【導讀】（一）生產方案的確定--------------------------------------------------------------------------------------------------6. （一）工藝技術指標及基礎數(shù)據(jù)------------------------------------------------------------------------------------10. （二）物料計算-----------------------------------------------------------------------------------------------------------10

　　

【正文】 定 V 種 =V 總 10% =2210% = m3 式中 V 總 —— 為發(fā)酵罐的總容積 m3 10%—— 接種量 （ 2） 種子罐數(shù) 量 的確定 種子罐與發(fā)酵罐對應上料，發(fā)酵罐平均每天上 1 罐則需種子罐 1 個，種子培養(yǎng)時間 12~20 小時，取 12 小時，輔助操作時間 8~10 小時，生產周期約20~30 小時。 （ 3） 主要尺寸的確定 設 H/D=2/1，則種子罐總容積 V‘ 總 為： V’ 總 =V‘ 筒 +2V’ 封 ； V‘ 總 = 2 D+π D3 2/24= 算得 D= 取 D= m 則 H=2D= m 查相應表得封頭高 H‘ 封 =250+25=275mm 罐體總高 H‘ 罐 = H‘ 筒 +2H’ 封 =2200+2 275=2750mm 第 23 頁 共 31 頁 單個封頭容量 V’ 封 = m3 圓筒容積 V’ 筒 = 2 D= = m3 不計上封頭容積 V’ 有效 = V‘ 筒 +V’ 封 = + = m3 校核種子罐總容積： V‘ 總 =2 V‘ 封 + V’ 筒 = m3 比需要的種子罐容積大，滿足設計要求。 （四） 醋酸發(fā) 酵車間 1. 生產能力的計算 每生產 1t 食醋需酒精發(fā)酵成熟醪體積： = 每天生產食醋 17t，醋酸發(fā)酵罐填充量 70%，則每天需要 醋酸 發(fā)酵罐的總容積： 17 2. 醋酸發(fā)酵罐數(shù)量 N4的確定： 現(xiàn)取公稱容積 20m3 的 自吸式醋酸發(fā)酵罐 ，實際容積為 22m3. N4 = *822 = （個） 現(xiàn)取公稱容積 20m3 發(fā)酵罐 6 個 年產醋酸醪液質量： 204/ = 3124t 式中 —— 成熟醋酸醪液醋酸含量 年產醋酸醪液體積： V 醪 = 3124/ = 3093m3 式中 —— 醋酸醪液密度 實際產量驗算： 22 * * 6 * 3008 =3465m3 3093m3 富裕量為 ： 3 4 6 5 3 0 9 3 *100%3093? = 12%， 能滿足產量要求。 第 24 頁 共 31 頁 3. 主要尺寸的計算 現(xiàn)按公稱容積 20m3 的發(fā)酵罐計算。 V 全 =V 筒 +2V 封 =22m3；封頭折邊忽略不計，以方便計算。 H=2D ； 則有 V 全 = +=22 D3=22 D= 3 22= 取 D= H=2D= 查表得封頭高： abH h h??封 =600+25=625mm 。 封頭容積 V’全 =V 筒 +2V 封 = + 2 = m3 4. 冷卻面積的計算 mQF Kt? 平均溫差 1212lnmttt tt?? = 332833ln28? =℃ 采用豎直列管換熱器，取經驗值 k= 500KJ/（ .℃） 生產 1t 食醋每小時放出熱量 Q12 = （ ） 對公稱容積 20m3 的發(fā)酵罐 4 9 2 3 .7 4 * 2 2 * 7 0 %4 .1 8 * 5 0 0 * 3 0 .4 3F ? = 5. 