【導(dǎo)讀】計(jì),考慮到為了實(shí)現(xiàn)菌種放大的平穩(wěn)過(guò)渡，設(shè)計(jì)采用三級(jí)發(fā)酵工藝進(jìn)行青霉素的生產(chǎn)，菌種經(jīng)種子發(fā)酵罐擴(kuò)培后進(jìn)入二級(jí)種子發(fā)酵罐再進(jìn)入發(fā)酵罐。各種補(bǔ)加用料以流加的。方式加入，保持產(chǎn)黃青霉的健康生長(zhǎng)。設(shè)計(jì)使用4臺(tái)一級(jí)種子罐、7臺(tái)二級(jí)種子罐、廠房采用三層設(shè)計(jì)，在不同層放置不同類(lèi)型的罐體，以滿(mǎn)足生產(chǎn)需要，在廠房?jī)?nèi)部設(shè)置吊裝孔，用以上吊原料。在本設(shè)計(jì)中充分考慮了理論設(shè)計(jì)量的合理性，又兼顧了實(shí)際生產(chǎn)的可行性的情況下對(duì)物料、能量以及發(fā)酵控制因素等進(jìn)行了的計(jì)算，

　　

【正文】 泡 敵 1 . 2 ( 2 0 6 0 . 1 0 4 2 3 5 3 . 2 3 5 1 6 8 6 . 2 0 1 1 4 7 9 3 . 9 1 7 9 2 4 . 6 1 8 9 2 4 . 6 1 8 )? ? ? ? ? ? ? ? ? ?? 10kg?? 電 (1) 攪拌功率 ：（計(jì)算過(guò)程詳見(jiàn)第五章設(shè)備衡算） P發(fā) 酵 =200kw， P二 級(jí) =36kw， P一 級(jí) =3kw 總功率 =P發(fā) 酵 +P二 級(jí) +P一 級(jí) =200179。 12+36179。 6+3179。 3 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 說(shuō)明書(shū) =2625kw (2) 其他用電 包括照明用電、車(chē)間生活用電等共計(jì) 800kw (3) 配電要求 P=179。（ 2625+800） =4110kw 空氣 (1) 通氣消耗壓縮空氣量： ()gQ VVM V??? 公 發(fā)酵罐 30 . 0 9 2 2 6 . 4 5 8 0 % 1 6 . 3 0 4 m / m ingQ ? ? ? ? 二級(jí)種子罐 30. 15 38 .8 3 70 % 4. 07 7 m / m ingQ ? ? ? ? 一級(jí)種子罐 65% m / m i ngQ ? ? ? ? (2) 壓料用壓縮 空氣量： 經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)為： 315m / min (3) 總計(jì)： 取安全系數(shù)為 ，假設(shè)最大工作量為 12發(fā)酵 罐、 6二級(jí)種子罐 、 3 一級(jí)種子罐通氣，兩 發(fā)酵 罐 、一二級(jí)種子罐、一一級(jí)種子罐壓料，則高峰空氣用量為： g 1 . 0 5 ( g 1 2 g 6 g 3 g g g )Q Q Q Q Q Q Q? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?? 發(fā) 酵 二 級(jí) 一 級(jí) 發(fā) 酵 壓 二 級(jí) 壓 一 級(jí) 壓2 1 1 gQ? 1 . 0 5 ( 1 6 . 3 0 4 1 2 4 . 0 7 7 6 0 . 8 8 7 3 1 5 4 )? ? ? ? ? ? ? ? ? = 3m/min ? 要求配套設(shè)計(jì)空氣系統(tǒng)供給 3m/min 的壓縮空氣量。 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 說(shuō)明書(shū) 公用過(guò)程負(fù)荷 表 自來(lái)水負(fù)荷表 序號(hào) 位號(hào) 名稱(chēng) 數(shù)量（臺(tái)） 使用時(shí)間（ hr） 日 消耗 量（ kg/d） 備注 1 R101AC 小罐 1 14007 清洗和配料 2 R102AC 中罐 1 1 31064 清洗 3 R103AC 大罐 2 1 181160 清洗 其他 24 10000 種子室用 合計(jì) 236231 以每天各有兩臺(tái)大罐 （發(fā)酵罐） 、一 臺(tái)中罐 （二級(jí)種子罐） 、一臺(tái)小罐 （一級(jí)種子罐）清洗和配料計(jì) 表 循環(huán)冷卻水負(fù)荷表 序號(hào) 位號(hào) 名稱(chēng) 數(shù)量（臺(tái)） 使用時(shí)間（ hr） 日用量（ kg/d） 備注 1 R101AC 小罐 3 24 23640 2 R102AC 中罐 6 24 180000 3 R103AC 大罐 12 24 2392800 合計(jì) 2596440 以每天各有 12臺(tái)大罐、 6 臺(tái)中罐、 3臺(tái) 小罐 同時(shí)工作計(jì)算，高峰時(shí)間為在此基礎(chǔ)上小罐同時(shí)實(shí)消 。 表 循環(huán)低溫水負(fù)荷表 序號(hào) 位號(hào) 名稱(chēng) 數(shù)量（臺(tái)） 使用時(shí)間（ hr） 日用量（ kg/d） 備注 1 R101AC 小罐 3 24 14640 2 R102AC 中罐 6 24 180000 3 R103AC 大罐 12 24 2392800 合計(jì) 2587440 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 說(shuō)明書(shū) 以每天各有 12臺(tái)大罐、 6 臺(tái)中罐、 3臺(tái)小 罐 同時(shí)工作計(jì)算 。 