【文章內(nèi)容簡介】 ?！妫? 以工作狀態(tài)12個發(fā)酵罐，6個二級種子罐，3個一級種子罐計，則低溫冷卻水總量為：W總=（12+6+3）103=（19940012+300006+48803）103 = =(4) 自來水① 洗滌用水：采用浸泡式清洗，用水量取設備公稱容積的80% 也可以采用噴淋式清洗，用水量約為罐體積的10%～15%，在此不做計算。② 配料用水：培養(yǎng)基原料大多為固體配料用水量≈消后培養(yǎng)基體積 104m3③ 自來水用量：，則自來水總用量： =（2+++2++）=（2+++1042++） =431m3 蒸汽（121℃,發(fā)酵溫度=27℃,=,焓=,） (1) 發(fā)酵罐、二級種子罐空消所用蒸汽：（按5倍罐全容積計算） (2) 一級種子罐、補料罐實消所用蒸汽：（以直接加熱之后保溫計算，料液比熱Cs均取1kcal/kg℃）直接蒸汽加熱氣耗： （取10%）保溫階段氣耗： S2=(30%~50%)S1 取40%實消氣耗： （補氨罐由于易揮發(fā)，且氨溶液具有自滅菌的特點，所以不采用高溫滅菌法，使用過濾器除菌）高峰用汽時段時，考慮兩發(fā)酵罐一二級種子罐空消、一一級種子罐和各補料罐同時實消， 電(1) 攪拌功率：（計算過程詳見第五章設備衡算）=200kw，=36kw，=3kw總功率=++=20012+366+33 =2625kw(2) 其他用電 包括照明用電、車間生活用電等共計800kw(3) 配電要求 P=（2625+800）=4110kw 空氣(1) 通氣消耗壓縮空氣量：發(fā)酵罐二級種子罐一級種子罐(2) 壓料用壓縮空氣量：經(jīng)驗數(shù)據(jù)為：(3) 總計：，假設最大工作量為12發(fā)酵罐、6二級種子罐、3一級種子罐通氣，兩發(fā)酵罐、一二級種子罐、一一級種子罐壓料，則高峰空氣用量為： =。 公用過程負荷 自來水負荷表序號位號名稱數(shù)量（臺）使用時間（hr）日消耗量（kg/d）備注1R101AC小罐114007清洗和配料2R102AC中罐1131064清洗3R103AC大罐21181160清洗其他2410000種子室用合計236231以每天各有兩臺大罐（發(fā)酵罐）、一臺中罐（二級種子罐）、一臺小罐（一級種子罐）清洗和配料計 循環(huán)冷卻水負荷表序號位號名稱數(shù)量（臺）使用時間（hr）日用量（kg/d）備注1R101AC小罐324236402R102AC中罐6241800003R103AC大罐12242392800合計2596440以每天各有12臺大罐、6臺中罐、3臺小罐同時工作計算，高峰時間為在此基礎(chǔ)上小罐同時實消。 循環(huán)低溫水負荷表序號位號名稱數(shù)量（臺）使用時間（hr）日用量（kg/d）備注1R101AC小罐324146402R102AC中罐6241800003R103AC大罐12242392800合計2587440以每天各有12臺大罐、6臺中罐、3臺小罐同時工作計算。 設備用蒸汽負荷表序號位號名稱數(shù)量（臺）壓力（Mpa）使用時間（hr）日用量（m3/d）備注1R101AC小罐12R102AC中罐113R103AC大罐114V101AB補料罐115V101AB補油罐116V101AB泡敵罐11合計（含損失）高峰值以各有一臺罐進行空（實）消計算。 設備用空汽負荷表序號位號名稱數(shù)量（臺）壓力（Mpa）使用時間（hr）日用量（m3/d）備注1R101AC小罐3242R102AC中罐6243R103AC大罐1224合計（含損失）最高峰取每天有12臺大罐、6臺中罐、3臺小罐同時工作，2臺大罐、1 臺中罐、1臺小罐同時壓料，進料時間以1小時計算。 