【正文】 d d 故剛度合乎要求 . 固體發(fā)酵反應(yīng)器設(shè)計(jì) 13 第 4 章 反應(yīng)器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 固態(tài)攪拌反應(yīng)器有臥式的也有箱式，臥式攪拌反應(yīng)器采用水平單軸，多個(gè)攪拌槳葉平均分布于軸上，葉面與軸平行，相鄰兩葉相隔 180176。它同樣對(duì)使熱量梯度的最小化非常關(guān)鍵，是固態(tài)發(fā)酵過程非常重要的一個(gè)因素。 Stir。 s 的液體介質(zhì)進(jìn)行的各種物理化學(xué)過程的攪拌 .攪拌容積控制在 100m 以下 . ③ 推進(jìn)式 ：結(jié)構(gòu)、制造相對(duì)復(fù)雜，攪拌直徑越大，制造難度越大，攪拌直徑最大可達(dá) ，常用攪拌直徑在 以下 .適用于容積小、粘度小于 2 Pa ta n 。 0. 09 9 40 00 2. 51 0. 20 0 0. 2NMN K n d k w?? ? ? ? ? ? 總功率 2 39。要達(dá)到這種要求，可以通過在空氣出口安裝過濾器，周詳?shù)拿芊庠O(shè)計(jì)以及進(jìn)口空氣進(jìn)行過濾。而后者同樣是一個(gè)非常重要的必備條件，因?yàn)榇蠖鄶?shù)的固態(tài)發(fā)酵過程 含有真菌孢子，它可能是致病的，會(huì)對(duì)周圍的環(huán)境產(chǎn)生危害。 雷諾數(shù) 2 20 . 2 0 0 2 . 5 1 4 0 0 0R e 1 3 3 8 . 70 . 3Mdn ?? ??? ? ? 因?yàn)?250 200MDd ??找出 NK? 單排槳功率 3 5 3 539。 c o s tt r t n FTF F F Fd ? ?? ? ? 傳動(dòng)比 321 1 1001 1 620zi z? ? ? ? ? 按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì) 江南大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 22 2131 12 . 3 2 []Et HdKT u Zd u ?? ? ??? ???? 試選載荷系數(shù) 1tK? 計(jì)算小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩 1119550 9 5 5 0 0 . 7 5 787910PT N mn ?? ? ? 選取齒寬系數(shù) ? ? 查得材料的彈性系數(shù) 12188EZ MPa? 按齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限 lim 1 550H MPa? ? ,大齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限 lim 2 550H MPa? ? 計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù) 91160 60 91 0 1 2 8 30 0 15 3. 9 10hN n jL? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 812 106NN ? ? ? 選取接觸疲勞壽命系數(shù) 5 。 s的液體介質(zhì)進(jìn)行的各種物理化學(xué)過 程的攪拌 . ④ 螺帶式：結(jié)構(gòu)、制造復(fù)雜，攪拌直徑越大， 制造難度越大，甚至無法制造、安裝，攪拌直徑最 大可達(dá) ，常用攪拌直徑 以下 .適 用 于攪拌容積較大、對(duì) 攪拌要求不嚴(yán)、粘度小于 10 Pa Be ventilated。 （ 3）維持基質(zhì)床層內(nèi)部的均勻性 —— 可通過由有效的混合獲得。 4 40 . 6 0 51 0 3 6 . 6 1 5 . 41 8 . 1 1 0 1 5 1 . 7d m m? ? ?? ? ? 因 為， 39。 .箱式攪拌反應(yīng)器有采用垂直多軸的 .為減少剪切力的影響，通常采用間歇攪拌的方式，而且攪拌轉(zhuǎn)速較低 .這類反應(yīng)器已在工業(yè)上用來生產(chǎn)單細(xì)胞蛋白、酶和生物殺蟲劑 .攪拌反映器的最高溫度比填充床低 .我的這個(gè)設(shè)計(jì)借鑒 Wagenningen 大學(xué)曾經(jīng)研制的連續(xù)混合的水平槳混合反應(yīng)器，我的槳葉是垂直與軸的，這種反應(yīng)器的優(yōu)點(diǎn)是可以用于不同的生產(chǎn)目的，并且可以同時(shí)控制溫度和濕度 .然而，盡管這種裝置熱傳遞到生物反應(yīng)器壁的效率得到了改善，但是把它用于大規(guī)模的生產(chǎn)效率還不是很高，這是因?yàn)闊嶂荒芡ㄟ^器壁移除使得規(guī)模擴(kuò)大時(shí)效率更低 .因此這次的固態(tài)生物反應(yīng)器主要側(cè)重正對(duì)實(shí)驗(yàn)室小規(guī)模小容量的生物發(fā)酵，在放大的問題上可以采用多軸，增加冷卻降溫設(shè)施的方法解決 . 