【正文】 材料00Cr19Ni10攪拌軸受轉(zhuǎn)矩和彎矩的聯(lián)合作用，扭轉(zhuǎn)變形過大會(huì)造成軸的震動(dòng)，使軸封失效，因此應(yīng)將軸單位長(zhǎng)度最大扭轉(zhuǎn)角限制在允許范圍內(nèi)。所以傳動(dòng)裝置的效率為。機(jī)械密封的功率損失約為填料密封的10%。電動(dòng)機(jī)的功率主要根據(jù)攪拌所需的功率及傳動(dòng)裝置的傳動(dòng)效率而確定。代入數(shù)據(jù)得： 通氣攪拌功率的計(jì)算當(dāng)種子罐內(nèi)通入壓縮空氣后，攪拌器的軸功率輸出將下降到原來的，減少程度與通氣量存在著一定的關(guān)系。 式中 —功率準(zhǔn)數(shù)； —弗魯?shù)聰?shù)； —雷諾數(shù)； —攪拌功率。 種子罐攪拌器攪拌功率的計(jì)算 攪拌功率是指攪拌器以一定轉(zhuǎn)速進(jìn)行攪拌時(shí)，對(duì)液體做功并使之發(fā)生流動(dòng)所需的功率。攪拌槳的攪拌效果和攪拌效率與其在種子罐內(nèi)的位置和液柱高度有關(guān)。本次設(shè)計(jì)，由于賴氨酸發(fā)酵過程有中間補(bǔ)料操作，對(duì)混合要求較高，因此選用六彎葉渦輪攪拌器。攪拌器又稱攪拌槳或葉輪，它的主要功能是提供工藝過程所需的能量和適宜的流動(dòng)狀態(tài)，以達(dá)到攪拌的目的。圖4 突面板式平焊管法蘭 管法蘭尺寸匯總表9 管法蘭的尺寸公稱通徑鋼管外徑連接尺寸法蘭外徑螺孔中心園直徑螺孔直徑螺孔數(shù)量螺紋Th放料口8089190150184M16排風(fēng)口5057140110144M12罐頂進(jìn)風(fēng)口5057140110144M12底料進(jìn)口5057140110144M12種子入口253210075114M12流糖加入口253210075114M12取樣口15188055114M10表10 法蘭蓋的尺寸公稱通徑板式平焊法蘭法蘭蓋法蘭內(nèi)徑坡口寬度法蘭厚度法蘭質(zhì)量厚度質(zhì)量放料口809101818排風(fēng)口505901616罐頂進(jìn)風(fēng)口505901616底料進(jìn)口505901616種子入口253301414流糖加入口253301414取樣口151901212第四章 種子罐攪拌裝置的設(shè)計(jì)計(jì)算為了使參與發(fā)酵的各種物料混合均勻，接觸良好以利于發(fā)酵過程的進(jìn)行，大多數(shù)反應(yīng)罐內(nèi)都有攪拌裝置。 取樣口管法蘭和接口形式的選擇管法蘭的選用標(biāo)準(zhǔn)為；，查表得選用管法蘭的類型為：公稱通徑，公稱壓力為的突面板式平焊管法蘭。管法蘭的選用標(biāo)準(zhǔn)為；，查表得選用管法蘭的類型為：公稱通徑，公稱壓力為的突面板式平焊管法蘭。材料為不銹鋼00Cr19Ni10。管法蘭標(biāo)記為： HG20592 法蘭 PL RF 00Cr19Ni10。從使用角度看，法蘭可分為兩大類，即壓力容器法蘭和管法蘭。⑦ 補(bǔ)強(qiáng)圈厚度為 考慮到鋼板負(fù)偏差并經(jīng)圓整，取補(bǔ)強(qiáng)圈名義厚度為2。 內(nèi)側(cè)有效高度按下式計(jì)算 取小值 （實(shí)際內(nèi)伸高度）故。種子罐的設(shè)計(jì)壓力為，且罐體材料為不銹鋼，查表得：選擇視鏡型號(hào)為：帶頸視鏡Ⅱ，DN100A HG2150592。⑦ 補(bǔ)強(qiáng)圈厚度為 ⑧ 考慮到鋼板負(fù)偏差并經(jīng)圓整，取補(bǔ)強(qiáng)圈名義厚度為3。 