第六章 工艺管道设计
6.1 概述
在初步设计阶段，完成了物料衡算和热量衡算后，还要进行管道设计，车间工艺管道设计的合理性是车间生产顺利进行和清洁卫生的重要保证。管道设计首先是根据流体的腐蚀性和运送量来选用管径和管材，至于管厚根据管径所确定的公称直径来确定，然后根据性质和操作特点选用管件和阀门。在本次设计中，我们主要考虑蒸馏水、排水、压缩空气和蒸汽的输送管道。在此仅作大概的计算。管道的设计根据流体的腐蚀性等理化性质及用途和运送量来确定管型和管材，管厚则根据管径所对应的公称直径来确定，然后根据性质和操作特点选用管件和阀门。管径和管厚的计算：（物料中各工艺管道的计算）d=18.8(w/v/ρ)0.5=18.8(θ/v)0.5
其中：d —管径，mm w —重量流量，kg/h v —体积流速，m/s
3
ρ—流体的密度，kg/m
3
θ—体积流量，m /h
6.2 管道及管件材质要求
管道材料根据所输送的物料理化性质和使用工况选用, 采用的管件应保证工艺要求, 使用可靠, 不吸附和污染介质, 施工和维护方便, 采用的阀门、管件除满足工艺要求外，应选用拆卸、清洗、维修均方便的卡箍连接形式的管配件。
按照GMP 要求，在本次设计中，我们对管道及管件材质做了以下要求： (1) 输送去离子水及成品、半成品的管件采用1Cr18Ni9Ti 牌号不锈钢； (2) 自来水管道及污水排放管道采用Q195牌号普通碳素钢； (3) 压缩空气管道及蒸汽管道采用低碳优质不锈钢； (4) 对法兰、螺纹连接，密封用的垫片或垫圈应采用聚四氟乙烯垫片和聚四 氟乙烯包覆垫；
6.3 压缩空气管道的计算
选用压力为0.6MPa 的压缩空气，流速为15m/s-20m/s。则CTG-Z 穿流式烘箱： 取流速
3
为20m/s，流体的流量为6032m /h，则：d=18.8(6032/20)0.5=326.49mm，圆
整公称直径Ｄg=330mm,取管道的规格为Φ3779(无缝管道) 。则SZG 双锥回转真空干 燥
3
机干燥机：取流速为20m/s，流体的流量为3000 m/h，d=18.8(3000/20)0.5=230.3 mm，圆整公称直径Ｄg=250mm,取管道的规格为Φ2738(无缝管道) 。
6.4 用水管道
6.4.1 自来水
取 自 来 水 的 流 量 为 6m/h ， 流 速 为 0.5 ～ 1.5m/s ， 取 1.5m/s ， 则 ： d=18.8(6/1.5)0.5=37.6mm, 圆整公称直径Ｄg=40mm，管道的规格为Φ453.5(无缝 管道) 。
3
6.4.2 去离子水管道
(1) 工艺用水管道
体 积 流 量 取 1m/h ， 流 速 为 0.5 ～ 1m/s ， 以 0.5m/s 计 ， 则 ： d=18.8(1/0.5)0.5=26.6mm，圆整公称直径Ｄg=32mm，管道的规格为Φ42.253.25(无缝管道) 。
(2) 清洗设备用水管道
取 体 积 流 量 为 4 m3/h ， 流 速 为 0.5 ～ 1m/s ， 流 速 取 1m/s ， 则 ： d=18.8(4/1)0.5=37.6mm，圆整公称直径Ｄg=40mm，管道的规格为Φ453.5(无缝管 道) 。
(3) 蒸汽冷凝水管道
取 体 积 流 量 为 1m3/h ， 流 速 为 0.5 ～ 1m/s ， 流 速 取 0.5m/s ， 则 ： d=18.8(1/0.5)0.5=26.6mm，圆整公称直径Ｄg=32mm，管道的规格为Φ42.253.25(无缝管道) 。
(4) 循环水管道
取 体 积 流 量 为 1m3/h ， 流 速 为 0.5 ～ 1m/s ， 流 速 取 0.5m/s ， 则 ： d=18.8(1/0.5)0.5=26.6mm，圆整公称直径Ｄg=32mm，管道的规格为Φ42.253.25(无缝管道) 。
