【正文】 比例關(guān)系如下: 式中：H發(fā)酵罐筒身高，m D發(fā)酵罐內(nèi)徑，m Di攪拌器直徑，m W擋板寬度，m S兩攪拌器間距，m B下攪拌器距罐底間距，m S1上攪拌器距液面間距，m 發(fā)酵罐的“公稱體積”V0指筒身容積Vc與底封頭容積Vb之和，Vb根據(jù)封頭形狀、直徑及壁厚，查化工容器設(shè)計手冊求得： （411）Vb取決于封頭形式，對于橢圓形封頭可用 （412）式中：ha封頭凸出部分高度，m Hb封頭直邊高度(根據(jù)設(shè)備壁厚的不同，一般取值為25mm、40mm、50mm)，m對于標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭 （413） 已知：V0=50m3，取H/D=，代入上式得: 所以D≈，圓整到發(fā)酵罐系列，取D=3200mm。a攪拌器尺寸計算與選型由已知 ，本設(shè)計取 ， ，本設(shè)計取 ， ， ， S1=HLBS==符合查資料：葉寬b===b電動機功率的確定 （416）式中：P所需電機功率，Kw Pm攪拌所需功率，Kw PT軸摩擦損失的功率，Kw η為傳動機構(gòu)效率，一般軸封摩擦損失PT可取12%，此設(shè)計取2%，所以：查資料選用電動機功率為160Kw，其型號為Y315S2。b進水管總管直徑　 按用水量大的冬季通水量計算：　 冷卻水用量：W=　 冷卻水以及流量：w=1/1000=1103m3/s取冷卻水在管中流速v=1m/s冷卻管總截面積進水總管直徑選用Φ894的無縫鋼管，c冷卻管總長度根據(jù)本罐的情況，取組數(shù)為4組，求得管徑冷卻管總面積為33m2，現(xiàn)選取無縫鋼管Ф45，1m的冷卻面積為 F0=π1=則冷卻管的長度為L=F/F0=33/=冷卻管占有體積：V==d每組管長和管組高度 L0=L/n=另需連接管4m：L實=L+4=+4=豎直蛇管下部可伸入封頭250mm，則總占有體積V總=V液+V管+V附件=40++=則，筒體部分液深為豎直蛇管總高H管=+=本設(shè)計取豎直蛇管圈端部U型彎曲曲徑為250mm，則兩直管距離為500mm，兩彎管總長度l0=π500=1570mm所以直管部分高度：h=Ｈ罐－500=4750=500=4250mm則一圈管長為：l=2h+l0=24250+1570=10070mm=每組管子圈數(shù)n0=L0/l=，6圈，本設(shè)計取3，則管間距為3d外=3=，蛇管與壁間距為200mm。圓筒體內(nèi)的設(shè)計壓力P=判斷是否考慮液體靜壓力：　 已知發(fā)酵液密度ρ=1100Kg/m3，故筒體底部產(chǎn)生的靜壓力為：故需考慮在內(nèi)，即設(shè)計壓力P=+=（2）筒體壁厚的計算　　　　　　　　　　 （418）式中：P設(shè)計壓力，MPa D罐內(nèi)徑，mm　　 [σ]材料在設(shè)計溫度下的許用應(yīng)力，取140Mpa　　　Φ焊縫系數(shù)，　　　C厚度附加量，mm（C=C1+C2） C1表示鋼管負偏差，C2表示腐蝕裕量已知D=3200mm，C=+1= t名義厚度=t0+C=+=，圓整到標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格取12mm。 有效壁厚： 校核：t下e≧%D=，故符合要求。（1） 排料管（也是進料管）計算管徑本罐實裝液量為508=40m3，設(shè)1h內(nèi)排空則物料流量由前設(shè)定發(fā)酵液流速v=1m/s,則排料管截面積 由 得管徑查表取Φ1214的無縫鋼管，（2） 通風(fēng)管計 ，支氣管速為2025m/s，工作條件下的通風(fēng)量：Q=40=26m3/min= 利用氣態(tài)方程： 取風(fēng)速v=20m/s,則通風(fēng)管截面積為：因為 ，則氣管直徑d氣為： 查表取Φ89,。 根據(jù)工藝要求和載荷特點，發(fā)酵工廠發(fā)酵罐常用裙式支座，裙座殼的名義厚度不小于6mm。