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本書共10章，介紹了生物工廠工藝設(shè)計的概念、特點和要求，生物工廠的基本建設(shè)程序，工藝流程設(shè)計，工藝計算，工藝設(shè)備的設(shè)計與選型，車間布置設(shè)計，管道設(shè)計，工藝設(shè)計應(yīng)提交的設(shè)計條件，非工藝設(shè)計，課程設(shè)計與說明書等內(nèi)容。

本書層次清晰，內(nèi)容安排合理，針對性和應(yīng)用性強，可作為高等院校生物工程、生物技術(shù)、發(fā)酵工程、生物制藥和食品科學(xué)與工程等專業(yè)本科生及研究生的教材或參考書，也適合相關(guān)企業(yè)的科研技術(shù)人員自學(xué)。

本書有配套的多媒體課件，以便讀者更容易地了解和掌握本書內(nèi)容。選用本書作為教材時，推薦教學(xué)時數(shù)為32～48學(xué)時。

在生物產(chǎn)業(yè)中，工藝設(shè)計是實現(xiàn)生物產(chǎn)品從實驗室研究到工業(yè)化生產(chǎn)過程的必經(jīng)階段，因為新建、改建或擴建一個生物工廠，都離不開工藝設(shè)計。

生物工廠工藝設(shè)計是在學(xué)習(xí)了生物工藝學(xué)、生物工程設(shè)備、生物反應(yīng)與分離工程、化工原理等課程的基礎(chǔ)上，為培養(yǎng)能在生物產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域從事設(shè)計生產(chǎn)管理和新技術(shù)研究、新產(chǎn)品開發(fā)所需工程技術(shù)人才而開設(shè)的一門理論和實踐緊密結(jié)合的課程。本課程重點突出了對學(xué)生工程技能方面的培養(yǎng)，通過課堂教學(xué)和實踐可為相關(guān)專業(yè)的技術(shù)人才提供兩個方面的支撐：一是在了解生物工廠基本建設(shè)程序和組成的基礎(chǔ)上，重點掌握生物工廠工藝設(shè)計的相關(guān)內(nèi)容，為其他專業(yè)的設(shè)計工作提供數(shù)據(jù)資料和技術(shù)支持，使其具備設(shè)計生物工廠的基本能力，完成工程師的綜合訓(xùn)練；二是通過設(shè)計生物工廠的生產(chǎn)工藝圖紙，撰寫工藝設(shè)計說明書，培養(yǎng)學(xué)生在生物工廠工藝設(shè)計過程中的工程素養(yǎng)和技能。

在編寫過程中，本書力求突出如下特點：

① 在涉及概念和理論等內(nèi)容時，本書注重穿插學(xué)習(xí)方法的介紹和講解，并將更多的學(xué)時和內(nèi)容重點放在設(shè)計方法、設(shè)計技能以及設(shè)計過程的闡述上。

② 隨著生物產(chǎn)業(yè)的飛速發(fā)展，以及相關(guān)新工藝、新技術(shù)和新設(shè)備的不斷涌現(xiàn)，本書在介紹基礎(chǔ)理論知識的同時，更注重對相關(guān)前沿知識和成果的介紹。

③ 由于生物工廠工藝設(shè)計具有學(xué)科交叉、實踐性強等特點，因此本書在涉及案例與不同類型生物工廠設(shè)計分析的同時更注重知識點的綜合性和完整性。

本書由鄧祥元和高坤編寫，其中第5～8章由鄧祥元編寫，其余各章由高坤編寫，在編寫過程中參閱了大量同行的教材、資料與文獻(xiàn)，謹(jǐn)此表示誠摯的謝意。此外，在本書編寫過程中，江蘇科技大學(xué)生物技術(shù)學(xué)院給予了大力支持，化學(xué)工業(yè)出版社的領(lǐng)導(dǎo)和編輯給予了悉心指導(dǎo)，在此表示衷心的感謝。

