第五章第三节 工艺平衡计算 简明版
生产线平衡计算范文
生产线平衡计算范文1.收集数据：收集产品的工艺路线和工作站的作业时间。
工艺路线是指产品从原材料到成品的制造过程，而工作站的作业时间是指在每个工作站上处理产品所需的时间。
2.计算生产节拍：生产节拍是指在给定时间内，生产线需要达到的生产目标，通常以产品的需求量为基础进行计算。
例如，如果产品的每日需求量为1000个，那么生产线的生产节拍就是每天需要生产1000个产品。
3.计算工作站的生产能力：工作站的生产能力是指在给定时间内，工作站能够完成的工作量。
根据工作站的作业时间，可以计算出每个工作站的生产能力。
例如，如果工作站的作业时间为8小时，那么工作站的生产能力就是8个产品。
4.计算工作站的人力需求量：根据产品的需求量和工作站的生产能力，可以计算出每个工作站需要安排多少人来完成工作。
例如，如果产品的需求量为1000个，而工作站的生产能力为8个产品，那么每个工作站就需要安排125个人。
5.进行平衡计算：根据每个工作站的人力需求量和生产节拍，来进行生产线平衡计算。
如果一些工作站的人力需求量超过了所能安排的人数，那么需要调整工作站的作业时间或者增加工作站的数量，以实现平衡。
6.优化调整：一旦完成了平衡计算，可以进一步进行优化调整，以提高生产效率和降低制造成本。
例如，可以通过优化工作站的布局，来减少物料的传递时间和运输成本。
还可以通过培训工人和改进工艺，来提高工作站的生产能力和质量。
总之，生产线平衡计算是一个复杂的过程，需要综合考虑产品的需求量、工作站的作业时间和人力资源的供给等因素，以实现生产线的高效运转和生产目标的达成。
工艺衡算
某厂采用1.863MPa(绝)碳酸丙烯酯脱CO2工艺，已知变 换气含CO2量29%，气量为70000mn3/h，洗涤后含CO21.2%， CO2在丙烯酯中溶解度系数为20.627mn3/m3MPa，塔底饱和度 为80%，采用常压解吸和真空0.0294MPa(绝)解吸，解吸后过 饱和度为20%，试求：①、碳酸丙烯酯溶液的循环量m3/h， ②、CO2回收量和回收率。 例：裂解气自20℃，0.105MP压缩到3.6MP时，为避免聚合， 压缩后气体温度＜100℃，计算单段压缩的排气温度？ (k=1.228)你认为应如何分段？ 可算得：T=566K(293℃)
5、反应过程的物料及热量衡算
5.1.1、物料衡算基础 物料衡算基本方程：
输入系统总质量＝输出系统总质量＋系统内积累总质量
衡算系统的确定： 总厂、分厂(车间)、装置、设备、节点
对稳定流动
组分衡算：(∑mi)入＝(∑mi)出＋△mi 原子衡算：输入物料原子总和＝输出物料原子总和 输入各组分某原子总量＝输出各组分某原子总量
5.1.2物料衡算步骤
①绘出流程方框图，选定衡算系统 ②写出化学反应方程式并配平 ③选定衡算基准 ④收集或计算必要的各种计算数据 ⑤设未知数，列方程式组求解 ⑥计算和核对 ⑦得出计算结果
5.1.3衡算用改良ADA法脱硫，处理气量为12000mn3/h，(进口 气含2g/mn3H2S)已知溶液的硫容量为0.5gH2S/L，硫回收率 为98%，试求： ①溶液的循环量，m3/h ②溶液中ADA满足载氧体要求的最小含量，g/L ③元素硫回收量，kg/h
例：已知变换汽气比为0.8，混合气平均比热为37.0kJ/mol， 中变反应热为3.77×104kJ/mol，氧化反应热为4.92×105 kJ/mol，求每变换1%CO的温升，干气每含0.1%O2会造成多 少的额外温升(反应前后体积变化不计)？
工序平衡 PPT课件
备注：将工序3里的工作时间细分并分配至工 序2﹑4及5之内﹐从而工序3里的人手可调配 其它生产线去。可行性﹕须工序2﹐4及5内 均有足够时间接受额外工作。
工序 1 2 3 4 5
备注：改善工序2的作业内容和工 装，对工序进行压缩，使作业时间 控制在节拍时间以内。