內(nèi)側(cè)有效高度按下式計(jì)算 取小值 （實(shí)際內(nèi)伸高度）故。本設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)壓力，因此人孔形式選用公稱壓力=、公稱直徑的全平面板式平焊法蘭回轉(zhuǎn)蓋不銹鋼制承壓人孔。但是在容器開孔后，由于器壁金屬的連續(xù)性受到了破壞，將產(chǎn)生在容器接管附近的應(yīng)力集中現(xiàn)象，所以還要進(jìn)行強(qiáng)度補(bǔ)強(qiáng)校核。風(fēng)載荷：種子罐為室內(nèi)安裝，因此不需要考慮風(fēng)載荷，即偏心載荷：安裝保證設(shè)備沒有偏心，即地震載荷：地震載荷按下式計(jì)算式中 —地震載荷，； —地震系數(shù)，對(duì)9級(jí)地震，、 本設(shè)計(jì)所在地區(qū)為寧夏，地震級(jí)數(shù)為8級(jí)，故； 代入數(shù)據(jù) 所以水平力③、 支撐式支座承受的載荷 = = ＞,所以不滿足要求。本設(shè)計(jì)中，公稱直徑，筒體長(zhǎng)度與公稱直徑之比＜5，容器總高＜10，滿足支撐式支座的要求。本設(shè)計(jì)中=，所以=0。為了消除這種現(xiàn)象，通常可加入一定數(shù)量的擋板。冷卻水進(jìn)口溫度，出口溫度對(duì)數(shù)平均溫度差傳熱面積 則半圓形外盤管換熱量種子罐內(nèi)蛇管換熱量蛇管的傳熱系數(shù)冷卻水進(jìn)口溫度，出口溫度則對(duì)數(shù)平均溫度差也為蛇管換熱面積蛇管采用的不銹鋼鋼管，則所需蛇管總長(zhǎng)度為 設(shè)置蛇管直段長(zhǎng)度，彎管半徑，設(shè)兩組蛇管，每組3列。另外，為了更及時(shí)、準(zhǔn)確的維持種子罐內(nèi)溫度的穩(wěn)定，罐內(nèi)采用豎式蛇管冷卻。 換熱裝置的設(shè)計(jì)計(jì)算種子罐要求發(fā)酵液溫度恒定，波動(dòng)小。則發(fā)酵熱為 攪拌熱按計(jì)算，通常，則攪拌熱為 加熱設(shè)備耗熱量按下式計(jì)算 式中 G—設(shè)備總質(zhì)量（kg） kg，封頭質(zhì)量為， kg； —設(shè)備材料比熱容 ； 、—設(shè)備加熱前后的平均溫度 、 帶入數(shù)據(jù) 氣體或蒸汽帶出量的計(jì)算 為了保證進(jìn)入發(fā)酵車間空氣過濾系統(tǒng)不帶有水分，也不因?yàn)樗钟秃蟮娘柡涂諝庠诮?jīng)外管輸送過程中，受到室外冷空氣冷卻析出的微量水分的影響，一般在進(jìn)發(fā)酵車間空氣過濾系統(tǒng)前需要將空氣溫度升高10～20℃，以保證發(fā)酵車間的空氣系統(tǒng)干燥而不帶水的微粒。 種子罐換熱部件計(jì)算 熱量衡算式 入=出＋損式中 入—輸入的熱量總和（kJ） 出—輸出的熱量總和（kJ） 損—損失的熱量總和（kJ） 通常，入=++ 出=+++ 損=式中 —物料帶入的熱量（kJ）； －由加熱劑（或冷卻劑）傳給設(shè)備和所處理的物料的熱量（kJ）；－過程的熱效應(yīng)，包括生物反應(yīng)熱、攪拌熱等（kJ）； －物料帶出的熱量（kJ）； －加熱設(shè)備所需熱量（kJ）；－加熱物料所需熱量（kJ）；－氣體或蒸汽帶出的熱量（kJ）。 