工厂概论课后习题答案.pdf

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？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）建设实施期（设计、施工）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？也备、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。第二早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.综合利用应与城镇或区域的总体发展规划相适应；应符合生产工艺流程的要求；应充分利用厂址的自然条件；应充分考虑地区的主导风向；应符合国家有关规范和规定；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，在一张或儿张图纸上表示出来，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xlOO%。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G m,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？计算生产过程能耗定额指标。确定设备类型的选择、尺寸、台数的根据。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？提供氧气输送物料7.画出淀粉质原料的蒸煮糖化工艺流程框图圉2-1 2连第 化工艺工程1-后翻事3-掘 台 法 注 器4-水 常 射/6 T l化 忸7 S W C 8-做曲跑 9-转 科 索10-1幡冷却事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lOOOOOt燃料酒精厂的物料平衡图(已知原料用量：薯干282810t/a,a-淀粉酶H 3.1t/a,主糖化酶282.6t/a,硫酸551.1t/a,硫酸钱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,蒸储发酵醪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L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）核心部分是一-（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：设备生产能力一一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)表示发酵强度一一单位时间、单位有效发酵罐容积生产产品的数量称为发酵强度L g/（Lh）J公称体积一一罐的筒身（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 （m 3 /s或者t/s）、物料在设备中停留时间（s）、物料在设备各部位的流速3 （m/s）o8.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、自吸式发酹罐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1.0 5-1.1倍;有效气蚀余量:大于泵所需要的允许气蚀余量；液血:应取最低液面（2）发酵工厂使用最广泛的是离心塞。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一除尘器一空气压缩机一贮气罐f 一级冷却器一油水分离器一二级冷却器一除雾器一加热器f 过滤器一无菌空气第七章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；(3)确定车间所有设备在车间建筑平面和空间的相对位置。2.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、成品工段辅助部门：包括化验室、配电室、制冷间、维修间、库房等生活部门：包括办公室、工人休息室、更衣室、浴室、卫生间等（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）.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？最大限度地满足工艺生产包括设备维修的要求。有效地利用车间建筑面积（包括空间）和土地。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。考虑其他专业对本车间布置的要求。要考虑车间的发展和厂房的扩建。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。