轉子與定子的確定 實踐表明，三棱葉轉子的特點是轉子直徑較大，在較低 轉速時可獲得較大的吸氣量，當罐壓在一定范圍內變化時，其吸氣量也比較穩(wěn)定，吸程也較大，但所需的攪拌功率也較高。 三角葉葉輪直徑： D = 罐 = = 取 葉輪外徑： d=D= 漿液長度： e= 916D = 交點圓徑：φ =38D = 第 25 頁 共 31 頁 葉輪高度： h= 14D= 擋水口徑：φ 2= 710D= 導輪內徑：φ 3= 32D= 簧葉角：α =45176。 間隙：δ =2mm 葉片厚： b=5mm 葉輪外緣高： h1=h+2b= 導輪外緣高： h2=h1+2b= 6. 設備結構工藝設計 發(fā)酵設備的材質選擇，優(yōu)選考慮的是滿足工藝要求，其次是經濟性。本設備采用 A3鋼制作，以降低設備費用。 7. 壁厚計算 （ 1） 計算法確定發(fā)酵罐的壁厚 S： S=2[ ]PD CP?? ?? 式中 D—— 設備公稱直徑 240cm P—— 設計壓力， P= [σ ]—— A3鋼許允應力 [σ ]=127 MPa ? —— 焊縫系數(shù) — 1之間 ,取 ? = C—— 壁厚附加量， C= C1+ C2+ C3=0. 8+2+0== 帶入數(shù)據(jù)得： S= 2 4 0 * 0 .4 0 .2 82 * 1 2 7 * 0 .7 0 .4 ?? = 取 10mm 查表知直徑 10mm筒高 ，每米高重 596kg C 筒 = 596 = 2861kg （ 2） 封頭壁厚計算 ，標準橢圓封頭的厚度計算公式如下： S=2[ ]PD Cp?? ?? 式中 P= D=400cm [σ ]=127MPa C=++= ? = 第 26 頁 共 31 頁 S= 2 4 0 * 0 .4 0 .3 82 * 1 2 7 * 0 .7 0 .4 ??= 取 10mm 8. 接管 設計 （ 1） 接管長度 h設計： 不保溫接管長 h=150 mm （ 2） 接管直徑的確定： 該罐實裝醪量 22 =， 30min 之內排空 則物料體積流量 Q= *60 =發(fā)酵醪流速取 v=1m/s. 則排料管截面積為： F 物 = Q/V =管徑 d = （ F 物 /） 1/2 =（ ） 1/2 = m 取無縫 鋼管 133 4， 125mm105mm,認為適用。 進料管同排料管 取無縫鋼管 133 4 排料時間復合：物料流量 Q=，流速 v=1m/s； 管道截面積 F= =，在相同流速下，流過物料因管徑較原來 結果大，則相應流速比為 P= *1QFv ? =（倍），排料時間 t=30=21min 9. 支座設計 本 設計選用 支撐 式支座。 10. 種子罐 （ 1） 種子罐容積和數(shù)量的確定 V 種 =V 總 10% =221 0% = m3 式中 V 總 —— 為發(fā)酵罐的總容積 m3 10%—— 接種量 第 27 頁 共 31 頁 （ 2） 種子罐數(shù) 量 的確定 種子罐與發(fā)酵罐對應上料，發(fā)酵罐平均每天上 1 罐則需種子罐 1 個，種子培養(yǎng)時間 24h，輔助操作時間 4 小時，生產周期 28 小時。 （ 3） 主要尺寸的確定 設 H/D=2/1，則種子罐總容積 V‘ 總 為： V’ 總 =V‘ 筒 +2V’ 封 ； V‘ 總 = 2 D+π D3 2/24= 算得 D= 取 D= m 則 H=2D= m 查相應表得封頭高 H‘ 封 =250+25=275mm 罐體總高 H‘ 罐 = H‘ 筒 +2H’ 封 =2200+2 275=2750mm 單個封頭容量 V’ 封 = m3 圓筒容積 V’ 筒 = 2 D= = m3 不計上封頭容積 V’ 有效 = V‘ 筒 +V’ 封 = + = m3 校核種子罐總容積： V‘ 總 =2 V‘ 封 + V’ 筒 = m3 比需要的種子罐容積大，滿足設計要求。 （ 4） 冷卻面積的計算 當罐容積小于 5m3 時用夾套冷卻可滿足生產要求 發(fā)酵產生的總熱量：同前發(fā)酵罐 Q= * =（ kj/h） 夾套傳熱系數(shù) K= 220kJ/(.