负荷计算

本章基本要求1．掌握食品厂给排水、供电、供汽、采暖与空调、制冷等五项公用系统工程设计的主要内容及基本要求。2．了解食品厂各种不同用水的水质要求，及针对不同水源和不同用途的水所采取的给水处理方法。3．掌握给水系统的组成及全厂各种用水量的计算方法。4．了解排水系统的组成及排水量的计算方法。5．了解和掌握食品厂供电、变配电系统组成及设备，以及电力负荷的计算。6、了解锅炉容量和型号选择，锅炉房位置和内部布置要求。7．了解食品厂对采暖的一般规定及热负荷的计算方法。8．了解食品厂对通风和空调的一般规定及空调设计的简要计算方法。9．了解和掌握冷库设计要求及耗冷量的计算方法，学会根据不同生产实际需要选择合适的制冷系统和制冷压缩机。一、公用系统的主要内容所谓公用系统，是指与全厂各部门、车间、工段有密切关系的，为这些部门所共有的一类动力辅助设施的总称。一般包括：给排水、供电及仪表、供汽、制冷、通风等五个部分。二、公用工程区域的划分1、厂外工程牵扯的外界因素较多，如：供水、供电、环保等。厂外工程的费用较高，选址时应注意，管线长度控制在2－3km范围内。2、厂区工程是指厂区内，生产车间以外的公用设施。给排水：水池、水塔、泵房、冷却塔、外管线、消防设施等。供热系统：锅炉房、烟囱、煤场及蒸汽外管线等。制冷系统：冷冻机房及外管线。环保工程：污水处理站及外管线。3、车间内工程有关设备与管线的安装工程，如风机、水、暖、电、照等。三、对公用工程的要求1、满足生产要求----因食品工厂生产的季节性十分突出。供水应按用水高峰设计；锅炉和变压器应设置多组，做到组合使用。2、符合卫生要求----用水应符合生活饮用水标准；氨制冷剂对食品卫生有害，应严防泄露；锅炉的型号、烟囱的高度、运煤出灰的通道、污水处理站的位置、流程、都与工厂的环境卫生有关。3、运行可靠、费用经济所谓运行可靠：是指供应的数量和质量要有可靠而稳定的参数。如水供应的数量固然重要，但水的质量则更为重要。参数的稳定也非常重要，不稳定轻者影响正常生产，重则造成安全事故和重大损失。所谓经济：就是投资少，收效高。注意各部门和全厂的关系，近期的一次投资和长期的经常性的费用的关系。一、设计内容及所需的基础材料1、设计内容取水及净化工程，厂区及生活区的给排水管网，车间内外给排水管网，室内卫生工程，冷却循环水工程，消防系统等。2、设计所需基础材料①、用水要求：各用水部门对水量、水质、水温的要求及负荷时间曲线；②、气象、水文、地质资料；③、引水、排水路线的现状；④、厂区及其周围的地质、地形资料；⑤、废水排放、消防规定；⑥、管材供应情况。3、设计注意事项(1)在具有城市自来水供应的地方应优先考虑采用。(2)自备水源时，水质应符合卫生部规定的生活饮用水卫生标准及本厂的特定要求。(3)消防、生产、生活给水管网尽可能用同一管路系统。(4)排放的生活、生产废水应进行处理，达到国家规定的排放标准。(5)雨水溢流周期建议采用P＝1。(6)冷却水应循环使用，以节约用水量和能源消耗。(7)凡用于增压(如消防、冷却循环等)的水泵应尽可能集中布置，以利于统一管理及使用。(8)主厂房或车间的给排水管网设计应满足生产工艺和生活安排的需要。二、食品工厂对水质的要求水的用途分：一般生产用水、特殊生产用水、冷却用水、生活用水和消防用水等。(P186)特殊用水的处理方法有：碱滤、离子交换、电渗析和反渗透等。三、水源自来水、地下水、地面水等。(P186)四、全厂性用水量的计算1、生产用水量包括：工艺用水、锅炉用水（1.2倍蒸发量）和冷冻机房冷却用水。2、生活用水量生活用水量相对生产用水量小得多，大约70kg/人天。3、消防用水量室外消防用水量为10－75L/s，室内消防用水量为2×25L/s。五、给水系统(P187)1、自来水给水系统2、地下水给水系统3、地面水给水系统六、配水系统从水塔以下的给水系统称为配水系统。小型厂，采用枝状管网；大型厂，分几路进入，多采用环状管网。