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。考虑建厂地区的气象、地质、水文等条件。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n型。7.设备露天布置的好处有哪些？哪些情况下的设备可以考虑露天布置？A.设备露天布置的好处：将设备布置在露天或半露天不仅可以减少建筑面积和基建投资，而且有利于通风、防火、防爆和防毒。B .考虑露天布置的设备：许多设备如大型贮罐、精储塔、吸收塔、空气过滤器、冷却塔等。（1）生产中不需要经常看管的设备和辅助设备，受气候影响较小的设备，如吸收塔等。（2）需要大气来调节温度、湿度的设备，如冷却塔等。（3）不需要人工操作，高自动化的设备。（4）气候温度，无酷暑或严寒的地区。8.什么是洁净厂房？按照洁净等级的不同车间可分为哪些区？由于生产工艺等原因，需要采用空气净化系统以控制室内空气的含尘量或含菌浓度的厂房，称为洁净厂房。按照洁净等级的不同，车间可分为一般生产区、控制区和洁净区。9.洁净厂房布置原则是什么？(1)合理布局厂房(2)尽量减少建筑面积(3)防止污染或交叉污染(4)合理布置有洁净等级要求的房间(5)管道尽可能暗敷(6)室内装修应有利于清洁(7)设置安全出入口和卫生通道10.洁净厂房设备布置的特殊要求(个别要求有填空或判断)洁净室内仅布置必要的工艺设备尽可能减少建筑面积。洁净车间的净高一般可控制在2.6m 以下,但 精 制、调配等工段的设备常带有搅拌器，厂房的净高应考虑搅拌轴的安装和检修高度。对于多层洁净厂房，若电梯能满足所有设备的运送，则不设吊装孔。必须设置时,最大尺寸不应超过2.7 m,其位置可布置在电梯井道旁侧，且各层吊装孔应在同一垂线上。当设备不能从门窗的留孔进入时一，可考虑将间隔墙设置成可拆卸的轻质墙。对外形尺寸特大的设备可采用安装墙或安装门,并布置在车间内走廊的终端。洁净室内的设备一般不采用基础。必须采用时，宜采用可移动的砌块水磨石光洁基础块。设备的安装位置不宜跨越洁净等级不同的房间或墙面。必须跨越时，应设置密封隔断装置，以防不同洁净等级房间之间的交叉污染。易污染或散热大的设备应尽可能布置在洁净室（区）外，必须布置在室内时、应布置在排风口附近。片剂生产过程中，粉碎、过筛、造粒、总混、压片等工序的粉尘和噪声较大，因此，车间应按工艺流程的顺序分成若干独立的小室,分别布置各工序设备，并采用消声隔音装置，以改善操作环境。有特殊要求的仪器、仪表，应布置在专门的仪器室内，并有防止静电、震动、潮湿或其它外界因素影响的设施。物料烘箱、干燥灭菌烘箱、灭菌隧道烘箱等设备宜采用跨墙布置,即将主要设备布置在非洁净区或控制区，待烘物料或器皿由此区加入，以墙为分隔线，墙的另一面为洁净区，烘干后的物料或器皿由该区取出。显然，设备的门应能双面开启，但不允许同时开启；设备既具有烘干功能，又具有传递窗功能。洁净区与缓冲室之间应设气闸室或传递窗,气闸室或传递窗内可用紫外灯照射消毒。生产过程中的废弃物应设置专用传递设施,其出口不应与物料进口共用一个气闸室或传递窗。多层厂房的货梯应布置在一般生产区或控制区内,而不能布置在洁净区内。若将货梯布置在控制区内，则电梯出入口处均应设置缓冲室，缓冲室应对洁净区保持负压状态。11.设备布置图的内容包括哪几项?一 组 视 图；尺寸、标 注；方 向 标；说明与附注；标 题 栏；设备一览表12.设备布置图分为哪两种？平面图、剖视图。13.名词解释：车间布置；车间厂房布置；设备布置车间布置：在完成初步设计工艺流程图和设备选型之后，将各工段与各设备按生产流程在空间上进行组合、布置。车间厂房布置：对整个车间各工段、各设施在车间场地范围内，按照它们在生产中和生活中所起的作用进行合理的平面和立面布置。设备布置：根据生产流程情况及各种有关因素，把各种工艺设备在一定的区域内进行排列。14.画出厂房建筑的方格式柱网示意图，并标出定位轴线、柱距和跨度O(D (D (D 015.设备布置图绘制时，用细点划线画出建筑物的定位轴线，再用细实线画出房屋建筑，以及表示厂房基本结构的墙、柱、门、窗、楼梯等。16.用细点划线画出设备的中心线，用粗实线画出设备、支架、基础操作平台等基本轮廓。若有多台规格相同的设备，可只画出一台，其余则用粗实线简化画出其基础的轮廓投影。第八章1.管道布置与设计的内容包括哪两项？(1).管道的设计计算(2).管道的布置2.管道布置与设计的步骤有那些？(1).选择管材(2).选择介质流速(3).确定管径和管壁厚度(4).确定管道连接方式(5).选择阀门、管件和热补偿器(6).绝热形式、绝热层厚度及保温材料的选择(7).管道布置设计(8).管道阻力损失计算(9).管道支架设计(10).绘制管道图(11).编写设计说明书3.管道布置图的作用是什么？(1).用于表达车间或装置内管道、附件的空间位置、尺寸规格、以及与机器、设备的连接关系。(2).是车间内部管道安装施工的依据4.管道设计已具备的基础资料有哪些？(1).施工阶段带控制点的工艺流程图(2)设备一览表(3)设备的平面布置图和立面布置图(4)专业设备和通用样本或安装图，非标准设备设计简图和安装图(5)物料衡算和能量衡算资料(6)水、蒸汽等总管路的走向、压力等情况(7)建(构)筑物的平面布置图和立面布置图(8)与管道设计有关的其它资料，如厂址所在地区的地质、水文资料等。