3
6.4.3 污水排放管道
由于清洗设备、地板和洗澡后废水要及时排放，而不能有沉积，设体积流量 为10m /h，流速为0.8m/s，则：d=18.8(10/0.8)0.5=66.61mm，圆整公称直径Ｄ g=70mm，管道的规格为Φ75.53.75(无缝管道) 。
6.5 蒸汽管道 (steam conduit)
3
取蒸汽的温度为120℃，查资料得蒸汽的密度为1.1199kg/m，FL —500型沸 腾 制 粒
3
机 ： 取 流 速 为 15m/s ， 体 积 流 量 为 251.8 m/h ， 则 ：
d=18.8(251.8/15)0.5=77.03mm，圆整公称直径Ｄg=80mm，管道的规格为Φ894(无缝管道) 。
3
CTG-Z 穿流式烘箱：取流速为15m/s，体积流量为151.8 m/h，则：
d=18.8(151.8/15)0.5=59.81mm，圆整公称直径Ｄg=70mm，管道的规格为Φ763。
3
第七章 公用系统消耗
在颗粒剂的生产过程中，要用到水、电，某些岗位还需要压缩空气和蒸汽，下面就从以上几个方面说明公共系统消耗。
7.1 水的消耗
颗粒剂生产车间水的消耗包括两大部分：自来水和去离子水。现在分述如下，只做大概的计算。
7.1.1 自来水
饮用水由全厂统一提供，该水压力为 0.2MPa。饮用水在本次设计中用来粗 洗设备，冷却及冲洗工具，容器的清洗，地板拖洗以及生活用水等许多方面。
生活用水：车间定员 126 人，用水标准 100L/人，变化系数以 2.5 计。则每 天车间
3
的最大用水量为：47+0.1×2.5×100=72M，所以全年的最大用水量为：
3
72×300=21600 M。具体使用情况见表 7-1 示。
7.1.2 纯化水
（1）工艺用水（以每天用量计算） 在牛磺酸颗粒剂的生产工艺中，每天制粒时需去离子水做粘合剂, 根据加入物料的量，去离子水用量估计为2 m3
（2）冲洗设备 设备用饮用水冲洗之后要用纯化水冲洗 2～3 次，用量一般为饮用水设
333
备冲洗总用量的60%，则最大用量为 4.8 m，最小用量为 3.6 m，取 4.5 m
（3）冲洗工具及清洗洁净服
333
冲洗工具纯化水的最大用量为 8 m，最小用量为 4 m，取平均值 6 m。清洗洁净服纯
3
化水的用量为 8m。 （4）纯化水的总用量
3
纯化水每天总用量为：2+4.5+6+8=20.5 m
3
所以全年的最大用量为：20.5×300=4800 m
7.2 蒸汽消耗量的计算
在牛磺酸颗粒剂的生产过程中, 需要消耗蒸汽的设备有: SZG 双锥回转真空干 燥机, 以每天工作时间 20 小时计, 则每天耗量为:451×20×4=36080Kg, 年蒸汽 消耗量为: 36080×300=1.0824×106kg
7.3 压缩空气用量
SZG 双锥回转真空干燥机: 用风量为8000 m3/h，压缩空气压强为0.5 Mpa， 每天的使用时间为20h ，则每天用量为:8000×20×4=640000 m3 压缩空气的年用量：640000×300 = 1.92×108m3
7.4 电的用量
牛磺酸颗粒车间电的用量主要包括两个部分：照明（灯管）用电和电动设备用电，下面就从这两个方面来计算年用电量。
7.4.1 照明用电
综合考虑经济和照明度的要求，根据房间的面积来确定日光灯管的数目。洁净区每 5m
2
装一个 40W 的日光灯管，一般生产区每 10m
装一个 40W 的日光灯管。 走廊和大厅每 10m 设置一个灯管，厕所，浴室照明度要求低，每间个灯管。以车 间布置为依据，整个车间所需的灯管数为 120 个，平均每个灯管的用电时间为21h ，则灯管的年用电量为：
120×0.04×300×21 = 30240 度 7.4.2 设备电机用电