如圖所示，整個(gè)箱體是臥式圓柱型內(nèi)腔的箱體，如滾筒一般，這種形狀便于攪拌混合，便于物 體的進(jìn)出，也方便箱體的清洗 . 選料和設(shè)計(jì)壓力確定 根據(jù)《化工容器及設(shè)備簡(jiǎn)明設(shè)計(jì)手冊(cè)》的規(guī)定，選取箱體和端蓋的材料為 內(nèi)工作壓力為 MPa? ， 根據(jù)固態(tài)生物發(fā)酵的特點(diǎn)，取 [δ ]t=113MPa 冷卻液流通層夾套的設(shè)計(jì)壓力等于內(nèi)部工作壓力 .內(nèi)筒體與封頭受外壓作用，按真空容器設(shè)計(jì) .因?yàn)樵O(shè)計(jì)的箱體壁一層是冷卻液流動(dòng)，這里可以把其當(dāng)做夾套，借鑒夾套的設(shè)計(jì)方法進(jìn)行設(shè)計(jì) . 筒體和 封頭壁厚計(jì)算 筒 體計(jì)算壁厚 ? ?2 jjj tPD p? ??? ? 江南大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 14 采用 自動(dòng)焊或手工焊并作 局部探傷檢查，取 ?? ，可得 0 . 3 2 5 0 0 . 4 72 1 1 3 0 . 7 0 . 3j mm? ???? ? ? 因此取 j mm? ? 取鋼板厚度的負(fù)偏差 1 mm? ,腐蝕裕量 2 2C mm? 故厚度附加量 12 C C mm? ? ? 根據(jù)鋼板規(guī)格，取夾套筒體名義厚 度 mm? ? 檢查 mm? ? 時(shí)， 圓整 3j mm? ? 同時(shí)為了使內(nèi)筒壁盡量薄達(dá)到傳熱的效果， 根據(jù)材料 Q235A 選擇 內(nèi)層壁厚為 3mm 外層壁厚為 10mm 水壓試驗(yàn)校核 壓容器按照內(nèi)壓容器進(jìn)行壓力試驗(yàn)，試驗(yàn)壓力 TP 為壓 ? ?? ?tT PP ??? 其中 P 為設(shè)計(jì)壓力 帶夾套的壓力容器設(shè)計(jì)壓力 P 為容器壓力與夾套內(nèi)的設(shè)計(jì)壓力之 差 即： M Pa? ? ? 據(jù)式 ??PPT 和 ? ?? ?tT PP ???二者中較大者為內(nèi)筒試驗(yàn)壓力 ， 則 MPaPT ? ； 同理得夾套的試驗(yàn)壓力取 MPaPT ? 。 （ 4）總的固態(tài)發(fā)酵過程包括培養(yǎng)基的制備、培養(yǎng)基的滅菌、產(chǎn)品回收之前生物量的滅菌、接種體的準(zhǔn)備、生物反應(yīng)器的安裝 和拆卸。s effectively , humidity , the amounts being ventilated and the matters concerned PH etc. have bee the call for designing important few of solid state fermentation reactor. Time of graduation practice is that a few specifically for solid state fermentation require that the first step makes the solid state fermentation equipment according with call for out originally mainly. This solid state fermentation reactor designing that out is by the fact that cooling liquid flows in the box body mainly, quantity of heat by the fact that thinwall absorbs the box inner fermenting. Let the solid state thing blend equation , heat dissipation equation at the same time by the fact that ceaseless mixer mixing and inside are ventilated, the humidity also being able to pass the inside ing to control the box fermenting air is isoparametric. The drive part arrives at a shaft coupling by pla reduction gear , stir the axis and the transmission shaft among them passing spline interlinkage , make mixer working especially stable. Keywords: Solid state fermentation。 s 的液體介質(zhì)進(jìn)行的各種物理化學(xué)過程的攪拌 .攪拌容積控制在 200 3m 以下 . ② 渦輪式 ：結(jié)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜，重量大 ，攪拌直徑最大可達(dá) 2． 5 m，常用攪拌直徑在 以下 .但隨著攪拌直徑的增大，重量、功耗迅速上升 .