5.管道平面布置图包括哪些内容？.一组视图(2).尺寸和标注(3).分区简图(4).方位标(设计北箭头)(5).标题栏6.主要物料管道采用粗实线单线画出,其它管道用中粗实线画出。大直径或重要管道，可用中粗实线双线绘 制。7.发酵工厂常见的阀门有哪些？(1)球阀；(2)闸阀；(3)截止阀；(4)止回阀；(5)减压阀；(6)安全阀；.蝶阀；(8)角阀8.管道布置设计的要求有哪些？(1).符合生产工艺流程的要求，并能满足生产要求；(2).便于操作管理，并能保证安全生产；(3).便于管道的安装和维护；(4).要求整齐美观，并尽量节约材料和投资。9.发酵车间管道布置的特点？(1)选择恰当的管材和阀门(2)选择正确的管道连接(3)合理布置管道(4)消灭管道死角10.发酵工厂管道连接的方式有哪六种？卡套连接；螺纹连接；焊接；法兰连接；承插连接；卡箍连接11.什么叫死角？发酵工厂易产生的死角有哪些？死角一一灭菌时因某些原因使灭菌温度达不到或不易达到的部位。易产生的死角：(1).管道连接的死角(2).种子罐放料管的死角(3).排气管的死角第九章1.什么是公2.用工程？包括哪些内容？公用工程一一是指与发酵工厂的各部门、车间、工段有着密切关系，并为这些部门所共有的一类动力辅助设施的总称。公用工程一般包括给排水、供电及仪表、供汽、采暖与通风、制冷等五项工程。2.发酵工厂一般根据什么原则选择锅炉的容量？一般使用的锅炉蒸汽压力是多少？锅炉容量选择的原则：若高峰负荷时间长，可按照最高负荷时的用汽量选择;若高峰负荷时间短，按每天平均负荷的用汽量选择。一般发酵厂低压即可，压力不超过1.27MPa3.发酵厂制冷系统包括哪两种类型？啤酒厂冷冻站制冷系统包括哪三个部分？直接蒸发式(氨系统)和间接冷却式(乙醇或盐水一水系统)。啤酒厂冷冻站制冷系统包括三个部分：(1)冷风系统(2)乙醇溶液冷却系统(3)空调用冷水系统4.什么是清洁生产？清 洁 生 产(Cleaner Production)是指不断采取改进设计，使用清洁的能源和原料，采用先进的工艺技术与设备，改善管理、综合利用，从源头消减污染，提高资源利用率，减少或避免生产、服务和使用过程中污染物的产生和排放，以减轻或者消除对人类健康和环境的危害。5.根据作用原理，污水处理技术分为哪几类？发酵工厂废水处理主要采用哪种方法？(1)物理法：利用物理过程分离或回收污水中的悬浮性物质,不改变污染物质的组成和化学性质。常用的有沉降与气浮、隔截与过滤、离心分离与蒸发浓缩(2)化学法:利用化学反应分离污(废)水中的胶体物质、溶解性物质等。如化学沉淀与混凝法、中和法、氧化还原法等。(3)生物处理法：利用微生物的作用将污(废)水中的有机物氧化分解为无机物。如好氧活性污泥法、厌氧消化池法、生物膜法、天然生物治理法等。发酵工厂废水含有较多的有机物资，应针对这种情况以生物处理方法为主。6.淀粉原料酒精糟液的用途有哪两种？(1)生产饲料酹母(2)直接干燥生产DDGS7.噪声产生的根源是什么？振动噪声的防治要从哪几个方面考虑？噪声产生的根源是振动，包括机械振动和气流振动。因此，噪声的防治要从控制振动来考虑：(1)对振动源进行控制。控制噪声的根本措施是降低声源本身的噪声。通过改进机器结构和操作工艺，可以减少机械振动和摩擦产生的噪声。例如，以焊代钾，以液压代冲压等。(2)对振动源进行隔离。采用弹性支撑或弹性联结，使振动局限在一定范围。(3)采用动力消振系统。(4)采用阻尼材料，使振动减弱。利用棉、毛、麻等纤维和玻璃棉、矿渣棉、泡沫塑料等吸声材料吸收噪声；在机器产生噪声部分加隔声罩可以控制噪声向外传播。对于气流产生的噪声可以用消声器来减弱。消声器广泛应用于柴油机、喷气发动机、鼓风机、通风机，能使噪声降低20 40分贝。无声手枪就是利用消声原理制造的。(5)加大基础的质量。第十章1.什么是产品成本？产品成本是指生产和销售产品过程中所消耗的各项费用的总和。2.工程概算的文件组成(1).概算编制说明。包括主要工程概况、编制依据、编制方法、投资分析、主要设备、材料的数量和有关问题的说明。(2).建设项目总概算。包括基建项目从筹建到竣工验收的全部建设费用。由综合概算、其他工程费用概算组成。(3).单项工程综合概算。包括单项工程的全部建设费用。(4).单项工程概算。(5).其他工程及费用的概算。3.概算费用分为哪几类？(1)设备购置费工艺 设 备；电气设备；自控设备；生产工具、器具及家具等的购置费。(2).设备安装工程费主要生产、辅助生产、公用工程项目的工艺设备的安装；电动、变配电、电讯等电气设备等安装；计量仪器、仪表等自控设备的安装费用。设备内部填充、内衬、设备保温、防腐以及属于设备的平台、栏杆等金属结构的材料费及其安装费。(3).建筑工程费一般土建工程、给排水工程、采暖通风工程、特殊构筑物工程、电气照明工程、避雷工程及工艺管道工程的材料费及安装费。(4).其他基本建设费用以上费用以外的有关费用，如车间或工段内所必需的生产工具、家具、办公及生活用具等费用。