表 設(shè)備用蒸汽負(fù)荷表 序號(hào) 位號(hào) 名稱(chēng) 數(shù)量（臺(tái)） 壓力（ Mpa） 使用時(shí) 間（ hr） 日用量 （ m3/d） 備注 1 R101AC 小罐 1 2 R102AC 中罐 1 1 3 R103AC 大罐 1 1 4 V101AB 補(bǔ)料罐 1 1 5 V101AB 補(bǔ)油罐 1 1 6 V101AB 泡敵罐 1 1 合計(jì) （含損失） 高峰值以各有一臺(tái)罐進(jìn)行 空（ 實(shí) ） 消計(jì)算 。 表 設(shè)備用 空 汽負(fù)荷表 序號(hào) 位號(hào) 名稱(chēng) 數(shù)量（臺(tái)） 壓力（ Mpa） 使用時(shí) 間（ hr） 日用量 （ m3/d） 備注 1 R101AC 小罐 3 24 2 R102AC 中罐 6 24 3 R103AC 大罐 12 24 合計(jì) （含損失） 最高峰取每天有 12臺(tái)大罐、 6 臺(tái)中罐、 3臺(tái)小罐同時(shí)工作， 2臺(tái)大罐、 1 臺(tái)中罐、 1臺(tái)小罐同時(shí)壓料，進(jìn)料時(shí)間以 1小時(shí)計(jì)算。 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 說(shuō)明書(shū) 表 設(shè)備用電負(fù)荷表 序號(hào) 位號(hào) 名稱(chēng) 數(shù)量（臺(tái)） 使用時(shí) 間（ hr） 單臺(tái)（ kw） 總量（ kw） 備注 1 R101AC 小罐 3 24 3 9 2 R102AC 中罐 6 24 36 216 3 R103AC 大罐 12 24 200 2400 4 800 車(chē)間照明及其它設(shè)備用電 合計(jì) 238 3425 以每天有 12 臺(tái)大罐、 6臺(tái)中罐、 3 臺(tái)小罐同時(shí)工作計(jì)算 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 說(shuō)明書(shū) 第四章 典型設(shè)備計(jì)算 設(shè)備衡算 發(fā)酵罐 (1) 選型 [6]： 圖 發(fā)酵罐示意圖 根據(jù)生物工程設(shè)備常見(jiàn)的機(jī)械攪拌通風(fēng)種子罐的幾何尺寸比例 H/D =～ 取 H/D=3 Di/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(shè)計(jì)手冊(cè)得公式： 公稱(chēng)容積 2 3 30 . 1 3 ( 0 . 1 3 ) 2 0 044CD HV o V V H D D DD??? ? ? ? ? ? ? ? ? ? H= D= 圓整 H=13000mm D=4500mm 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 說(shuō)明書(shū) 則公稱(chēng)容積 33( 3 0 . 1 3 ) ( ) 2 2 6 . 4 543 HV o m?? ? ? ? ? 全容積 330 .1 3 2 3 8 .3 0V V o D m? ? ? 查 表 [7]得 ： 封頭內(nèi)表面積 F= ㎡，容積 V= 3m 人孔取 ? 800mm，視鏡 D視 200mm，查 表 [8]選取 Ds=4500mm 的 支腿式支座 ，并根據(jù)工廠實(shí)際情況做適當(dāng)?shù)母淖儭? (2) 料液高度： 3LC21 3 1= H + D =4 85 4CVDHDD? ? 3 80% 1= 4? ? ? ??? = (3) 傳熱面積計(jì)算 蛇管傳熱系數(shù)為 300～ 450kcal/㎡ .h.℃，計(jì)算時(shí)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 ： 1 ( 2 7 2 0 ) ( 2 7 2 5 ) 3 .9 92 7 2 02 7 2 5mt In? ? ?? ? ???℃ 2 ( 2 7 9 ) ( 2 7 1 4 ) 1 5 .3 82 7 92 7 1 4mt In? ? ?? ? ???℃ 設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)均取傳熱溫差較小的循環(huán)水?dāng)?shù)據(jù) 則傳熱面積為 ： 5 10 mQAmKt ?? ? ?? ? ? 取 300m2 (4) 冷卻水管計(jì)算 最大熱負(fù)荷下耗水量： 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 說(shuō)明書(shū) 10 199400 kg/hrc t 1 5QW ???? ? ?大大 = 冷卻水流速 ～ ３ m/s，取 2 m/s 冷卻水管總截面積： 221 9 9 4 0 0 3 6 0 0 2 . 7 6 9 1 02 1 0 0 0WSmV ??? ? ? ?? 