二、如何工序平衡
4、效果确认 A. 理论效果
工 作 时 间
工序 1 2 3 4 5
备注：分析工序1、3、4、5，找到可以互 相搭配并且在节拍时间之内的工序，1和3、 4和5，从而工序3、4里的人手可调配其它 生产线去。
二、如何工序平衡 3、分析并改善
作业改善---重排
间工 作 时
作业改善---简化
节拍时间
工 作 时 间
工序 1 2 3 4 5
二、如何工序平衡
3、分析并改善
动作改善的ECRS原则
符号
名称
说明
E
取消
对于不合理、多余的动作或工序给予取消
Eliminate
C
合并 对于无法取消又是必要的，看是否可以合并以 Comebine 达到省时、简化的目的
R
重排 经过取消、合并后，可再根据“何人”“何 Rearrange 时”“何处”三个提问后进行重排
时间 数量
可用工作时间 客户需求量
目标：工序时间=节拍时间 按需求生产！
生产上如何判断平衡？ 工序平衡图
节拍时间
工序1
工序2
50
40 39
37
38
39 节拍时间：秒
30
20
10
发酵工程设计概论课件 第五讲
2、 冷麦汁量为：
611.43×（1－0.05）＝580.86 L
3、 发酵液量为： 580.86×（1－0.015）＝572.15 L
二、100千克原料生产12°淡色啤酒的物料衡算
•热麦汁量 •冷麦汁量
•湿麦糟量 •干酵母产量
•发酵液量
•滤过酒量 •成品酒量
•CO2量
•空瓶需用量 •瓶盖需用量 •商标用量
1、 热麦汁量 麦芽收率： 0.75×（1－0.05）×（1－0.0035）＝71.0％ 大米收率：
0.95×（1－0.13）×（1－0.0030）=82.4% 混和原料收率： (0.65×71.0％＋0.35×82.4％)×98.5％＝73.86％ 由上述可知100kg混合原料可制得的12 °热麦汁为： 100×73.86%÷12%＝615.54kg
设CO2在啤酒（发酵液）中溶解度为0.4％，则啤酒中含量为： 572.1ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ×0.4％＝2.289 kg 游离的CO2量为： 21.91－2.29＝19.62 kg 20℃时，CO2的密度为1.834 kg/m3,则体积为： 19.62 /1.834＝10.69 m3
10、空瓶需用量：
设损失率为0.5％，选用640 ml的空瓶 552.30 /0.640 ×（1＋0.5％）＝867.3 个 11、瓶盖需用量：
基准。 （2）以加入设备的一批物料重为计算基准。
例：啤酒物料衡算
每批次投料量（年产啤酒20万吨） 设该工厂全年工作日为360天，淡季180天，每天糖化4次； 旺季180天，每天糖化6次，全年总糖化1800次。 每次投料量： 200000×178.91/1800＝19878.89 kg＝19900 kg
(完整word版)水平衡计算
工艺水取水量就是各工艺取用的新鲜水量.整个项目新鲜水量用于全厂工业用水重复利用率的计算里.工艺水回用率计算中，生产线1和生产线2为工艺水，其回用水400+600,新水200+200。
工业用水重复利用率中，新鲜水700,重复用水1600+600+400。
间接冷却水循环率中，循环水为600，新水为200。
污水回用率中，污水站污水回用量400，直接排放的污水90+380。
图中冷却塔的50为冷却水，可直排，不算污水。
水平衡中各种水量的核算工业企业用水的定义、水源、分类、以及用水管理和水量计量应遵循CJ19-87规定。
1、取水量工业用水的取水量是指自地表水、地下水、自来水、海水、城市污水及其他水源的总水量。
现有生产厂，以水表读取为准，乘以实际用水时间，得出用水量（日和年）。