適用于直徑 400～ 5 000 mitt 的立式攪拌容器，且密度小于 2021／ 3m 、粘度小于 10 Pa c o s tt r t n FTF F F Fd ? ?? ? ? 222 2 2 222 。 0. 6N N kw? ? ? 江南大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 8 固體發(fā)酵反應(yīng)器設(shè)計(jì) 9 第 3 章 反應(yīng)器軸部件設(shè)計(jì)分析 本次設(shè)計(jì)的固態(tài)發(fā)酵反應(yīng)器中的主要軸是傳動(dòng)軸與攪拌軸，一個(gè)平穩(wěn)的攪拌器需要符合要求的軸，軸 的重要性是不言而喻的 . 傳動(dòng)軸的設(shè)計(jì)、計(jì)算與校核 傳動(dòng)軸的一端通過 A型鍵與聯(lián)軸器相連，另一端是通過花鍵的型式與攪拌軸相連，運(yùn)用花鍵連接傳遞可以使傳動(dòng)更加的平穩(wěn)效率 . 軸的 設(shè)計(jì)與 計(jì)算 （ 1）軸的材料 傳動(dòng)軸工作時(shí)，主要受扭轉(zhuǎn)、彎曲，故軸的材質(zhì)應(yīng)有足夠的強(qiáng)度、剛度 .此外，為了便于加工制造，還要有優(yōu)良的切削加工性能 .所以常采用 45 號(hào)鋼 .對(duì)于要求較低的軸，也可用Ｑ 235－ A 或 35號(hào) 鋼 .當(dāng)有腐蝕要求時(shí)，也可采用不銹鋼 .這里的傳動(dòng)軸可以選用 45號(hào)鋼， [ ] 30 ~ 40k MPa? ? （ 2）確定軸的最小直徑 求傳動(dòng)軸上的功率 3P 、轉(zhuǎn)速 3n 和轉(zhuǎn)矩 3n 傳動(dòng)軸的輸出功率計(jì)算 223 0 1 2 5 5 6 57P P k w??? ? ? ? ? 30 119 1 0 1 5 1 . 7 / m in6n n ri? ? ? ? 6 33 3 0 . 6 5 79 . 5 5 1 0 9 5 5 0 0 0 0 4 1 3 6 01 5 1 . 7PT N m mn? ? ? ? ? ?max ? ?? ?MWTP ? 而 MT= 106Pnk Wp??d316 （實(shí)心軸） / minnr? kw? ? mind =33 0 . 6 5 73 6 5 . 1 3 6 5 . 1 1 7 . 4 ( )[ ] 1 5 1 . 7 4 0kkP mmn ?? ? ? ?? 其中 Pk — Kw ??? — Mpa n— rpm 取整數(shù) 20d? mm （ 3） 根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長(zhǎng)度 江南大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 10 732286 ??????? BDdN 的進(jìn)行配合，因此選取軸徑mmd 501 ? ，為了通過箱體并與攪拌軸進(jìn)行花鍵連接，取 551?L ，為防止軸在軸向移動(dòng)，設(shè)計(jì)軸肩的直徑為 60mm，厚度為 5mm. .因?yàn)檩S承同時(shí)受徑向力和軸向力的作用，故選擇單列圓錐滾子軸承，所以選擇 402?d ，在 2L 上，兩端為 30208 軸承，其尺寸為mmmmmmTDd ????? ，中間是長(zhǎng)度為 60 的套筒，以防止軸承軸向移動(dòng) .故選擇 1102?L . ，行星架長(zhǎng)度為 40，故此處取mmL 403 ? ， mmd 203 ? . 軸的 校核 為了防止旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生過大 的扭轉(zhuǎn)變形，以免在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中造成軸失效，對(duì)表面涂覆保護(hù)層的軸液為了防止由于過大的變形造成涂覆層的破壞，所以應(yīng)該將軸的扭轉(zhuǎn)變形限制在以個(gè)允許的范圍內(nèi) .這就是設(shè)計(jì)軸的扭轉(zhuǎn)剛度條件，為此，攪拌軸要求進(jìn)行剛度計(jì)算 .工程上以單位長(zhǎng)度的比扭轉(zhuǎn)角 r 不得超過許用比扭轉(zhuǎn)角 [r ]作為扭轉(zhuǎn)剛度條件，即 ： 3180 10tpMr GJ? ?? ? ? 式中 r —— 軸扭轉(zhuǎn)變形的扭轉(zhuǎn)角度， M/）（ ? ?G —— 切變模量，對(duì)于 鋼材 10 aMP? 9553000t PM n? 432p dJ ?? 帶入整理得實(shí)軸直徑 41 0 3 6 .6 []Pd m mr G n?? 在一般傳動(dòng)和攪拌計(jì)算中 [r]可選取 m/1~21 ）（ ? 則由 39 得： 固體發(fā)酵反應(yīng)器設(shè)計(jì) 11 39。但 同時(shí)，這也會(huì)增加固體發(fā)酵反應(yīng)器設(shè)計(jì) 3 設(shè)備的費(fèi)用。前者特別難以控制，這是因?yàn)楣腆w的處理不能像深層液體發(fā)酵的液體那樣用泵輸送，因此產(chǎn)生污染物自由封閉體系。 攪拌功率計(jì)算式