設備用電負荷表序號位號名稱數(shù)量（臺）使用時間（hr）單臺（kw）總量（kw）備注1R101AC小罐324392R102AC中罐624362163R103AC大罐122420024004800車間照明及其它設備用電合計 2383425以每天有12臺大罐、6臺中罐、3臺小罐同時工作計算第四章 典型設備計算 設備衡算 發(fā)酵罐(1) 選型[6]： 發(fā)酵罐示意圖根據(jù)生物工程設備常見的機械攪拌通風種子罐的幾何尺寸比例H/D =～ 取 H/D=3Di/D =1/2～1/3 取 Di =HO/D =2 HO =2D h= C/Di=～ 取 C =根據(jù)封頭形狀、直徑查閱化工容器設計手冊得公式：公稱容積 H= D=圓整 H=13000mm D=4500mm則公稱容積全容積查表[7]得：封頭內(nèi)表面積F=㎡，容積V=人孔取800mm，視鏡200mm，查表[8]選取Ds=4500mm的支腿式支座，并根據(jù)工廠實際情況做適當?shù)母淖儭?2) 料液高度：(3) 傳熱面積計算 蛇管傳熱系數(shù)為 300～450kcal/㎡.h.℃，計算時取900 kcal/㎡.h.℃ 發(fā)酵溫度為 27℃，循環(huán)水為 20～25℃，低溫水為9～14℃，則傳熱溫差： 設計計算時均取傳熱溫差較小的循環(huán)水數(shù)據(jù)則傳熱面積為：取300m2(4) 冷卻水管計算最大熱負荷下耗水量：冷卻水流速 ～３m/s，取 2 m/s冷卻水管總截面積：進水總管直徑：取(d總：內(nèi)直徑，191：外徑，14：水管壁厚)① 內(nèi)蛇管（選冷拔無縫鋼管 GB816388） 取冷卻管豎直蛇管組數(shù) n=6，計算冷卻蛇管管徑：查流體管GB81632008取冷卻管總長： 外加15米連接管，則每組蛇管長 ： 取豎蛇管兩直管（相對的蛇管）距離為 ， 則兩端彎管總長：取罐內(nèi)附體體積為 罐內(nèi)總體積： =筒體部分液深=豎蛇管總高 直管高 ==一圈管長 6 組蛇管每組繞4 圈，則傳熱面積=壁距取 ，管間距取 倍管徑， 校核筒體內(nèi)寬度 筒體內(nèi)寬度=攪拌器+（管徑4+管間距3+壁距）2 （） =+（4+3+）2 =＜ ② 外加盤管（取熱軋無縫鋼管 GB816387 ）取50 圈，間距 校核總傳熱面積 =＞300m2校核總高度 =＞面積和高度都合格(5) 攪拌器設計及功率計算[10]① 攪拌器設計進行攪拌槳葉設計,初定放三檔槳葉, 由于上、中、下道槳所處液位不一樣 ,因壓強關(guān)系致使通風量體積改變 ,在發(fā)酵罐罐徑不變情況下氣流通過液量的流速就會不一樣,由生產(chǎn)經(jīng)驗可知：V底＜V中＜V上。所以空氣在罐底底道槳處位液中的停留時間久,同時氣體集中在罐心位 ,若在罐底上方安裝強有力的底道槳 ,對氣泡的分散打碎,延長小氣泡在液中的停留時間會起到舉足輕重的作用 。中、上道槳處氣體已均勻分散在液體中,因氣流速度加快致使槳葉打碎氣泡作用減小 ,又同時因氣速加快氣流起攪拌作用致使槳葉攪拌作用也大大減小。從節(jié)能考慮 ,完全可減小中、上道槳葉之葉徑。根據(jù)以上計算和分析,可改變以往上 、中、下道槳葉徑統(tǒng)一的常規(guī)設計,即底道槳葉徑加大 ,中、上道槳葉徑縮小的設計構(gòu)思。選用渦輪式攪拌器為理想 ,其特點是直徑小,轉(zhuǎn)速快,攪拌效率高,功率消耗低 ,其最大特點是攪拌時使料液產(chǎn)生徑向流,可以延滯空氣在發(fā)酵液中的停留時間 ,有利于氧在料液中溶解。通風攪拌關(guān)鍵槳是底道槳,故而設計時有意加大底道槳葉的葉徑及葉片數(shù),同時相應縮小中、上道槳的葉徑進行計算設計。令底道槳葉徑：中、上道槳葉徑=1：,底道槳設置八彎葉渦輪槳 ,中、上道槳設置六彎葉渦輪槳。