【正文】 01616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計計算為了使參與發(fā)酵的各種物料混合均勻，接觸良好以利于發(fā)酵過程的進行，大多數(shù)反應罐內都有攪拌裝置。本次設計，由于賴氨酸發(fā)酵過程有中間補料操作，對混合要求較高，因此選用六彎葉渦輪攪拌器。 種子罐攪拌器攪拌功率的計算 攪拌功率是指攪拌器以一定轉速進行攪拌時，對液體做功并使之發(fā)生流動所需的功率。代入數(shù)據(jù)得： 通氣攪拌功率的計算當種子罐內通入壓縮空氣后，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系。機械密封的功率損失約為填料密封的10%。 種子罐攪拌軸的設計及強度校核圖5 單跨軸模型條件：輸入功率 轉速 材料00Cr19Ni10攪拌軸受轉矩和彎矩的聯(lián)合作用，扭轉變形過大會造成軸的震動，使軸封失效，因此應將軸單位長度最大扭轉角限制在允許范圍內。所以本設計中＜，所以滿足要求。 代入數(shù)據(jù)解得離心力為： 攪拌軸與各層攪拌器組合質量的重心距軸承的距離的計算，對于單跨軸： 所以，徑向力引起的軸上彎矩 由軸向力引起的攪拌軸彎矩的計算：當＜時。查資料，選取FP型中功率V帶傳動減速器，型號為FPV64I,減速器外形及安裝尺寸見下圖與下表：圖6 V帶傳動減速器表12 減速器的外形安裝尺寸機型號輸出軸直徑中心距A傳動比外形及安裝尺寸FPV680h69181670430H8510555外形及安裝尺寸質量/kg5806105005003383535150120138411004751300由于工作中，兩個軸的同軸度要求很高，所以采用凸緣聯(lián)軸器。外形及尺寸下表：表15 凸緣法蘭外形及安裝尺寸凸緣法蘭公稱軸徑螺栓40041056551543045542852型質量／㎏碳鋼或整體不銹鋼不銹鋼襯里264248144652因為攪拌軸較長，而且中間軸承通常在攪拌軸的中部，對設備的安裝和檢修等帶來不便，并且＞40～50，故安裝底軸承。按HG205831998《鋼制化工容器結構設計規(guī)定》的規(guī)定，A、B類對接接頭采用Y型坡口雙面焊，角接接頭焊腳尺寸按較薄版的厚度，法蘭的焊接按照相應標準中的規(guī)定。反應釜的筒體采用單層板焊結構，板焊結構的筒節(jié)采用冷卷成形。（1） 使用設備單位的技術負責人必須對設備的安全技術管理負責；（2） 指定具有壓力容器專業(yè)知識的技術人員負責安全技術管理工作；（3） 貫徹執(zhí)行本規(guī)范和有關壓力容器安全技術規(guī)范；（4） 應編制壓力容器安全管理規(guī)章制度和壓力容器年度定期檢驗計劃，并認真實施；（5） 壓力容器使用單位，必須建立壓力容器技術檔案；（6） 要對檢驗?；具^程是先選型，再計算；先主體，后附件；先機械設計，后強度校核。通過本次設計，基本了解了反應釜的設計過程。參考文獻[1] 陶興無主編. ：化學工業(yè)出版社，2011[2] 王均成，王文風編. L賴氨酸發(fā)酵生產研究進展. 北京：化學工業(yè)出版社，2008[3] 王博彥，金其榮主編. 發(fā)酵有機酸生產及應用手冊. 北京：中國輕工業(yè)出版社，2000[4] 矛曉東，李建偉主編. ：華東理工大學出版社，2002[5] 趙軍,張有忱,段成紅編. 化工設備機械基礎. 北京：化學工業(yè)出版社，2007[6] 鄭津洋等主編. 過程設備設計. 北京：化學工業(yè)出版社，2005[7] 吳思方主編. ，2007[8] 何匡國主編. 工容器及設備簡明設計手冊. 北京：化學工業(yè)出版社，2002[9] ：[10] 陳志平等主編. 攪拌與混合設備設計選用手冊. 北京：化學工業(yè)出版社，2004[11] ：[12] . 北京：化學工業(yè)出版社，2009[13] 成大龍主編. 機械設計手冊，減（變）速器、電動機與電器. 北京：化學工業(yè)出版社，2002[14] [15] 曲文海主編. 壓力容器與化工設備實用手冊：上冊、下冊. 北京：化學工業(yè)出版社，2008[16] GB1502011《壓力容器》[17]《固定式壓力容器安全技術監(jiān)察規(guī)程》[18] HG205831998《鋼制化工容器結構設計規(guī)定》。傳動裝置采用V帶減速器。所以，要對設備進行定期檢查和維護。實驗前向罐內注入容積70%的水，切勿在罐內無水的情況下進行攪拌器的運轉實驗，以免攪拌軸因受力不均而彎曲。沖壓過程中模具要清理干凈，控制好壓邊力的大小。