对于拟建工程项目则应按用水装置（生产单元）汇总，一般化工生产装置取水量包括生产用水和生活用水两大方面；生产用水又包括间接冷却水、工艺用水和锅炉给水。
各种用水关系见图4-7。
工业取水量＝间接冷却水量+工艺用水量+锅炉给水量+生活用水量2、重复利用水量重复利用水量系指生产厂（建设项目）内部循环使用和循环使用的总水量。
在化工建设项目中主要是间接冷却水系统的循环水量和工艺过程中循环多次使用的水之和，可由项目建议书或可行性报告中获取这些数据。
对现有生产厂，可用水泵的额定流量计算，即：重复利用水量＝水泵额定流量×实际开泵时间3、耗水量耗水量是整个工程项目消耗掉的新鲜水量总和，即：H=Q1+Q2+Q3+ Q4+ Q5+ Q6式中，Q1――产品含水，即由产品带走的水，Q1＝产品产量（t/h或t/a）×产品含水量，％；Q2――间接冷却水系统补充水量，亦即循环冷却水系统补充水量，耗水量；Q3――洗涤用水、直接冷却水和其他工艺用水量之和。
洗涤用水和直接冷却水均为与物料直接接触的水。
工艺水用量由生产装置、工艺水回用和工艺水取水量相加得到。
工艺用水量和直接冷却水量可从项目建议书或可行性报告的水平衡图中，按各工艺装置依次汇总。
工艺物料衡算学习1
6.选定计算基准 计算基准是工艺计算的出发点，选得 正确，能使计算结果正确，而且可使计 算结果大为简化。因此，应该根据生产 过程特点，选定统一的基准。在工业上， 常用的基准有： (1)、以单位时间产品量或单位时间原料量 作为计算基准。这类基准适用于连续操 作过程及设备的计算。如酒精工厂设计， 可以每小时所需原料量公斤或每小时产 公斤酒精量为计算基准。
9.绘出物料流程图
根据计算结果绘制物料流程图。物料流 程图能直观地表明各物料在生产工艺过程 的位置和相互关系，是一种简单、清楚的 表示方法。物料流程图要作为正式设计成 果，编入设计文件，以便于审核和设计施 工。 最后，经过各种系数转换和计算，得出 原料消耗综合表和排出物综合表，如下表
二、主要经济技术指标的确定 (一)技术经济指标确定的意义 建厂的基本目的是生产目的产物和 获取利润，而技术经济指标则是衡量工 厂设计的合理性和先进性的主要依据。 先进的、合理的技术经济指标是工厂生 产成功的基础。 物料衡算和能量衡算是确定生产过 程技术经济指标的关键数据。通过生产 全过程的总物料衡算、能量衡算和各阶 段的物料衡算、能量衡算，就可以求出：
3
2737.4 10 150 20.5(kg ) 20000
3
此外，酒母糖化酶用量按300u/g(原料) 计，且酒母用量为10％，酒母培养液所用 的糖化液占70％，其余为稀释水与糖化剂， 则70% 2.87(kg ) 20000
(8)硫酸铵耗用量 硫酸铵用于酒母培养基 的补充氮源，其用量为酒母量的0.1％， 酒 母醪量为Go，则硫酸铵耗量为： 0.1％Go
(6)α-淀粉酶消耗量 应用酶活力为 2000u/g的α-淀粉酶使淀粉液化，促进 糊化，可减少蒸汽消耗。α-淀粉酶用量 按8u/g原料计算。用酶量为： (7)糖化酶耗量 若所用糖化酶的活力为 20000u/g，使用量为150u/g原料，则糖 化酶消耗量为：
生产线平衡计算
生产线平衡计算
第一步：确定每个生产环节的耗时
首先要明确每个生产环节的耗时，需要仔细测算以确保其准确性。
对
于已经有既定数据的生产环节可以直接参考，对于新工序则需要进行研究
和实验，找出最可行的方案。
顺序性的操作可以拆分为若干子操作，每个
子操作是整个操作过程中采取的动作，可以加快耗时的测算。
第二步：计算所需时间
在确定了每个生产环节的耗时后，再通过将每个环节的耗时累加，计
算出从产品到达生产线的起始点到产品离开生产线的终点所需的总时间。
第三步：确定工序比重和员工比重
工序比重是指在每个生产环节中所用的资源比重，可以考虑机器的风格、生产速度、技能水平等，员工比重指的是每个生产环节所需的员工数。
第四步：制定操作计划
