【正文】 致 謝本人從本學(xué)期開始進行畢業(yè)設(shè)計，論文從開題到最后完稿都是在姜老師的悉心指導(dǎo)下完成的。設(shè)計中得種子罐筒體和封頭厚度為10mm，采用V帶減速器的上裝式攪拌釜。焊接和操作人員進行安全技術(shù)培訓(xùn)。筒節(jié)加工工藝流程如下：筒節(jié)：劃線→切割→縱縫坡口加工→卷圓→縱縫焊接→矯圓→無損檢測、調(diào)試及維護 安裝種子罐的基礎(chǔ)必須足以使種子罐不發(fā)生下沉，種子罐采用混凝土基礎(chǔ)，使種子罐通過支撐式支座由地腳螺栓將其與基礎(chǔ)牢固連接起來。另外，對于發(fā)酵罐，如果罐體內(nèi)有突起，或者焊縫毛刺，都會容易染菌，污染菌種，從而使發(fā)酵異常，所以在嚴格按照現(xiàn)行有關(guān)技術(shù)要求制造的基礎(chǔ)上，要對內(nèi)表面進行拋光。攪拌軸底軸承具體尺寸如下表所示：表16 攪拌軸底軸承尺寸表/ mm軸徑806595105360200235135240901303102501010817M16第六章 種子罐的制造、安裝與調(diào)試、檢驗與驗收本設(shè)備按照GB1502011《鋼制壓力容器》進行制造、檢驗和驗收，并接受國家質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局《固定式壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》的監(jiān)督。因為機器啟動時動載荷和運作中可能出現(xiàn)的過載現(xiàn)象，因此，應(yīng)按照軸上的計算扭矩選擇聯(lián)軸器的型號。所以，彎矩； 當量彎矩 攪拌軸直徑 所以，軸徑取，強度足夠。 攪拌軸的強度條件是 式中 —截面上最大切應(yīng)力，Pa； —軸上扭轉(zhuǎn)和彎矩聯(lián)合作用時的當量轉(zhuǎn)矩，； —轉(zhuǎn)矩。軸轉(zhuǎn)矩的剛度條件為 式中 —攪拌軸直徑，m； —軸材料剪切彈性模量，Pa； —軸傳遞的最大彎矩，； —攪拌軸轉(zhuǎn)速，r/min； —電機功率，kW； —空心軸內(nèi)徑和外徑的比值，本設(shè)計為實心軸，所以=0； —傳遞裝置效率； —許用扭轉(zhuǎn)角，對于懸臂梁，對于單跨梁，本設(shè)計為單跨軸，所以。粗略估計，填料密封的功率損失約為攪拌器功率的10%左右。種子罐中流體的雷諾數(shù)有下式計算 種子罐內(nèi)流體處于湍流狀態(tài)查表得：則攪拌功率為由于一般的發(fā)酵罐中，攪拌功率可用下式校正 式中，為校正系數(shù)，由下式確定 則攪拌功率對于多層攪拌，攪拌功率可按下式計算 式中 為攪拌器層數(shù)。標準的六彎葉渦輪攪拌器的尺寸已經(jīng)系列化，如下圖所示：圖4 彎葉渦輪攪拌槳已知種子罐的內(nèi)徑，所以葉輪直徑，取，由葉輪、葉片的尺寸比例關(guān)系可得：圓盤直徑葉片長度葉片寬度攪拌槳間距攪拌槳距種子罐罐底距離考慮到攪拌器的強度，設(shè)計圓盤和葉片的厚度為，采用兩個相同的攪拌器。機械攪拌通風(fēng)發(fā)酵管的攪拌渦輪有三種形式，可根據(jù)發(fā)酵特點、基質(zhì)以及菌體特性選用。接管尺寸為，材料為不銹鋼00Cr19Ni10。 種子入口、流糖加入口管法蘭和接口形式的選擇種子入口、流糖加入口管法蘭和接口形式相同。材料為不銹鋼00Cr19Ni10。因＞，所以補強圈在有效補強范圍內(nèi)。結(jié)合本設(shè)計的具體情況，種子罐選取帶頸視鏡。② 開孔所需補強面積封頭計算厚度 開孔補強面積 先計算強度削弱系數(shù)，補強材料，接管材料與筒體材料相同，所以，接管有效厚度為開孔所需補強面積按下式計算 ③ 有效補強范圍有效寬度按下式計算 取大值 故 有效高度 外側(cè)有效高度按下式計算 取小值 （實際外伸高度）故。支座的詳細尺寸見下表：表4支座安裝高度公稱直徑高度容器封頭名義厚度安裝高度200050010804表5 支座的尺寸支座本體允許載荷／適用公稱直徑高度底板10020005002301801690筋板墊板地腳螺栓支座質(zhì)量規(guī)格27020014320146030M24750圖3 支座安裝高度 人孔、視鏡的選擇與校核 人孔的設(shè)置是為了安裝、拆卸、清洗和檢修設(shè)備內(nèi)部的裝置，而視鏡是用來觀察設(shè)備內(nèi)部情況的。本設(shè)計中，可以選用耳式支座或支撐式支座，但由于種子罐筒體上焊接有半圓形外盤管，所以不適合耳式支座的安裝，故本設(shè)計采用支撐式支座。當攪拌器沿容器中心線安裝且攪拌物料粘度不大時，液體將隨著槳葉旋轉(zhuǎn)方向運動，形成漩渦。半圓形外盤管具有較高的傳熱系數(shù)，而且外螺旋管使罐體剛度大大增加，使罐身用材相對減少。 t－物料進入或離開設(shè)備的溫度（℃），分別為20℃和37℃則物料帶入熱量 物料帶出熱量 過程熱效應(yīng)，過程熱效應(yīng)主要包括生物合成熱和攪拌熱 即 種子罐的高峰發(fā)酵熱為，為了保證換熱過程穩(wěn)定，取高峰發(fā)酵熱等于。 工藝條件 種子罐內(nèi)操作溫度 操作壓力； 外盤管操作溫度 操作壓力； 設(shè)備材料選?。涸O(shè)備在消毒滅菌期間，會有較強的腐蝕性，所以種子罐筒體和封頭都選取防腐性能好的不銹鋼00Cr19Ni10。一般二級種子液體積為發(fā)酵液量的10%，三級種子液量為二級種子液量的2%。罐體在規(guī)定的操作溫度和操作壓力下，為菌種的繁殖提供了一定的空間。