由于編者水平有限，書中難免存在一些疏漏和不足之處，懇請廣大讀者批評指正。

編者

2019年5月16日

第1章緒論1

1.1概述1

1.2生物工廠工藝設(shè)計的概念和主要內(nèi)容2

1.2.1生物工廠工藝設(shè)計的概念2

1.2.2生物工廠工藝設(shè)計的主要內(nèi)容2

1.3生物工廠工藝設(shè)計的特點和要求2

1.4學(xué)習(xí)本課程的目的和方法3

第2章生物工廠的基本建設(shè)程序5

2.1概述5

2.2設(shè)計前期工作階段6

2.2.1項目建議書6

2.2.2可行性研究6

2.2.3設(shè)計委托（任務(wù)）書7

2.3設(shè)計中期工作階段7

2.3.1設(shè)計工作所涉及的專業(yè)和分工8

2.3.2國際通用的工藝設(shè)計程序9

2.3.3初步設(shè)計階段11

2.3.4技術(shù)設(shè)計階段13

2.3.5施工圖設(shè)計階段13

2.4設(shè)計后期工作階段14

第3章工藝流程設(shè)計15

3.1概述15

3.1.1工藝流程設(shè)計的重要性15

3.1.2工藝流程設(shè)計的任務(wù)和成果15

3.1.3工藝流程設(shè)計的原則16

3.2工藝流程設(shè)計的基本程序16

3.2.1產(chǎn)品方案的確定16

3.2.2產(chǎn)量的確定19

3.2.3工藝流程圖的繪制20

3.3常見單元設(shè)備的自控流程31

3.3.1泵的自控流程設(shè)計31

3.3.2換熱設(shè)備的自控流程設(shè)計32

3.3.3反應(yīng)器的自控流程設(shè)計33

3.4工藝流程的完善與優(yōu)化35

第4章工藝計算37

4.1物料衡算37

4.1.1概述37

4.1.2實例解析42

4.2熱量衡算50

4.2.1概述50

4.2.2實例解析53

4.3用水量衡算57

4.3.1概述57

4.3.2實例解析58

4.4計算耗冷量61

4.4.1概述61

4.4.2實例解析65

4.5計算抽真空量68

4.5.1概述68

4.5.2實例解析70

4.6計算無菌壓縮空氣消耗量71

4.6.1概述71

4.6.2實例解析74

4.7計算用電量75

4.7.1概述75

4.7.2實例解析76

第5章工藝設(shè)備的設(shè)計與選型78

5.1概述78

5.1.1工藝設(shè)備的分類78

5.1.2工藝設(shè)備設(shè)計與選型的任務(wù)、原則和階段78

5.1.3工藝設(shè)備設(shè)計與選型的流程80

5.1.4工藝設(shè)備裝配圖的繪制81

5.2專業(yè)設(shè)備的設(shè)計與選型81

5.2.1專業(yè)設(shè)備設(shè)計與選型的依據(jù)、內(nèi)容和特點81

5.2.2實例解析82

5.3通用設(shè)備的設(shè)計與選型93

5.3.1液體輸送設(shè)備選型93

5.3.2氣體輸送設(shè)備選型96

5.3.3固體輸送設(shè)備選型99

5.3.4通用設(shè)備的選型注意事項103

5.4非標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備的設(shè)計與選型104

5.4.1非標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備的類型104

5.4.2非標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備設(shè)計與選型的流程105

5.4.3非標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備的設(shè)計與選型實例106

5.5生物工廠中常用的工程材料107

5.5.1工程材料的分類107

5.5.2工程材料的性能108

5.5.3幾種常見的工程材料111

5.5.4工程材料的選用114

5.6工程材料的腐蝕和防腐蝕115

5.6.1耐腐蝕材料的選擇115

5.6.2材料的防腐蝕措施116

5.7主要設(shè)備明細(xì)表及設(shè)備一覽表117

5.7.1主要設(shè)備明細(xì)表117

5.7.2設(shè)備一覽表117

第6章車間布置設(shè)計119

6.1概述119

6.1.1車間布置設(shè)計的重要性和目的119

6.1.2生物工廠車間的組成119

6.1.3車間布置設(shè)計的內(nèi)容和步驟119

6.2車間的總體布置121

6.2.1廠房形式121

6.2.2廠房總平面布置123

6.2.3廠房平面布置和立面布置124

6.2.4車間公用及輔助設(shè)施的布置124

6.3設(shè)備布置的基本要求125

6.3.1滿足工藝要求125

6.3.2滿足建筑要求126