设备电机用电占整个车间用电量的很大部分，其计算方法与照明用电的计算 方法有所不同，计算公式：
电机用电量=电机功率×设备每天用电时间×年工作日
由以上公式分别计算各个设备年用电量，其数据统计见表 7-2 示。
表 7-2 设备年用电量统计表 2
各设备的日耗电量为4859.53度
设备的年总耗电量为4859.53×300=1457859度 车间总的耗电量 = 设备年耗电量 + 照明年耗电量 =1457859+30240 =1488099度
车间总的耗电量共计1488099度
7.5 节能
工艺生产方法的选择和节能设备的选用是实现节能措施的重要手段。 （1）设备选型时，充分考虑与生产能力相匹配，提高劳动生产率。
（2）车间的净化空调需经仔细计算，风量配给尽量合理利用，并严格保证各 区域的密闭性，减少不应有的风量损失。
（3）车间的生产辅助系统、照明和生活用电将严格按照生产作息时间使用。 （4）车间中使用的加热系统都应设有保温系统。
上述问题不仅关系到厂家的经济效益，更涉及到社会效益、人民的用药健康等。 在本次设计中, 我采取以下几个措施来做好节能工作：
（1）合理选择空调、净化方案。我们采用中央集中送风系统，，可以有效降 低能耗。 （2）减少送风量，30万级洁净区换气次数要求不少于12次/h,在满足其它要 求情况下，我们尽量降低换气次数，可有效降低消耗。
（3）降低排风速度 根据电子部第十设计研究院初步实验，排风速度下降为0.3m/s时效果已较好，排风速度为0.5m/s时，效果令人满意，所以我初步把排风 速度定为0.5m/s。
当前国家的电力紧张，我们在工业发展上一定要注意可持续发展的问题。节 能不仅关系到厂家的经济效益，更涉及到社会效益、人民的用药健康等。所以， 我们一定要严格管理，落实国家法规，寻求各种途径做好节能工作，使百元产值 的能量降到最低限度。
第六章 工艺管道设计
6.1 概述
在初步设计阶段，完成了物料衡算和热量衡算后，还要进行管道设计，车间工艺管道设计的合理性是车间生产顺利进行和清洁卫生的重要保证。管道设计首先是根据流体的腐蚀性和运送量来选用管径和管材，至于管厚根据管径所确定的公称直径来确定，然后根据性质和操作特点选用管件和阀门。在本次设计中，我们主要考虑蒸馏水、排水、压缩空气和蒸汽的输送管道。在此仅作大概的计算。管道的设计根据流体的腐蚀性等理化性质及用途和运送量来确定管型和管材，管厚则根据管径所对应的公称直径来确定，然后根据性质和操作特点选用管件和阀门。管径和管厚的计算：（物料中各工艺管道的计算）d=18.8(w/v/ρ)0.5=18.8(θ/v)0.5
其中：d —管径，mm w —重量流量，kg/h v —体积流速，m/s
3
ρ—流体的密度，kg/m
3
θ—体积流量，m /h
6.2 管道及管件材质要求
管道材料根据所输送的物料理化性质和使用工况选用, 采用的管件应保证工艺要求, 使用可靠, 不吸附和污染介质, 施工和维护方便, 采用的阀门、管件除满足工艺要求外，应选用拆卸、清洗、维修均方便的卡箍连接形式的管配件。
按照GMP 要求，在本次设计中，我们对管道及管件材质做了以下要求： (1) 输送去离子水及成品、半成品的管件采用1Cr18Ni9Ti 牌号不锈钢； (2) 自来水管道及污水排放管道采用Q195牌号普通碳素钢； (3) 压缩空气管道及蒸汽管道采用低碳优质不锈钢； (4) 对法兰、螺纹连接，密封用的垫片或垫圈应采用聚四氟乙烯垫片和聚四 氟乙烯包覆垫；
6.3 压缩空气管道的计算
选用压力为0.6MPa 的压缩空气，流速为15m/s-20m/s。则CTG-Z 穿流式烘箱： 取流速
3
为20m/s，流体的流量为6032m /h，则：d=18.8(6032/20)0.5=326.49mm，圆