實驗室制備的孢子或液體種子移種至種子罐擴大培養(yǎng)，種子罐的作用主要是使孢子發(fā)芽，生長繁殖成菌（絲）體，接入發(fā)酵罐能迅速生長，達到一定的菌體量，以利于產(chǎn)物的合成?，F(xiàn)在主要的生產(chǎn)方法是直接發(fā)酵法。賴氨酸具有滿足動物需要，改善氨基酸平衡、促進動物生長、節(jié)約蛋白質(zhì)資源、提高飼料利用率的作用。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、促進幼兒生長發(fā)育的作用。在設(shè)計容器接管時，根據(jù)工藝條件的要求設(shè)計各個接管，在安全是前提下，為了更加經(jīng)濟，本設(shè)計將進料口和排氣口設(shè)計為同一個接口，在發(fā)酵開始前，可作為進料口，發(fā)酵過程中可作為排氣口，通時將種子入口和流糖加入口設(shè)計為同一個接口，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。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，對發(fā)酵罐的大型化、節(jié)能和高效提出了越來越高的要求。先行設(shè)計種子罐筒體，封頭的尺寸與厚度并進行液壓試驗機強度校核。由于反應(yīng)介質(zhì)有一定的腐蝕性，所以采用不銹鋼材料。發(fā)酵是一個無菌、通氣的復(fù)雜生物反應(yīng)過程，需要無菌的空氣和培養(yǎng)基的純種浸沒培養(yǎng)。這樣設(shè)計也減少了容器上的開孔數(shù)量，減少了對容器強度的削弱。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：對營養(yǎng)不良、乙肝，支氣管炎有一定的治療作用；同時賴氨酸也是優(yōu)良的血栓預(yù)防劑。在飼料中添加賴氨酸，能增進動物的食欲，促進生長。主要發(fā)酵過程包括：斜面培養(yǎng)活化→一級種子培養(yǎng)→二級種子培養(yǎng)→發(fā)酵罐。種子罐級數(shù)是指制備種子需逐級擴大培養(yǎng)的次數(shù)。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上。首先對種子罐進行物料衡算。 筒體壁厚的計算筒體內(nèi)液柱靜壓力的計算液柱高度液柱靜壓力＞筒體的計算壓力 筒體的計算壓力為設(shè)計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)=（局部無損探傷）表3 焊接接頭系數(shù)表序號焊接接頭結(jié)構(gòu)焊接接頭系數(shù)全部無損探傷局部無損探傷1雙面焊或相當于雙面焊的全焊透對接焊接接頭2單面焊的對接焊接接頭，在焊接過程中沿焊縫根部全長有緊貼基本金屬的墊板筒體壁厚的計算筒體壁厚計算公式：式中：—筒體計算壓力 MPa —筒體內(nèi)徑 —設(shè)計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偏差和鋼板腐蝕余量之和，取 則筒體設(shè)計厚度取筒體的名義厚度則筒體的有效厚度 封頭厚度計算 封頭壁厚計算公式：式中：K—形狀系數(shù)，對于標準型橢圓形封頭K=1—筒體計算壓力 MPa —筒體內(nèi)徑 —設(shè)計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偏差和鋼板腐蝕余量之和，取 則封頭設(shè)計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≤%。則發(fā)酵熱為 攪拌熱按計算，通常，則攪拌熱為 加熱設(shè)備耗熱量按下式計算 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算 為了保證進入發(fā)酵車間空氣過濾系統(tǒng)不帶有水分，也不因為水分油后的飽和空氣在經(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。另外，為了更及時、準確的維持種子罐內(nèi)溫度的穩(wěn)定，罐內(nèi)采用豎式蛇管冷卻。為了消除這種現(xiàn)象，通?？杉尤胍欢〝?shù)量的擋板。本設(shè)計中，公稱直徑，筒體長度與公稱直徑之比＜5，容器總高＜10，滿足支撐式支座的要求。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，所以還要進行強度補強校核。 內(nèi)側(cè)有效高度按下式計算 取小值 （實際內(nèi)伸高度）故。種子罐的設(shè)計壓力為，且罐體材料為不銹鋼，查表得：選擇視鏡型號為：帶頸視鏡Ⅱ，DN100A HG2150592。⑦ 補強圈厚度為 考慮到鋼板負偏差并經(jīng)圓整，取補強圈名義厚度為2。管法蘭標記為： HG20592 法蘭 PL RF 00Cr19Ni10。管法蘭的選用標準為；，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。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罐頂進風(fēng)口5057140110144M12底料進口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罐頂進風(fēng)口505901616底料進口5059