在确定了工序比重和员工比重后，就可以安排每个生产环节的运作顺
序并对员工分配任务。
为了保证负载平衡，需要确保每个员工的负责生产
环节的耗时并不相差太大。
可以通过顺序性的操作拆分成若干子操作，对
每个员工成立一个操作顺序，安排任务。
第五步：平衡调整
平衡调整是将已经制定好的原始操作计划针对某些情况进行调整。
例
如工作人员流失、某个设备的故障、计划进行调整等。
工厂设计之工艺流程设计和工艺计算
（工艺计算）
工艺计算是运用数学、物理、化学等基础知 识研究生产过程中物料和能量的相互关系。主要 包括物料衡算和热量衡算。工艺计算是工艺设计 最基本的、最核心的内容，对任何一个生物工程 过程，无论是生产挖潜，还是科学研究(开发)、 或装置的设计，通常需要进行工艺计算。
工艺计算也是整个工程设计的基础，由此，
同时，由于反应过程中，往往有多种副反应存 在，生成主产品的主反应转比率提高了，生成副产 品的副反应转化率也可能提高了，就增加了分离精 制设备的负担。
(4)选择性 对于某个反应产物，生成它所消耗的原 料量在全部转化了的原料量中所占的比率。其计算 式为：
反应为目的产物的原料量 选择性= 100% 反应掉的原料量
第一节 物料平衡计算
一、物料衡算的意义、方法和步骤
物料衡算是工艺计算的基础，在整个工艺计 算工作中开始得最早，并且是最先完成的项目。 当生产方法确定并完成了工艺流程示意图设计后， 即可进行物料平衡计算，设计工作即从定性分析 发展到定量计算。
一、物料衡算方程式
物料衡算的理论依据是：质量守恒定律，即物 质既不能产生，也不能消灭。
转化率、选择性、单程收率之间的关系：
转化率×选择性＝单程收率
这说明它们三者之中只有两个是独立的。
对于每一个反应过程都有它的收率和转化率 的最适宜的指标。 当反应原料不止一种时，对不同的原料就有 不同的转化率、选择性和单程收率，一般要着重 考虑最昂贵的原料。 反应产物一般也不止一种，因此，每种产物 的选择性和单程收率也不一样，其中，最重视的 是目的产物的选择性和单程收率，但有时也要相 应地计算副产物的选择性和单程收率，这要根据 具体需要确定。Leabharlann F D即 输入=输出
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3）总体物料的平衡要求 局部环节允许有0.3%~1%的误差。
4） 计算结果的有效数字 ▪ 有效数字保留到小数点后4位 5）浆料与白水的相对密度 浆料与白水的相对密度可看作是水的相对密
度
▪ 4. 物料（浆水）平衡明细表 ▪ 包括物料平衡明细表和物料平衡总表
▪ 物料平衡明细表：进出某一单元（设备） 的浆与水等的数量。
V3=V2+Vw1-V ω3= m3/(V3ρ)
(3)螺旋输送机
Vw包括:A.加热冷凝水,取:900L; B.碱液,用碱量取:1.5%.碱浓度为:20g/L; C.水.
(4)碱处理塔
(5)2#真空洗浆机
(6)螺旋输送机
(7)漂白塔
(8)3#真空洗浆机
3)筛选工段 已知筛选总损失率:2.0% (对进一段CX筛浆量) 一段CX筛进浆浓度:1.0% 进一段CX筛绝干纤维量:
▪ 分母为浆料或白水总量，以“kg或L”为单 位，
▪ 分子为绝干纤维量，以“kg”为单位，
▪ 其侧面所示的为浆料或白水的浓度，以 “％”为
3.浆水平衡计算的注意事项
1) 可视为清水的溶液或乳液 （1）制浆过程中添加的助剂、漂白生产过
程加入的漂液及抄纸过程中添加量较少的 助剂。 （2）明矾溶液，施胶用溶液或乳液。 2）可视为纤维的物料 （1）填料可将其绝干量视为纤维。 （2）抄纸过程中加入量较大能留在纸页中 的功能助剂。
4.绘制浆水平衡图（图6－2） 二、碱回收过程的物料平衡计算（课下自 学）
课下作业2
栏边喷水 洗网水
流浆箱
m1 1
v 3 v1
长网部
v4 m
v
真空箱