筒體壁厚的計(jì)算筒體內(nèi)液柱靜壓力的計(jì)算液柱高度液柱靜壓力＞筒體的計(jì)算壓力 筒體的計(jì)算壓力為設(shè)計(jì)壓力與液柱靜壓力之和即焊接接頭系數(shù)的確定容器筒體的縱向焊接接頭和封頭的拼接接頭基本上都是采用雙面焊的全焊透的焊接接頭，根據(jù)下表可選焊接接頭系數(shù)=（局部無(wú)損探傷）表3 焊接接頭系數(shù)表序號(hào)焊接接頭結(jié)構(gòu)焊接接頭系數(shù)全部無(wú)損探傷局部無(wú)損探傷1雙面焊或相當(dāng)于雙面焊的全焊透對(duì)接焊接接頭2單面焊的對(duì)接焊接接頭，在焊接過程中沿焊縫根部全長(zhǎng)有緊貼基本金屬的墊板筒體壁厚的計(jì)算筒體壁厚計(jì)算公式：式中：—筒體計(jì)算壓力 MPa —筒體內(nèi)徑 —設(shè)計(jì)溫度下材料的許用應(yīng)力 帶入數(shù)據(jù)解得鋼板厚度附加量為鋼板厚度負(fù)偏差和鋼板腐蝕余量之和，取 則筒體設(shè)計(jì)厚度取筒體的名義厚度則筒體的有效厚度 封頭厚度計(jì)算 封頭壁厚計(jì)算公式：式中：K—形狀系數(shù)，對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)型橢圓形封頭K=1—筒體計(jì)算壓力 MPa —筒體內(nèi)徑 —設(shè)計(jì)溫度下材料的許用應(yīng)力 帶入數(shù)據(jù)解得鋼板厚度附加量為鋼板厚度負(fù)偏差和鋼板腐蝕余量之和，取 則封頭設(shè)計(jì)厚度取封頭的名義厚度則封頭的有效厚度校核：GB150規(guī)定K≤%。 種子罐罐體設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)中，種子罐內(nèi)的發(fā)酵是一個(gè)放熱反應(yīng)，℃，所以要采用冷卻裝置，而一般的夾套冷卻對(duì)溫度的調(diào)控不精確且不及時(shí)，所以本設(shè)計(jì)中采用半圓形外盤管冷卻。首先對(duì)種子罐進(jìn)行物料衡算。根據(jù)筒體內(nèi)徑選取標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭，查表，選取標(biāo)準(zhǔn)橢圓形形封頭，具體尺寸如下：表1 橢圓形封頭尺寸公稱直徑/曲面高度/直邊高度/內(nèi)表面積/容積/質(zhì)量/200050040 則== 解得：，取 則直筒部分高徑比，與假設(shè)相近，故合適。罐體一般是立式圓筒形容器，由筒體和封頭組成，通過支座安裝在基座或平臺(tái)上。種子罐釜體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算是種子罐其他部分結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的前提，在本部分設(shè)計(jì)中包括種子罐罐體，夾套，換熱部件的設(shè)計(jì)計(jì)算、種子罐支座形式的選擇、人孔、視鏡的選擇及開孔補(bǔ)強(qiáng)的計(jì)算。種子罐級(jí)數(shù)是指制備種子需逐級(jí)擴(kuò)大培養(yǎng)的次數(shù)。所以菌種擴(kuò)大培養(yǎng)的目的就是為每次發(fā)酵罐的投料提供相當(dāng)數(shù)量的代謝旺盛的種子。主要發(fā)酵過程包括：斜面培養(yǎng)活化→一級(jí)種子培養(yǎng)→二級(jí)種子培養(yǎng)→發(fā)酵罐。賴氨酸的生產(chǎn)方法主要有抽提法、化學(xué)合成法、酶法和發(fā)酵法。在飼料中添加賴氨酸，能增進(jìn)動(dòng)物的食欲，促進(jìn)生長(zhǎng)。另外，賴氨酸能與羰基化合物的羰基反應(yīng)，起到消除異臭的效果。