年產(chǎn)15萬噸谷氨酸發(fā)酵車間設計(編輯修改稿)
2025-08-25 05:02 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 ）冷卻面積的計算 對谷氨酸發(fā)酵，每1m3發(fā)酵液、6000kJ/(m3h) [5]。采用豎式蛇管換熱器，取經(jīng)驗值K=500 kJ/(m3h℃) [8]。平均溫差Δtm： 32℃ 32℃20℃ 27℃12 5代入 對公稱容量200 m3的發(fā)酵罐，每天裝5罐，每罐實際裝液量為換熱面積 （5）攪拌器計算 選用六彎葉渦輪攪拌器[6]。 該攪拌器的各部分尺寸與罐徑D有一定比例關(guān)系攪拌器葉徑取d=（m）葉寬 ：弧長：底距：盤踞 ：葉弦長：葉距 ：彎葉板厚：δ=12（mm）取兩擋攪拌，攪拌轉(zhuǎn)速N2可根據(jù)50m3罐，轉(zhuǎn)速N1=110r/min。以等P0/V為基準[6]放大求得：（6）攪拌軸功率的計算 淀粉水解糖液低濃度細菌醪，可視為牛頓流體。①計算Rem[8] 式中 D——攪拌器直徑，D= N——攪拌器轉(zhuǎn)速， ρ——醪液密度，ρ=1050 kg/m3 μ——醪液粘度， μ=103Ns/m2 將數(shù)代入上式：視為湍流，則攪拌功率準數(shù)Np=②計算不通氣時的攪拌軸功率P0：式中 Np—— N——攪拌轉(zhuǎn)速，N=80r/min= D——攪拌器直徑，D= ρ——醪液密度，ρ=1050kg/m3 代入上式：兩擋攪拌：③計算通風時的軸功率Pg 式中 P0——不通風時攪拌軸功率（kW），N——軸轉(zhuǎn)速，N=80r/min D——攪拌器直徑（cm），D3=106=106 Q——通風量（ml/min），設通風比VVm=~，取低限，如通風量變大，Pg會小，為安全。；則Q=155106=107（ml/min） 代入上式：④求電機功率P電：采用三角帶傳動η1=；滾動軸承η2=，滑動軸承η3=；端面密封增加功率為1%[7]；代入公式數(shù)值得：（7）設備結(jié)構(gòu)的工藝計算 ①空氣分布器：本罐采用單管進風，風管直徑φ1334mm。 ②擋板：本罐因有扶梯和豎式冷卻蛇管，故不設擋板 ③密封方式：本罐采用雙面機械密封方式，處理軸與罐的動靜問題。④冷卻管布置：采用豎式蛇管[7] Ⅰ 最高負荷下的耗水量W式中 Q總——每1m3醪液在發(fā)酵最旺盛時，1h的發(fā)熱量與醪液總體積的乘積 cp——冷卻水的比熱容，（kgK） t2——冷卻水終溫，t2=27℃ t1——冷卻水初溫，t1=20℃ 將各值代入上式102m3/s，取冷卻水在豎直蛇管中的流速為1m/s，根據(jù)流體力學方程式，冷卻管總截面積S總為：式中 W——冷卻水體積流量，W=102m3/s V——冷卻水流速，v=1m/s代入上式：進水總管直徑 ：Ⅱ 冷卻管組數(shù)和管徑：設冷卻管總表面積為S總，管徑d0，組數(shù)為n，則：取n=8，求管徑。由上式得：查金屬材料表選取φ894mm無縫管[9]， ，認為可滿足要求?，F(xiàn)取豎蛇管圈端部U型彎管曲徑為300mm，則兩直管距離為600mm，兩端彎管總長度為：Ⅲ 冷卻管總長度L計算：由前知冷卻管總面積現(xiàn)取無縫鋼管φ894mm，每米長冷卻面積為則:冷卻管占有體積：Ⅳ 每組管長L0和管組高度：另需連接管8m：可排豎式直蛇管的高度，設為靜液面高度，下部可伸入封頭250mm。，則：總占有體積為則筒體部分液深為：豎式蛇管總高 又兩端彎管總長，兩端彎管總高為600mm，則直管部分高度：則一圈管長：Ⅴ 每組管子圈數(shù)n0：現(xiàn)取管間距為，則可計算出攪拌器的距離在允許范圍內(nèi)（不小于200mm）。Ⅵ.校核布置后冷卻管的實際傳熱面積：而前有F=，可滿足要求。（8）設備材料的選擇[10]選用A3鋼制作，以降低設備費用。（9）發(fā)酵罐壁厚的計算①計算法確定發(fā)酵罐的壁厚S （cm）式中 P——設計壓力，現(xiàn)取P= D——發(fā)酵罐內(nèi)經(jīng)，D=500cm 〔σ〕——A3鋼的應用應力，〔σ〕=127MPa φ——焊接縫隙， φ= C——壁厚附加量（cm）式中 C1——鋼板負偏差，現(xiàn)取C1= C2——為腐蝕余量，現(xiàn)取C2=2mm C3——加工減薄量，現(xiàn)取C3=0選用14mm厚A3鋼板制作。②封頭壁厚計算：標準橢圓封頭的厚度計算公式[5]如下： （cm）式中 P= D=500cm〔σ〕=127MPaC=++=（cm）φ=（10）接管設計①接管的長度h設計：各接管的長度h根據(jù)直徑大小和有無保溫層，一般取100~200mm。②接管直徑的確定：按排料管計算：該罐實裝醪量155m3，設4h之內(nèi)排空，則物料體積流量發(fā)酵醪流速取v=1m/s。則排料管截面積為F物。管徑：取無縫管φ1334mm，〉118mm，認為合適。按通風管計算，支管氣速為20~25m/s。~，為常溫下20℃，、30℃ 狀態(tài)。風量Q1取大值。利用氣態(tài)方程式計算工作狀態(tài)下的風量Qf[8]取風速v=25m/s，則風管截面積Ff為則氣管直徑d氣為：因通風管也是排料管，故取兩者的大值。取φ1334mm無縫管，可滿足工藝要求。排料時間復核：物料流量Q=，流速v=1m/s；管道截面積：，在相同的流速下，流過物料因管徑較原來計算結(jié)果大，則相應流速比為排料時間：（11）支座選擇選用裙式支座 種子罐 發(fā)酵所需的種子從試管斜面出發(fā)，經(jīng)活化培養(yǎng)，搖瓶培養(yǎng)，擴大至一級乃至二級種子罐培養(yǎng)，最終向發(fā)酵罐提供足夠數(shù)量的健壯的生產(chǎn)種子。種子罐冷卻方式采用夾套冷卻。 （1）二級種子罐容積和數(shù)量的確定 ①二級種子罐容積的確定：接種量為2%計算，則種子罐容積V種2為：式中 V總——發(fā)酵罐總?cè)莘e（m3）② 二級種子罐個數(shù)的確定：種子罐與發(fā)酵罐對應上料。發(fā)酵罐平均每天上5罐，需二級種子罐6個。種子罐培養(yǎng)8h，輔助操作時間8~10h，生產(chǎn)周期16~18h，因此，二級種子罐6個已足夠，其中一個備用。③主要尺寸的確定 種
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