铸铁埋地敷设，管道的压力降一般控制在50m/100mH2O之内。七、冷却水循环系统----补充5－10%的新鲜水目前，广泛采用机械通风冷却塔（圆形玻璃钢冷却塔）。八、排水系统1、排水量计算生产废水和生活污水的排放量可按生产、生活最大小时给水量的85－90%来计算。雨水量：（kg/s）式中：W－雨水量，kg/s；F－厂区面积，m2q－暴雨强度，kg/s●m2；ф－径流系数；0.5～0.62、有关排水设计的要点（P250）明沟、格栅、防鼠（排水口）、清浊分流，厂区排水用暗管。九、消防系统室外：与生产、生活给水管合并；环形管网；水量15L/s；水压压头比建筑物高度大10米。室内：两股水柱；每股水量大于2.5L/s；到达室内任何部分。FqWφ一、食品工厂供电及自控设计的内容和所需基础资料1、设计内容厂区变配电工程，厂区供电外线，车间内设备配电，厂区及室内照明，生产线、工段或单机的自动控制，电器及仪表的修理。2、设计所需的基础资料①、用电设备清单和用电要求；②、供电协议；③、自控对象的系统流程图及工艺要求。二、供电要求及相应措施1、用电负荷波动，宜用2台变压器；2、变电设施的容量和面积留有余地；3、用电性质属Ⅲ类负荷，一般采用单电源；4、厂内变电所毗邻负荷集中的部门；5、供电管线需考虑防潮。三、负荷计算食品厂的用电负荷计算一般采用需要系数法：（P190）四、供电系统按规定，装接容量在250kw以下，可采用低压供电，超过此限应为高压供电；变压器容量为320kVA以上，需高压供电，高压量电；变压器容量为320kVA以下，需高压供电，低压量电。当采用2台变压器供电时，在低压侧应该有联络线。五、变压器设施及对土建的要求（P191）变配电设施应尽可能避免独立建筑。六、厂区外线低压架空线，采用U形铝铰线，杆距30m左右。PeKxPjPeKxPjφtgPjQjφcos/PjSj七、车间配电食品厂生产车间是典型的湿热带型电气条件。车间总配电装置应设在单独小间，分配电装置和启动控制设备应做防水汽、防腐处理。八、照明照明电源应与动力电分开，并应留有备用回路。普遍采用日光灯。当车间净高超过6m时，应用高压水银灯或碘钨灯，与白炽灯混用。九、建筑防雷和电气安全烟囱、水塔和多层厂房的防雷等级属于第三类。电气设备的工作接地，保持接地和接零的接地电阻应不大于4Ω。十、仪表控制和自动调节1、概述自控设计的主要任务：根据工艺要求及对象的特点，正确选择检测仪表和自控系统，确定检测点、位置和安装方式，对每个仪表和调节器进行检验和参数鉴定，对整个系统按“全部手动控制→局部自动控制→全部自动控制”的步骤运行。2、自控设备的选择参数测量和变送→显示和调节→执行调节（一次仪表）（二次仪表）（执行机构）①、气动薄膜调节阀；②、气动薄膜隔膜调节阀；（腐蚀性、高粘度、悬浮颗粒）③、电动调节阀；④、电磁阀（适用于干净气体及粘度小、无悬浮物的液体管路中）；⑤、各型调节阀的选择必须选定阀的公称通径或流通能力“Ｃ”。电动调节阀仅适用于电动单元调节系统；气动调节阀既适用于气动调节系统，也适用于电动单元调节系统，故应用较广。一、食品厂的用汽要求除几个部位需要8－10×105Pa的蒸汽外，其他用汽压力都在7×105Pa以下，有的只有2－3×105Pa，因此，需减压，确保用汽安全。季节性较强，锅炉台数不宜少于2台，并尽可能采用相同型号。二、锅炉容量的确定（P203）（t／h）Q－锅炉额定容量（t／h）Qc－生产用最大蒸汽耗量（t／h）Qs－生活用最大蒸汽耗量（t／h）Qz－锅炉房自用蒸汽耗量（t／h）（取5~8%)Qg－管网热损失（t／h）（取5~10%))8.0(15.1QgQzQsQcQ三、锅炉房在厂区的位置1、下风向；2、靠近用汽中心；3、有足够的煤和煤渣堆场；4、符合防火规程和卫生标准；5、注意通风、采光、防晒。6、锅炉房的布置对土建的要求操作面标高不宜小于4m。楼层负荷1.2t/m2，辅助间负荷0.5t/m2，荷载系数取1.2。