本設計中主要包括A、B、D三類焊縫。外形及尺寸見下圖和下表：圖7 RS型安裝底座表14 安裝底座尺寸安裝底蓋公稱直徑機架公稱直徑螺柱孔（h7）螺紋孔4004005655151626415————50傳動軸軸徑（H7）螺紋孔802042408M20凸緣法蘭的選型：根據(jù)安裝底座選取凸緣法蘭，選取凸緣法蘭的型號為：R型（突面），公稱直徑為DN=400mm，材料為00Cr19Ni10的凸緣法蘭。具體參數(shù)見下表：表11 電動機參數(shù)型 號額定功率/kW滿 載 時額定電流/A轉 速/效率/%功率因素Y225M822730堵轉轉矩堵轉電流最大轉矩噪聲/Db(A)振動速度/轉動慣量/質量（B3）/kg額定轉矩額定電流額定轉矩1級2級7075292 減速器的作用是降低轉速，本設計中，減速器的輸出軸轉速為160r/min，選用V帶減速器。流體徑向里系數(shù)按下式計算 式中 —基本流體徑向力系數(shù)，查表得，； —物料粘度修正系數(shù)，查表得，； —攪拌器內平直擋板數(shù)的修正系數(shù)，查表得，； —攪拌器偏心安裝修正系數(shù)，查表得，； —攪拌器內件修正系數(shù)，查表得。 第1個攪拌器有效質量在中點S處的相當質量為： 第2個攪拌器有效質量在中點S處的相當質量為： 在S點處總的相當質量為： 臨界轉速為： ② 一端固支另一端簡支的等直徑單跨軸，軸的有效質量在中點S處的相當質量為： 第個攪拌器有效質量在中點S處的相當質量為： 第1個攪拌器有效質量在中點S處的相當質量為： 第2個攪拌器有效質量在中點S處的相當質量為： 在S點處總的相當質量為： 臨界轉速為： 一般單跨軸的夾持系數(shù)介于簡支與固支之間，此時，臨界轉速的值應根據(jù)夾持系數(shù)取和的中間值。 因此選用的電動機。密封系統(tǒng)的摩擦造成的功率損失因密封系統(tǒng)的形式而異，填料密封的功率損失較大，機械密封的損失功率較小。一般情況下，弗魯?shù)聰?shù)的影響較小，故攪拌功率為 其中，、為已知數(shù)，可通過查表得到。由于＞，所以本設計采用兩層攪拌。由于本設計的種子罐中賴氨酸發(fā)酵是好氧發(fā)酵，所以需要實現(xiàn)氣液的混合，故對攪拌器的要求為分散，即通過攪拌作用，使氣體分散在液體介質中，增大菌種與氧氣和培養(yǎng)基的接觸面積，加快種子的培養(yǎng)過程。管法蘭標記為：HG20592 法蘭 PL RF 00Cr19Ni10。 接管尺寸為，材料為不銹鋼00Cr19Ni10。 放料口管法蘭和接口形式的選擇 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。⑥ 補強圈設計根據(jù)接管公稱直徑選補強圈，參考補強圈標準JB/T 4736取補強圈外徑，內徑。（1）視鏡的選擇普通的視鏡有帶頸和不帶頸兩種，由視鏡形式的選擇規(guī)律可知，當視鏡需要斜裝或設備直徑較小時，可采用帶頸視鏡，否則則選取不帶頸的視鏡。表7不另行補強的接管最小厚度 接管公稱外徑253238454857657689最小厚度補強計算方法判別開孔直徑 本設計中凸形封頭開孔直徑＜，滿足等面積法開孔不強計算的適用條件，故可用等面積法進行開孔補強的計算。 = = ＜,所以滿足要求。小型直立設備采用前兩種，高大的設備采用裙式支座。 半圓形外盤管如圖所示 圖1 半圓形外盤管 其中 ＜，＜， 輔助參數(shù)（、）①、 接管與通道連接出的開孔強度降低系數(shù)若通道與通道上的進出口接管采用同一規(guī)格、相同材料的管子制成，則系數(shù)按下式計算：式中 —半圓管的平均半徑（），； —通道的實際壁厚（），； —管道腐蝕余量（），； 代入數(shù)據(jù)②、 計算的焊縫系數(shù)、采用填角焊縫式中 —焊縫尺寸（角焊縫斜邊腰高），所以③、 通道強度降低系數(shù)、 通道中得許用內壓力 通道壁厚 ＞焊縫尺寸設計滿足條件。所以本設計采用半圓形外盤管冷卻。 －物料比熱容 。因此，在設計中只需通過內壓來設計跟校核就能滿足強度要求。 容器內徑和高度確定后，容器的有效容積為 種子罐的全容積 發(fā)酵車間物料衡算賴氨酸發(fā)酵一般采用二級或三級種子發(fā)酵，對于本設計，因為年產量較大，所以采用三級種子發(fā)酵。 工藝條件 發(fā)酵液物性參數(shù)密度：粘度：導熱系數(shù)：比熱：高峰期發(fā)酵熱：標準通風量： 操作參數(shù)操作溫度：罐內130℃、夾套100℃設計溫度：罐內150℃、夾套104℃操作壓力：、設計壓力：、容積換熱面積罐溫：℃攪拌器轉速減速比輸入轉速 罐體結構形式的選擇