整公称直径Ｄg=330mm,取管道的规格为Φ3779(无缝管道) 。则SZG 双锥回转真空干 燥
3
机干燥机：取流速为20m/s，流体的流量为3000 m/h，d=18.8(3000/20)0.5=230.3 mm，圆整公称直径Ｄg=250mm,取管道的规格为Φ2738(无缝管道) 。
6.4 用水管道
6.4.1 自来水
取 自 来 水 的 流 量 为 6m/h ， 流 速 为 0.5 ～ 1.5m/s ， 取 1.5m/s ， 则 ： d=18.8(6/1.5)0.5=37.6mm, 圆整公称直径Ｄg=40mm，管道的规格为Φ453.5(无缝 管道) 。
3
6.4.2 去离子水管道
(1) 工艺用水管道
体 积 流 量 取 1m/h ， 流 速 为 0.5 ～ 1m/s ， 以 0.5m/s 计 ， 则 ： d=18.8(1/0.5)0.5=26.6mm，圆整公称直径Ｄg=32mm，管道的规格为Φ42.253.25(无缝管道) 。
(2) 清洗设备用水管道
取 体 积 流 量 为 4 m3/h ， 流 速 为 0.5 ～ 1m/s ， 流 速 取 1m/s ， 则 ： d=18.8(4/1)0.5=37.6mm，圆整公称直径Ｄg=40mm，管道的规格为Φ453.5(无缝管 道) 。
(3) 蒸汽冷凝水管道
取 体 积 流 量 为 1m3/h ， 流 速 为 0.5 ～ 1m/s ， 流 速 取 0.5m/s ， 则 ： d=18.8(1/0.5)0.5=26.6mm，圆整公称直径Ｄg=32mm，管道的规格为Φ42.253.25(无缝管道) 。
(4) 循环水管道
取 体 积 流 量 为 1m3/h ， 流 速 为 0.5 ～ 1m/s ， 流 速 取 0.5m/s ， 则 ： d=18.8(1/0.5)0.5=26.6mm，圆整公称直径Ｄg=32mm，管道的规格为Φ42.253.25(无缝管道) 。
3
6.4.3 污水排放管道
由于清洗设备、地板和洗澡后废水要及时排放，而不能有沉积，设体积流量 为10m /h，流速为0.8m/s，则：d=18.8(10/0.8)0.5=66.61mm，圆整公称直径Ｄ g=70mm，管道的规格为Φ75.53.75(无缝管道) 。
6.5 蒸汽管道 (steam conduit)
3
取蒸汽的温度为120℃，查资料得蒸汽的密度为1.1199kg/m，FL —500型沸 腾 制 粒
3
机 ： 取 流 速 为 15m/s ， 体 积 流 量 为 251.8 m/h ， 则 ：
d=18.8(251.8/15)0.5=77.03mm，圆整公称直径Ｄg=80mm，管道的规格为Φ894(无缝管道) 。
3
CTG-Z 穿流式烘箱：取流速为15m/s，体积流量为151.8 m/h，则：
d=18.8(151.8/15)0.5=59.81mm，圆整公称直径Ｄg=70mm，管道的规格为Φ763。
3
第七章 公用系统消耗
在颗粒剂的生产过程中，要用到水、电，某些岗位还需要压缩空气和蒸汽，下面就从以上几个方面说明公共系统消耗。
7.1 水的消耗
颗粒剂生产车间水的消耗包括两大部分：自来水和去离子水。现在分述如下，只做大概的计算。
7.1.1 自来水
饮用水由全厂统一提供，该水压力为 0.2MPa。饮用水在本次设计中用来粗 洗设备，冷却及冲洗工具，容器的清洗，地板拖洗以及生活用水等许多方面。
生活用水：车间定员 126 人，用水标准 100L/人，变化系数以 2.5 计。则每 天车间
3
的最大用水量为：47+0.1×2.5×100=72M，所以全年的最大用水量为：
3
72×300=21600 M。具体使用情况见表 7-1 示。
7.1.2 纯化水
（1）工艺用水（以每天用量计算） 在牛磺酸颗粒剂的生产工艺中，每天制粒时需去离子水做粘合剂, 根据加入物料的量，去离子水用量估计为2 m3