賴氨酸還可作為利尿藥的輔助治療劑，治療因血中氯化物減少所導(dǎo)致的鋁中毒：對(duì)營(yíng)養(yǎng)不良、乙肝，支氣管炎有一定的治療作用；同時(shí)賴氨酸也是優(yōu)良的血栓預(yù)防劑。它必須通過日常飲食和營(yíng)養(yǎng)補(bǔ)品獲得。這樣設(shè)計(jì)也減少了容器上的開孔數(shù)量，減少了對(duì)容器強(qiáng)度的削弱。通過控制流量來控制傳熱效果。發(fā)酵是一個(gè)無(wú)菌、通氣的復(fù)雜生物反應(yīng)過程，需要無(wú)菌的空氣和培養(yǎng)基的純種浸沒培養(yǎng)。因?yàn)榘l(fā)酵過程要求嚴(yán)格無(wú)菌操作，對(duì)設(shè)備密封性能要求高，本設(shè)計(jì)中采用機(jī)械密封。由于反應(yīng)介質(zhì)有一定的腐蝕性，所以采用不銹鋼材料。摘 要賴氨酸的發(fā)酵過程主要包括斜面種子活化、種子罐擴(kuò)大培養(yǎng)和發(fā)酵罐發(fā)酵。先行設(shè)計(jì)種子罐筒體，封頭的尺寸與厚度并進(jìn)行液壓試驗(yàn)機(jī)強(qiáng)度校核。最后設(shè)計(jì)設(shè)備的攪拌傳動(dòng)裝置和接管附件。賴氨酸主要由發(fā)酵法生產(chǎn)，隨著生化技術(shù)的提高和生化產(chǎn)品的需求量不斷增加，對(duì)發(fā)酵罐的大型化、節(jié)能和高效提出了越來越高的要求。為了保證發(fā)酵過程溫度的穩(wěn)定，本設(shè)計(jì)改變了以往攪拌設(shè)備采用加套作為冷卻裝置設(shè)計(jì)，而采用半圓行外盤管和內(nèi)蛇管結(jié)合的冷卻裝置，從而更好的滿足工藝要求。在設(shè)計(jì)容器接管時(shí)，根據(jù)工藝條件的要求設(shè)計(jì)各個(gè)接管，在安全是前提下，為了更加經(jīng)濟(jì)，本設(shè)計(jì)將進(jìn)料口和排氣口設(shè)計(jì)為同一個(gè)接口，在發(fā)酵開始前，可作為進(jìn)料口，發(fā)酵過程中可作為排氣口，通時(shí)將種子入口和流糖加入口設(shè)計(jì)為同一個(gè)接口，在發(fā)酵開始前，可作為種子入口，發(fā)酵過程中可作為流糖加入口。它是人體所必需的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，但是身體不能自身合成它。是合成人體激素、酶和抗體的原料，往食物中添加少量賴氨酸，可以刺激胃酸和胃蛋白酶的分泌，起到增加食欲、促進(jìn)幼兒生長(zhǎng)發(fā)育的作用。兒童食用添加賴氨酸的食物，其體格、智力的發(fā)育、血漿蛋白的含量和身體的免疫力等均有所提高。賴氨酸具有滿足動(dòng)物需要，改善氨基酸平衡、促進(jìn)動(dòng)物生長(zhǎng)、節(jié)約蛋白質(zhì)資源、提高飼料利用率的作用。它的使用能夠有效的減少畜禽飼料的總用量，減少畜禽糞便?，F(xiàn)在主要的生產(chǎn)方法是直接發(fā)酵法。如果按10%左右的接種量計(jì)算，就要投入幾立方米或幾十立方米的種子。實(shí)驗(yàn)室制備的孢子或液體種子移種至種子罐擴(kuò)大培養(yǎng)，種子罐的作用主要是使孢子發(fā)芽，生長(zhǎng)繁殖成菌（絲）體，接入發(fā)酵罐能迅速生長(zhǎng)，達(dá)到一定的菌體量，以利于產(chǎn)物的合成。主要的生產(chǎn)過程為：斜面菌種→搖瓶菌株→種子罐淀粉水解糖或蜜糖→配料→滅菌→發(fā)酵→提取→精制→干燥→成品 ↑壓縮空氣→油水分離→總過濾器→分過濾器