m2 2 浓
v2
白
水
池
已知： m=1086.21kg，v=36207L，w=3%， 网案纤维带出率：25％（对成品，成品纸水分： 7%） 栏边喷水v3=3650L 洗网水v4=14104L 上网浓度w1=0.56%
的依据数据的基础上即可根据能量守恒原 理进行热量平衡计算。
（二）蒸煮过程的热量平衡计算
间歇式蒸煮的热量平衡计算，一般以一锅次为基准， 根据传热的原理分别计算。 1. 蒸煮热平衡计算的方法
1）加热纤维原料到最高温度所需热量
式中 Q1—加热纤维原料到最高温度所需热量，kJ m1—每锅次装绝干纤维原料的质量，kg V—蒸煮锅(器)容积，m3 α—单位装锅量(绝干原料)，kg／m3 c1—绝干原料比热容，kJ／(kg.K) t1—蒸煮最高温度，℃ t0—原料初始温度，℃
Q1 ＝ Vac1(t1-t0) ＝ 110X167.2X(1.424X103)×(413—290) ＝3221396(kJ)
（2）加热荻苇片所含水分耗热 Q2＝110×22. 8×(4.184X103)×(413—290)
＝1290697(kJ)
（3）加热蒸煮药液耗热
Q3＝110×577.2×(3.810×103)×(413—333) ＝ 19352361(kJ)
3．计算过程 以1T风干浆水分含量10％为基准，计算过程中 视所有液体的密度ρ＝1kg/L。
1）漂后贮浆池
已知:m=900kg
ω=3% ω1=10%(从表中查到) 则:V=m/(ωρ)=30000L
m1=m=900kg V1=m/(ω1 ρ )=9000L Vw=V-V1=21000L
2）漂白段 已知漂白总损失为:8%(),进入漂白段的浓度为 :3%(表6-17). 则:进入漂白段的绝干纤维量为:
900/(1-8%)=978.2609kg 进入漂白段的浆料量为:
978.2609/ (3%) =32608.6967L
(1)氯化塔
m=m1=978.2609kg ω=ω1=3%
V=V1= 32608.6967L
(2)1#真空洗浆机
已知:m1=978.2609kg V1= 32608.6967L
输入某一系统的热量必等于产品所带出的热量 和损失的热量之和，即：
Q1+Q2+Q3＝Q4+Q5 式中 Q1—原料或半成品带入的热量
Q2—加热介质所提供的热量 Q3—化学反应热(放热反应为正，吸热反 应为负) Q4—产品所带走的热量 Q5—整个过程的热损失
3．计算方法 (1)确定热量收支项目。 (2)选取数据。 (3) 计算过程。 在确定了热量的收支项目和选取了足够
▪ 浆水平衡计算是指制浆造纸生产过程中浆的 平衡(即纤维加填料的平衡)和水的平衡，也 即浆和水总量的平衡。
▪ 浆水平衡计算一般是以一个车间(或工段)为 计算单位。
1. 浆水平衡计算的原理 (1)基准：以生产1t成品纸或1t风干浆为基准
进行平衡计算。
(2)原理：根据物料(质量)守恒定律进行计算 ，即进入某一部位或某一设备的物料(浆料和 水)质量等于自该部位或该设备输出的及流失
2）加热纤维原料所含水分到最高温度所需热量
式中： m2—原料中的水分，kg ω—原料中水分含量，％ C水—水的比热容，kJ／ (kg.K)
3）加热蒸煮药液所需热量 （1）预热药液所需热量
Q3′＝(m1γ－m2)c2 (t2－t0) 式中 c2—药液的比热容，kJ／(kg .K)
t2 —药液预热达到的最高温度，℃ γ—液比 （2）在蒸煮锅内药液加热到最高温度所需的热量
▪ 物料平衡总表：进出某一车间的纤维、辅 料、废料等的平衡情况。
▪ 5.物料（浆水）平衡图及绘制方法（下页）
（二）制浆车间浆水平衡计算示例
例：日产50T漂白硫酸盐木浆(供抄造新闻纸 ，不含备料)生产车间的浆水平衡 计算。
1．确定生产工艺流程(绘出其方框图) 根据工艺设计绘制出生产流程方框图1、2， 同后面的浆水平衡图合二为一即为浆水平衡图1 、2。 2．选取浆水平衡计算的有关定额和依据数 据(见表6—17)