進(jìn)水總管直徑 ： 22 . 7 6 9 1 0 0 . 1 8 8 m0 . 7 8 5 0 . 7 8 5Sd??? ? ?總 取 1 9 1 , 2 1 9 1 4d m m ???總 (d 總 ： 內(nèi)直徑， 191：外徑， 14：水管壁厚 ) ① 內(nèi)蛇管（選冷拔無(wú)縫鋼管 GB816388） 取冷卻管豎直蛇管組數(shù) n=6，計(jì)算冷卻 蛇管管徑： 22 . 7 6 9 1 0 0 . 0 7 7 m0 . 7 8 5 6 0 . 7 8 5Sd n ??? ? ???0 查流體管 GB81632020 取 77 , 95 9d mm ???0 冷卻管總長(zhǎng) ： 00300 1 1 9 4 . 2 70 . 0 8AALmAd??? ? ? ?? 外加 15 米連接管，則 L總 1 1 9 4 .2 7 1 5 1 2 0 9 .2 7 m? ? ? 每組蛇管長(zhǎng) ： 0 1 1 9 4 .2 7 1996LLmn? ? ? 取豎蛇管兩直管（相對(duì)的蛇管）距離為 ， 則兩端彎管總長(zhǎng)： 0 0 .5 1 .5 7I D m??? ? ? ? 取罐內(nèi)附體體積為 3m 罐內(nèi)總體積 ： V V V V? ? ?總 液 管 附 體 22 2 6 . 4 5 8 0 % 0 . 7 8 5 0 . 0 9 1 1 9 4 . 2 7 2 . 5? ? ? ? ? ? = 筒體部分液深 =VVS?總 封 3219 5 3 11 . 85 m????? 豎蛇管總高 H管 mm??液 深 深 入 封 頭 部 分 （ 取 ） = 直管高 hH? 管 ?兩 端 彎 管 高 == 一圈管長(zhǎng) 02 2 1 1 . 0 4 1 . 5 7 2 3 . 6 5I h I m? ? ? ? ? ? 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 說(shuō)明書(shū) 6 組蛇管每組繞 4 圈，則傳熱面積 = 26 4 0 . 0 9 2 3 . 6 5 6 4 1 6 0 . 4 0d I m??? ? ? ? ? ? ? ? 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179。 4+管間距179。 3+壁距）179。 2 （攪拌器寬度取 ） =179。+ （ 179。4+179。179。3+ ） 179。2 =＜ ?寬 度 合 格 ② 外加盤(pán)管 （ 取熱軋無(wú)縫鋼管 GB816387 219 14? ? ） 3 0 0 1 6 0 . 4 0 4 9 . 4 03 . 1 4 4 . 5 0 . 2An Dd? ?? ? ??? 取 50 圈，間距 校核總傳熱面積 A A A??蛇 管 盤(pán) 管 ?? ? ?=+50 =＞ 300m2 校核總高度 5 0 4 9 0 . 2 5 0 0 . 0 5 4 9oh ? ? ? ? ? ? ? ?管 徑 間 距 =＞ ? 面積和高度都合格 (5) 攪拌器設(shè)計(jì)及功率計(jì)算 [10] ① 攪拌器設(shè)計(jì) 進(jìn)行攪拌槳葉設(shè)計(jì) ,初定放三檔槳葉 , 由于上、中、下道槳所處液位不一樣 ,因壓強(qiáng)關(guān)系致使通風(fēng)量體積改變 ,在發(fā)酵罐罐徑不變情況下氣流通過(guò)液量的流速就會(huì)不一樣 ,由生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)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(shí)間久 ,同時(shí)氣體集中在罐心位 ,若在罐底上方安裝強(qiáng)有力的底道槳 ,對(duì)氣泡的分散打碎 ,延長(zhǎng)小氣泡在液中的停留時(shí)間會(huì)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(shí)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(jì)算和分析 ,可改變以往上 、中、下道槳葉徑統(tǒng)一的常規(guī)設(shè)計(jì) ,即底道槳葉徑加大 ,中、上道槳葉徑縮小的設(shè)計(jì)構(gòu)思。選用渦輪式攪拌器為理想 ,其特點(diǎn)是直徑小 ,轉(zhuǎn)速快 ,攪拌效率高 ,功 率消耗低 ,其最大特點(diǎn)是攪拌時(shí)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(shí)間 ,有利于氧在料液中溶解。通風(fēng)攪拌關(guān)鍵槳是底道槳 ,故而設(shè)計(jì)內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 說(shuō)明書(shū) 時(shí)有意加大底道槳葉的葉徑及葉片數(shù) ,同時(shí)相應(yīng)縮小中、上道槳的葉徑進(jìn)行計(jì)算設(shè)計(jì)。令底道槳葉徑：中、上道槳葉徑 =1： ,底道槳設(shè)置八彎葉渦輪槳 ,中、上道槳設(shè)置六彎葉渦輪槳。 尺寸如下： 八彎葉渦輪底道槳尺寸： 葉徑 d==179。= 1688mm 盤(pán)徑 d＇ ==179。 1688=1266mm 葉高