（1） 種子罐的裝料容積及幾何尺寸 由前面計算得種子罐公稱容積取10m3，取H=2D代入 得 解得D=圓整到發(fā)酵罐系列，取D=1800mm。=ηH=%=罐內(nèi)液柱的高度：HL=HL39。 一級種子液的體積量為V2=8m3=4m3 故選取2臺一級種子罐。（1）冷卻管布置種子罐的傳熱裝置有夾套、內(nèi)蛇管、外盤管。圓筒體內(nèi)的設(shè)計壓力P=判斷是否考慮液體靜壓力：　　已知種子液密度ρ=1030Kg/m3，故筒體底部產(chǎn)生的靜壓力為：　 故需考慮在內(nèi)，即設(shè)計壓力P=+=（2）筒體壁厚的計算　　　　　　　　　　 （424）式中：P設(shè)計壓力，MPa　　　D罐內(nèi)徑，mm　　 ［σ］材料在設(shè)計溫度下的許用應(yīng)力，取170　　　Φ焊縫系數(shù)，　　　C厚度附加量，mm（C=C1+C2+C3）已知D=1800mm，C=+1+0=t名義厚度=t0+C=+=，圓整到標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格取5mm(3)上封頭壁厚計算 上封頭為標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭，其壁厚計算公式： （425）式中：K增強系數(shù)，此處為1所以：查取鋼板厚度偏差C1=，則C=+1+0= t名義=t上+C=+=。 有效壁厚： 校核：t下e≧%D=，故符合要求。發(fā)酵工廠設(shè)備常用支座分為臥式設(shè)備支座和立式設(shè)備支座。查資料選取Ds=1800mm的圓筒裙座，并根據(jù)工廠實際參觀做適當(dāng)?shù)母淖?公稱容積VN(m3)罐內(nèi)徑D(mm）圓筒高H0(mm)罐體總高H(mm)全容積(m3)攪拌器直徑D(mm)攪拌轉(zhuǎn)速n(r/min)電動機功率N(kW)1018003600458060014515為提高除菌效果減少倒罐損失，一般對無菌需求較高好氧發(fā)酵系統(tǒng)在總過濾器后面都加用超細玻璃纖維濾紙的分過濾器。 根據(jù)發(fā)酵工藝每個50m3發(fā)酵罐最大空氣用量為： Vf=50=（1） 查表選用LC20B型號的高效空氣過濾器，外形尺寸1220610150，8臺。環(huán)形管口向下。四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 5 通用設(shè)備的設(shè)計與選型5 通用設(shè)備的設(shè)計與選型（1）補料泵①流量Q即每日所需料液：41=4m3/d=。（2）植物油泵（豆油） ①流量Q即每日所需植物油的體積流量。（3）氨水泵 ①流量Q即每日所需的氨水量： 選泵時。 選用橢圓形分頭，計算方法同發(fā)酵罐、種子罐。=ηH=%=罐內(nèi)液柱的高度：HL=HL39。圓筒體內(nèi)的設(shè)計壓力P=，焊縫系數(shù)Φ=，制造材料為16MnR，計算知筒體部分液柱靜壓力已超過設(shè)計壓力的5%。 植物油雖無腐蝕性，但是考慮到滅菌時碳鋼會生銹，使用不銹鋼。計算方法同發(fā)酵罐和種子罐，焊縫系數(shù)Φ=，制造材料為不銹鋼，名義厚度為2mm，標(biāo)準(zhǔn)橢圓形上下封頭的名義。核算：故符合要求。選取裙式支座 ，則每月消耗為 30=849Kg=設(shè)每個豆油儲罐可供應(yīng)正常生產(chǎn)使用一個月，則每月消耗植物油的體積為（豆油密度為920Kg/m3）：849/920= ，取公稱容積為1m3植物油儲罐兩個交替使用，裝料系數(shù)為76%。已知：Di=D/2=，ρ=1150Kg/m3=?s2/m3 Np=,n=145r/min=則：校核：因 故采用2個攪拌器當(dāng)補料罐中裝入多層攪拌器時，軸功率可按下十八估算： Pm=P實（+）式中：m攪拌器層數(shù)所以，Pm=（+2）=采用齒輪轉(zhuǎn)動，傳動效率η=，其型號為Y160M6，減速機型號：PC3。