（2）冲洗设备 设备用饮用水冲洗之后要用纯化水冲洗 2～3 次，用量一般为饮用水设
333
备冲洗总用量的60%，则最大用量为 4.8 m，最小用量为 3.6 m，取 4.5 m
（3）冲洗工具及清洗洁净服
333
冲洗工具纯化水的最大用量为 8 m，最小用量为 4 m，取平均值 6 m。清洗洁净服纯
3
化水的用量为 8m。 （4）纯化水的总用量
3
纯化水每天总用量为：2+4.5+6+8=20.5 m
3
所以全年的最大用量为：20.5×300=4800 m
7.2 蒸汽消耗量的计算
在牛磺酸颗粒剂的生产过程中, 需要消耗蒸汽的设备有: SZG 双锥回转真空干 燥机, 以每天工作时间 20 小时计, 则每天耗量为:451×20×4=36080Kg, 年蒸汽 消耗量为: 36080×300=1.0824×106kg
7.3 压缩空气用量
SZG 双锥回转真空干燥机: 用风量为8000 m3/h，压缩空气压强为0.5 Mpa， 每天的使用时间为20h ，则每天用量为:8000×20×4=640000 m3 压缩空气的年用量：640000×300 = 1.92×108m3
7.4 电的用量
牛磺酸颗粒车间电的用量主要包括两个部分：照明（灯管）用电和电动设备用电，下面就从这两个方面来计算年用电量。
7.4.1 照明用电
综合考虑经济和照明度的要求，根据房间的面积来确定日光灯管的数目。洁净区每 5m
2
装一个 40W 的日光灯管，一般生产区每 10m
装一个 40W 的日光灯管。 走廊和大厅每 10m 设置一个灯管，厕所，浴室照明度要求低，每间个灯管。以车 间布置为依据，整个车间所需的灯管数为 120 个，平均每个灯管的用电时间为21h ，则灯管的年用电量为：
120×0.04×300×21 = 30240 度 7.4.2 设备电机用电
设备电机用电占整个车间用电量的很大部分，其计算方法与照明用电的计算 方法有所不同，计算公式：
电机用电量=电机功率×设备每天用电时间×年工作日
由以上公式分别计算各个设备年用电量，其数据统计见表 7-2 示。
表 7-2 设备年用电量统计表 2
各设备的日耗电量为4859.53度
设备的年总耗电量为4859.53×300=1457859度 车间总的耗电量 = 设备年耗电量 + 照明年耗电量 =1457859+30240 =1488099度
车间总的耗电量共计1488099度
7.5 节能
工艺生产方法的选择和节能设备的选用是实现节能措施的重要手段。 （1）设备选型时，充分考虑与生产能力相匹配，提高劳动生产率。
（2）车间的净化空调需经仔细计算，风量配给尽量合理利用，并严格保证各 区域的密闭性，减少不应有的风量损失。
（3）车间的生产辅助系统、照明和生活用电将严格按照生产作息时间使用。 （4）车间中使用的加热系统都应设有保温系统。
上述问题不仅关系到厂家的经济效益，更涉及到社会效益、人民的用药健康等。 在本次设计中, 我采取以下几个措施来做好节能工作：
（1）合理选择空调、净化方案。我们采用中央集中送风系统，，可以有效降 低能耗。 （2）减少送风量，30万级洁净区换气次数要求不少于12次/h,在满足其它要 求情况下，我们尽量降低换气次数，可有效降低消耗。
（3）降低排风速度 根据电子部第十设计研究院初步实验，排风速度下降为0.3m/s时效果已较好，排风速度为0.5m/s时，效果令人满意，所以我初步把排风 速度定为0.5m/s。
当前国家的电力紧张，我们在工业发展上一定要注意可持续发展的问题。节 能不仅关系到厂家的经济效益，更涉及到社会效益、人民的用药健康等。所以， 我们一定要严格管理，落实国家法规，寻求各种途径做好节能工作，使百元产值 的能量降到最低限度。