尺寸如下：八彎葉渦輪底道槳尺寸：葉徑 d===1688mm盤徑 d==1688=1266mm葉高 h==1688=弧長 I==1688=弦長 L==1688=422mm六彎葉渦輪中、上道槳尺寸：葉徑 d===1062mm盤徑 d==1062=葉高 h==1062=弧長 I==1062=弦長 L==1062=底道槳離罐底2000mm，上道槳在液面下（定容液面）1750mm，中道槳在底道槳與上道槳之中位。② 攪拌器功率計算N 發(fā)酵罐攪拌速率取180r/min=3r/s醪液粘度：μ=vρV= 106㎡/s=重度1040公斤/m3ρ（醪液密度）= v g(重力加速度取)μ=106107=104雷諾系數(shù)：＞104 為湍流不通氣攪拌功率：K—功率準數(shù) ，K取2d—攪拌葉徑 〔米〕ρ—醪液密度 （公斤s2/m4）—校正系數(shù) == 通氣攪拌功率：=49m3/min=(6) 電功率假設軸封摩擦損失10%，皮帶傳動機械效率95%，則電機功率：選用電動機：Y200L4，功率200kw，轉(zhuǎn)數(shù)480r/min,%，其機身高度為1734mm。(7) 傳動類型選擇根據(jù)對發(fā)酵罐特點各異和使用情況進行分析對比 ,若用傘齒輪減速器可降低攪拌轉(zhuǎn)速,但運行會跳動,不平穩(wěn),噪音大,高達105dB ,減速器進軸主軸軸承易損壞,而經(jīng)常維修影響生產(chǎn),軸封處漏油污染環(huán)境。若設計用皮帶傳動帶動攪拌,由于帶的良好彈性,能緩和沖擊 ,吸收振動,使傳動平穩(wěn)。同時結(jié)構(gòu)簡單,制造加工容易、成本低廉、維修方便，但攪拌轉(zhuǎn)速略高些 。根據(jù)以上分析對比,考慮發(fā)酵生產(chǎn)的特點 ,還是選用三角膠帶帶動穩(wěn)妥、可靠。定攪拌轉(zhuǎn)速180r/min進行設計,取小皮帶輪直徑D小=500mm，則大皮帶輪直徑D大=1333mm。隨著發(fā)酵罐的擴大普通V帶截面尺寸取選到E型還顯得不夠,同時膠帶帶頂寬大,致使皮帶輪厚度太厚,電機伸出的軸頭長度也顯得不夠用,給設計帶來了困難。為此選用窄型8V帶, 選用窄型8V帶產(chǎn)生的彎曲應力要比使用普通E型帶產(chǎn)生的彎曲應力小得多。所以,選用8V型窄帶優(yōu)點為帶體相對高度高,與帶輪接觸摩擦面大,傳遞功率大,打滑系數(shù)低,傳遞效率高,傳動比準確,帶截面尺寸小,彎曲應力小,使用壽命長,重量輕,軟性好、拉力大,脹緊性能好,運轉(zhuǎn)中不易掉落。設計選用8V型窄V帶使大、小帶輪厚度減薄,重量大大減輕,給安裝、維修帶來很大的方便。(8) 壁厚計算：① ，即P設計=。判斷是否考慮液體靜壓力：已知發(fā)酵液密度為，料液高度HL= ，故筒體底部產(chǎn)生的靜壓力為：＞5%= 故須考慮在內(nèi)。即設計壓力壁厚計算公式如下：式中：P：設計壓力 Mpa，D：罐內(nèi)徑 mm，[]:材料在設計溫度下的許用應力 取170，：焊縫系數(shù) ，C：厚度附加量 由JB/T47351997查的圓整取壁厚16mm。② 上封頭壁厚計算：其計算公式 K:增強系數(shù)取1由JB/T47351997查的圓整取壁厚10mm。③ 下封頭壁厚計算：其計算公式 K:增強系數(shù)取1由JB/T47351997查的圓整取壁厚10mm。 二級種子罐(1) 選型： 二級種子罐示意圖根據(jù)生物工程設備常見的機械攪拌通風種子罐的幾何尺寸比例H/D =～ 取 H/D=3Di/D =1/2～1/3 取 Di =HO/D =2 HO =2D h= C/Di=～ 取 C =根據(jù)封頭形狀、直徑查閱化工容器設計手冊得公式：公稱容積 H= D= 圓整 H=7500mm D=2500mm則公稱容積全容積查表[7]得:封頭內(nèi)表面積F=㎡，容積V=，人孔取500mm，視鏡100mm，查表[8]選取Ds=2500的支腿式支座，并根據(jù)工廠實際情況做適當?shù)母淖儭? (2) 料液高度： (3) 傳熱面積計算 傳熱面積為：取42m2(4) 冷卻水管計