即：補料罐公稱容積為10m3。其參數(shù)為：排氣量50m3/min,，軸功率12Kw，轉(zhuǎn)速1350m3/min,電動機型號Y 160L4,功率15Kw。 ②，取種子罐或發(fā)酵罐總最高計算，則H=。Q==②，取種子罐或發(fā)酵罐總最高計算，則H=。根據(jù)發(fā)酵工藝每個10m3種子罐最大空氣用量為： Vf=10=13m3/min（1）查表選用LC8A型號的高效空氣過濾器，外形尺寸600600150，3臺。然而對于通氣比大型發(fā)酵罐，則應(yīng)選擇設(shè)有大孔的環(huán)形分布器，這樣不僅有利于增加氣液比表面積，更有利于空氣入罐的整體分布，并便于底層攪拌器粉碎氣泡。發(fā)酵工藝規(guī)定發(fā)酵罐通氣比為1:，種子罐通氣比為1：。根據(jù)工藝要求和載荷特點，發(fā)酵工廠發(fā)酵罐常用裙式支座。 各管的長度h根據(jù)直徑的大小和有無保溫層，一般100200mm， （1）排料管計算管徑，則物料流量由前設(shè)定發(fā)酵液流速v=1m/s,則排料管截面積由 得管徑查表取Φ543的無縫鋼管，(2) 通風(fēng)管計算 ，支氣管速為2025m/s，工作條件下的通風(fēng)量： Q== 利用氣態(tài)方程： 取風(fēng)速v=20m/s,則通風(fēng)管截面積為：因為 ，則氣管直徑d氣為： 查表取Φ57。(4)下封頭壁厚計算 5%=，故需考慮在內(nèi)，即設(shè)計壓力P=+= ?？紤]消毒后培養(yǎng)基冷卻等因素，：②進水管總管直徑　冷卻水用量：W=　冷卻水以及流量：w=103m3/s取冷卻水在管中流速v=1m/s冷卻管總截面積進水總管直徑選用Φ45 ③外盤管設(shè)計　取Φ45，假設(shè)外盤管換熱面積F1=40m2則：外盤管臂長 纏繞圈數(shù)，　　　　 取54圈外盤管高度L總=54=校核：外盤管實際換熱面積故符合要求，外盤管分為四組，每組分別為13圈，13圈，14圈，14圈。（3） 電動機功率的確定 （422）式中：P所需電機功率，Kw Pm攪拌所需功率，Kw PT軸摩擦損失的功率，Kw 傳動機構(gòu)效率，一般端面軸封摩擦損失的PT可取1~2%，此設(shè)計取2%。接種比為20%，則二級種子液的體積量為V1=20%40=8m3故選取2臺二級種子罐。即：種子罐公稱容積為10m3。（1） 罐體質(zhì)量m1：選用10mm1Cr18Ni9Ti鋼板制作發(fā)酵罐。發(fā)酵工廠設(shè)備常用支座分為臥式設(shè)備支座和立式設(shè)備支座。 各管的長度h根據(jù)直徑的大小和有無保溫層，一般100200mm，具體見下表： 接管長度h(mm)公稱直徑（Dg）不保溫接管長保溫接管長適用公稱壓力（MPa）≦1580130≦402050100150≦167035050200≦1670500≦10 已知物料的體積流量，又已知各種物料在不同情況下的流速，即可以求出管道截面積，計算出管徑。圓整到標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格取12mm t上e==校核：t上e≧%D=，故符合要求。=, 故符合設(shè)計要求。夾套的傳熱系數(shù)通常為：6301050KJ/（m2?h?℃），蛇管和外盤管的傳熱系數(shù)為12601680KJ/（m2?h?℃）a冷卻面積計算使用牛頓傳熱定律公式計算 （417）式中：Q發(fā)酵罐待冷卻熱量，KJ/h K傳熱系數(shù)，KJ/(m2?h?℃) Δt兩流體傳熱時平均溫差，℃由前面計算知：Q=735000KJ/h，K值取1400KJ/(m2?h?℃)，發(fā)酵溫度為30℃，冷卻水進口溫度分別為12℃，24℃。=ηH=%=罐內(nèi)液柱高度：HL=HL39。39。39。==c蒸汽總量發(fā)酵罐：D=D1+D