6.3.3滿足安裝和檢修要求127

6.3.4滿足安全和衛(wèi)生要求127

6.4多功能車間的布置127

6.4.1產(chǎn)品方案128

6.4.2工藝設(shè)備的設(shè)計和選擇128

6.4.3車間布置129

6.5車間布置設(shè)計方法和車間布置圖130

6.5.1車間布置設(shè)計的方法和步驟130

6.5.2初步設(shè)計車間布置圖130

6.5.3初步設(shè)計車間布置圖的繪制步驟131

6.5.4廠房的詳細(xì)畫法131

6.5.5設(shè)備的詳細(xì)畫法134

6.5.6施工圖設(shè)計車間布置圖138

第7章管道設(shè)計140

7.1概述140

7.1.1管道設(shè)計的作用和意義140

7.1.2管道設(shè)計的條件、內(nèi)容和階段140

7.2管道、閥門和管件的選擇與連接141

7.2.1管道及其選擇141

7.2.2閥門及其選擇149

7.2.3管件及其選擇154

7.2.4管道的連接154

7.3管道布置設(shè)計155

7.3.1管道布置155

7.3.2管道的支承159

7.3.3管道的柔性設(shè)計160

7.3.4管道的隔熱160

7.4管道布置設(shè)計圖樣162

7.4.1管道布置圖162

7.4.2管道軸測圖170

7.4.3計算機在管道布置設(shè)計中的應(yīng)用171

第8章工藝設(shè)計應(yīng)提交的設(shè)計條件172

8.1概述172

8.2設(shè)備及機泵條件173

8.2.1塔類設(shè)備條件173

8.2.2反應(yīng)器設(shè)備條件173

8.2.3熱交換器設(shè)備條件174

8.2.4加熱爐設(shè)備條件175

8.2.5容器類設(shè)備條件175

8.3土建條件175

8.3.1廠房及設(shè)備基礎(chǔ)、外形尺寸、位置、標(biāo)高條件176

8.3.2設(shè)備基礎(chǔ)、樓板及鋼平臺的載荷條件176

8.3.3設(shè)備吊裝要求的土建條件176

8.3.4設(shè)備地腳螺栓條件177

8.3.5管廊及其他土建條件177

8.3.6其他要說明的條件內(nèi)容177

8.4自控條件178

第9章非工藝設(shè)計180

9.1廠房180

9.1.1廠房的結(jié)構(gòu)組成與定位軸線180

9.1.2廠房的室內(nèi)裝修（以潔凈廠房為例）182

9.2倉庫183

9.2.1倉庫的分類與平面布置183

9.2.2倉庫設(shè)備與管理184

9.3公用系統(tǒng)188

9.3.1給排水系統(tǒng)188

9.3.2供電系統(tǒng)189

9.3.3供汽系統(tǒng)190

9.3.4供暖系統(tǒng)194

9.3.5制冷系統(tǒng)195

9.3.6供氣系統(tǒng)196

9.3.7消防系統(tǒng)197

9.4勞動安全管理與環(huán)境保護(hù)198

9.4.1勞動安全管理198

9.4.2環(huán)境保護(hù)202

9.4.3清潔生產(chǎn)與清潔工藝207

9.5工程經(jīng)濟概算208

9.5.1工程項目的設(shè)計概算208

9.5.2項目投資208

9.5.3成本估算211

9.5.4工程項目的財務(wù)評價212

第10章課程設(shè)計與說明書213

10.1概述213

10.2課程設(shè)計的任務(wù)214

10.2.1課程設(shè)計的基本環(huán)節(jié)214

10.2.2課程設(shè)計的具體任務(wù)214

10.3課程設(shè)計任務(wù)書214

10.3.1味精糖化車間（工廠）設(shè)計214

10.3.2味精發(fā)酵車間（工廠）設(shè)計215

10.3.3啤酒發(fā)酵車間（工廠）設(shè)計218

10.3.4酒精發(fā)酵車間（工廠）設(shè)計218

10.3.5糖化酶發(fā)酵車間（工廠）設(shè)計219

10.3.6其他參考選題220

10.4課程設(shè)計說明書的撰寫220

10.4.1課程設(shè)計說明書的構(gòu)成220

10.4.2說明書撰寫基本要求及格式221

10.5課程設(shè)計文本示例225

10.5.1封面示例225

10.5.2課程設(shè)計任務(wù)書示例226

10.5.3目錄示例227

10.5.4摘要示例228

10.5.5正文示例229

10.5.6結(jié)論示例229

10.5.7參考文獻(xiàn)示例230

10.5.8致謝示例230

10.6考核方法與成績評定230

10.6.1考核方法230

10.6.2成績評定表231

參考文獻(xiàn)232

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