Q3″＝(m1γ－m2)c2 (t1－t2) 加热蒸煮药液到最高温度所需的热量
Q3＝ Q3′+ Q3″
4）加热设备及附件所需的热量
Q4＝m3c3(t1-t3) 式中: m3—蒸煮锅及附件质量(可从该设备图纸中查到)
c3—蒸煮锅及附件金属的比热容，kJ／(kg.K) t3—开始蒸煮时锅内温度， ℃ 5）加热保温层所需热量
(11)小放汽带走热量 小放汽放出蒸汽量按每吨从苇片90kg计 110×0.1672X90＝1655.28(kg) 若将其折算成每吨漂白风干浆则为：
1655.28/10.66=155.43(kg/t漂白风干浆) 带出热量: 1655.28×2.691×106 ＝4454.358(Kj)
(12)总耗热量
Q7=3600SK(t1-t0)Z2 式中 Z2—保温时间，h
8）装锅器耗汽、小放汽带出热量和喷放耗 汽视蒸煮器容积大小而定，一般约取0.4t 汽／t浆，即Q8＝0.4t汽／t浆。
9）管道中的热量损失可取各项耗热量的 10％，所以蒸煮一锅次需热量为
Q=(Q1+Q2+Q3+Q4+Q5+Q6+Q7+Q8)X1.1
Q5＝m4c4(t5-t4) 式中:m4—保温层质量(可从设备图纸中查到)，kg
C4—保温层的比热容，kJ／(kg-K) t4—保温层在放锅后里外的平均温度, ℃ t5—保温层在最高温度时里外的平均温度,℃
6）蒸煮升温时蒸煮器的热辐射损失的热量
式中: S—蒸煮锅热辐射的表面积，m2 K—通过蒸煮锅壁的传热系数，W／(m2.K) Z1—辐射时间，即升温时间，h
Q=32356698(kJ) 折合成蒸汽用量:
32356698/(2783-776)=16122(kg/锅次) 折合成每吨风干浆耗汽量:
16122/10.65=1513.8(kg/t漂白风干浆)
的物料之和。
式中：m1 —进入设备的纤维量，kg m2 —自设备中流失的的纤维量，kg m —自设备中输出的纤维量，kg
ω1 —进入设备的浆料浓度，％ ω2 —自设备中流失的的纤维浓度，％ ω—自设备中输出的浆料浓度，％
V1—自设备中流失的浆料总量，kg或L
V2 —自设备中流失的的浆料总量，kg或L
978.2609/(1-2.0%)=998.2254kg 进一段CX筛的浆料量:
998.2254/(1.0%)=998225.000L.
(1)一段CX筛
(2)一段尾浆池
(3)二段CX筛
(4)一段除砂器、圆网浓缩机
4)洗涤工段 （1）高频振框筛
（2）高浓贮浆池
（3）2＃、3＃压力洗浆机
四、热量平衡计算
（一）概 述 1．计算的目的 (1)可以掌握生产过程中热量的消耗情况和变 化情况，向供热设计、经济概算及生产管理提 供依据。
(2)可以计算和确定加热器、换热器的能力 和规格。
(3)掌握废热的排出量，从而可以合理地确 定废热回收和利用的基本方案。
2．计算原理 热平衡计算的原理是根据能量守恒原理，即
（4）1＃压力洗浆机
（5）压力混合罐
5）蒸煮段
4.绘制浆水平衡图（如图6－1） （三）造纸车间浆水平衡计算示例
以30T/D水泥袋纸造纸车间为例，浆水平衡计 算如下。
1.根据工艺设计生产流程图1、2 2.水泥袋纸造纸车间生产中有关定额数据选取 （如表6－18）
3.计算过程和结果（以1T成品纸为计算基） 1）复卷机
V —自设备中输出的浆料总量，kg或L
以上三方程联立求解， 对有白水循环的部位，总输入量要大于新料 加入量，而循环量 的大小，可用循环系数 来表示：
K
m0 mn
新料加入量 总输入量
▪ 2. 计算的步骤与方法
▪ （1）先绘制生产工艺流程图 方框图，然后 按生产流程顺序的逆方向逐步推算，也有特 殊情况。
10）每锅(球)次蒸汽用量
D=Q/(H-H1) 式中 D—蒸汽用量，kg／锅(或球)