（2）发酵工厂使用最广泛的是离心泵。11.气体输送设备有哪几类？1吸入式气力输送装置2压送式气力输送装置3混合式气力输送装置12.固体机械输送设备包括哪些？斗式提升机、皮带运输机、螺旋输送机13.画出两级冷却、一次分油水、三级过滤的空气除菌流程示意图空气→高空取气管→除尘器→空气压缩机→贮气罐→一级冷却器→油水分离器→二级冷却器→除雾器→加热器→过滤器→无菌空气第七章1.车间布置设计的任务是什么？（1）确定车间火灾危险类别、爆炸和火灾危险性场所等级，GMP洁净度等级、卫生等级等；（2）确定车间的结构形式及主要尺寸，并对生产区、辅助区、行政生活区位置进行布局；（32.发酵厂车间一般由哪几部分组成？生物制药厂的制药生产车间包括哪些？（1）车间组成——生产部门、辅助部门、生活部门生产部门：包括原料接收工段、糖化工段、发酵及贮藏工段、回收工段、成品辅助部门：包括化验室、配电室、制冷间、维修间、库房等（2）制药生产车间包括发酵车间、提取车间、精制车间、包装车间。3.车间布置设计的内容哪两部分？车间布置设计的内容可分为车间厂房布置和设备布置。4.车间布置设计通常采用两阶段设计，分别是什么？初步设计阶段的主要成果是什么？车间布置设计通常采用两阶段设计，即初步设计和施工图设计。初步设计阶段的主要成果是初步设计阶段的车间平面布置图和立面布置图；施工图设计阶段的主要成果是施工阶段的车间平面布置图和立面布置图。5.发酵工厂车间布置应遵循的原则有哪些？①最大限度地满足工艺生产包括设备维修的要求。②有效地利用车间建筑面积（包括空间）和土地。③要为车间的技术经济指标、先进合理以及节能等要求创造条件。④考虑其他专业对本车间布置的要求。⑤要考虑车间的发展和厂房的扩建。⑥车间中所采取的劳动保护、防腐、防火、防毒、防爆及安全卫生等措施是否符合要求。⑦本车间与其他车间在总平面图上的位置合理，力求使它们之间输送管线最短，联系最方便。⑧考虑建厂地区的气象、地质、水文等条件。⑨人流物流不能交错。6.根据生产规模、生产特点以及厂区面积、地形、地质等条件的不同，车间布置形式可采用哪两种方式？厂房的平面布置，其外形有哪几种形式？根据生产规模、生产特点以及厂区面积、地形、地质等条件的不同，车间布置形式可采用集中式或单体式（分离式）。厂房的平面布置，其外形有长方形、L形、T形及Π型。7.设备露天布置的好处有哪些？