应为独立建筑物。五、锅炉的选择高效、节能、操作和维修方便等原则。食品工厂应特别避免采用沸腾炉和煤粉炉。六、烟囱及烟道除尘首先满足锅炉的通风，其次要满足环境卫生要求，锅炉出口与引风机间应装设烟气除尘装置。七、锅炉的给水处理炉外化学处理法以离子交换软化法用得较广，炉内水处理法即防垢剂法。(p205)八、煤及灰渣的储运存储量可按25－30天的煤耗量考虑，粗略估算每1吨煤可产6吨汽。灰渣场的储量一般按不小于5天的最大渣量考虑。车间或生活室的冬季取暖、烘房、保温库，车间的夏季空调或降温，设备或工段的排气和通风以及某些物料的风力输送。一、采暖1、采暖标准凡日平均温度≤5℃的天数历年平均为90天以上的地区应该集中采暖。但有些生产辅助室和生活室，如浴室、更衣室、医务室、女工卫生室等。由于使用或卫生方面的要求，即使在等值线以南的地区，也要考虑采暖。采暖的室内计算温度是指通过采暖应达到的室内温度（采暖标准p206）。2、采暖方式热风采暖和散热器采暖。一般按车间的单元体积大小来定。当单元体积大于3000m３时，以热风采暖为好，采用风速0.15－0.3m/s，温度30－50℃，送风口高度一般不低于3.5m。在单元体积较小的场合，多半采用散热器采暖方式。食品厂采暖用热媒一般为蒸汽或热水。蒸汽的工作压力为200Kpa左右，采用热水时，则有水温为95℃和135℃两种。3、采暖耗热计算二、通风和空调1、一般规定⑴、要优先考虑自然通风；⑵、人工通风当工作地点温度大于当地夏季通风室外计算温度3℃时，每人每小时应有新鲜空气量为不少于20－30m3／h；而当工作地点的气温大于35℃时，应设置岗位吹风，吹风的风速在轻作业时为2－5m/s，在重作业时为3－7m/s；当有大量蒸汽散发的工段，不论气温的高低，均需考虑机械通风。⑶、空调车间的温湿度要求空调车间的温湿度应随产品性质或工艺要求而定。（P207页，表6－10）⑷、空气的净化无菌包装间等，需要对空气进行净化、过滤。)(wnttPVQ2、空调设计的计算概要(207)包括夏季冷负荷计算、夏季湿负荷计算和送风量计算。⑴、夏季空调冷负荷的计算：（kw/h）⑵、夏季空调湿负荷计算：ａ、人体散湿量，ｂ、潮湿地面的散湿量ｗ２，ｃ、其他散湿量ｗ３，如开口水面的散湿量，渗入空气带进的湿量等。d、总散湿量／1000（kg/h）⑶、送风量的确定步骤如下：ａ、根据总耗冷量和总散湿量计算热湿比ε，ｂ、确定送风参数食品车间空调的送风温差一般为6－8℃87654321QQQQQQQQQ01wnw1wFttwsn）(006.02)(321WQ/εｃ、确定新风与回风的混合点Ｃ并根据新风量是否满足人的卫生要求30m3/h，及是否大于补偿局部排风并保持室内规定正压所需的风量。ｄ、确定送风量Ｇ（ｋｇ／ｈ）送风量3、空调系统的选择集中式、局部式、混合式三种。集中式空调系统常用在空调面积超过400－500m2的场合。空调房内一般应维持正压，以保持车间卫生。4、空调车间对土建的要求①、布置原则尽可能集中，减少邻室对空调的影响；满足气流组织、风管布置等要求。②、围护结构的热工要求ａ、对屋顶、墙、楼板的导热系数Ｋ的要求：尽量小ｂ、对窗的要求：尽量避免东西向窗，尽可能减少窗面积，外窗应设双层，南向还应有遮阳措施。ｃ、对内部装饰的要求：可设吊平顶（材料应不宜吸潮和长霉），墙面不宜积灰。%10总风量新风量)/()knIIQG三、局部排风小范围的局部排风一般采用排气风扇，但排风扇的电动机是在湿热气流下工作，易出故障。采用离心机排风（因离心机的电动机基本上在自然气流状态下工作，运转较可靠）。封闭排风管直接排出室外；设伞形排风罩，接风管排出室外，设油烟过滤器。主要对原辅料及成品起储藏保鲜作用。目前采用的是氨压缩制冷。它具有良好的热力性质、价格便宜等优点，但氨有毒易燃，需要较大的冷却冷凝辅助设备。若采用氟利昂压缩制冷，则较氨制冷优越。冷库建筑的特点(1)作为食品冷加工场所，其建筑要受生产工艺流程和运