℃ ) 平均溫差：發(fā)酵溫度 32℃；水初溫 20~23℃ ,取 23℃；水終溫 27℃，則 平均溫差△ tm= 952? =7℃ 需冷卻面積 F： F=mQKt = *220*7 =（ m2） S 夾 = S 筒 +S 封 = F , 可滿足工藝要求 （ 5） 壁厚設計 對帶夾套的容器 ,應按外壓容器計算壁厚 .考慮到冷卻水壓力與容器內的壓力有不同的存在情況取水壓容器外壓 . 用計算法求夾套內的壁厚 : S=D[(mpL)/()] +C =110 [(3 150)/( 20xx00 110)]+ =+ = 取 9mm 式中 D—— 公稱直徑 ,110cm m—— 外壓容器穩(wěn)定系數(shù) ,m=3 E—— 金屬的強性模量 ,E=20xx00MPa 第 28 頁 共 31 頁 P—— 設計壓力 , P= MPa C—— 壁厚附加值 ,C=C1+C2+C3=++0= cm L—— 筒體長度 ,L=150 cm 封頭厚度： 對上封頭，查表 δ 封 =10mm 對下封頭，查表 δ 封 =10mm 冷卻外套壁厚： 由夾套直徑與筒體直徑關系： D 套 =D 內 +100 =1100+100 =1200mm 查表確定外套壁厚： δ 套 =5 mm 外套封頭壁厚： 查表， 取 δ 套封 =6 mm （ 6） 攪拌器： 種子罐采用六彎葉渦輪攪拌器，它有公認的尺寸標準： 直徑 Di=~. 取 Di== 1100=330 mm 葉片寬度 h== 330=66mm 盤徑 φ == 330=248mm 弧長 r== 330=116 mm 葉弧長 l= Di= 330=83mm 攪拌器間距 ξ =Di=330 mm 底距 b=D/3=330/3=110mm （ 5） . 車間 設備一覽表 表 5000t/a 食醋廠深層發(fā)酵車間主要設備 第 29 頁 共 31 頁 序號 設備名稱 臺數(shù) 規(guī)格與型號 材料1 錘式粉碎機 2 1t/h C S （碳鋼）2 螺旋輸送器 1 （碳鋼）3 調漿罐 1 V=2m179。 C S （碳鋼）4 粉漿高位槽 1 V=2m179。 C S （碳鋼）5 液化罐 5 V=20m3C S （碳鋼）6 糖化罐 2 V=50m3C S （碳鋼）7 補糖罐 1 V=1m179。 C S （碳鋼）8 酒母罐 1 V=179。 C S （碳鋼）9 酒精發(fā)酵罐 5 V=20m3C S （碳鋼）10 醋酸種子罐 1 V=179。 C S （碳鋼）11 鼓風機 3 C S （碳鋼）12 空氣過濾器 3 A=㎡ C S （碳鋼）13 自吸式醋酸發(fā)酵罐 6 V=20m3C S （碳鋼）14 板框壓濾機 2 KP629 C S （碳鋼）15 濾液配兌池 1 SS16 貯存罐 20 V=30m179。 SS 五 、 總結與謝辭 通過本次 設計我對 醋酸 的 發(fā)酵工藝、各項技術指標 都有了 很深刻的認識。更加鍛煉了自己查閱文獻的能力和 CAD 軟件繪圖的能力，由于去年的課程設計是酒精發(fā)酵因此這次的醋酸發(fā)酵做起來感覺還是很輕松的。這里我要感謝陶老師對我的精心輔導和幫助，感謝他及時的指正我在設計過程中存在的錯誤并幫我提出解決方法，同時也要感謝 多位同學對我的指導和幫助；設計工作的完成，也離不開學校給予提供的廣闊的信息資源和先進的設備。在此 我 也要 對 我的學校表示衷心的感謝。 附件 1. 全廠 物料流程圖 附件 1. 第 30 頁 共 31 頁 2. 醋酸發(fā)酵 車間 流程圖 附件 2 3. 醋酸發(fā)酵 車間布置設計 附件 3 4. 主要設 備圖 附件 5 參考文獻 1 吳思芳 . 發(fā)酵工廠工藝設計概論 . 北京： 中國輕工業(yè)出版社 ， 20xx 年 . 2 蔣家新 . 食品生產技術 . 北京： 中國輕工業(yè)出版社 . 3 王福源 . 現(xiàn)代食品發(fā)酵技術 . 北京： 中國輕工業(yè)出版社 . 4 梁世中 . 生物工程設備 . 北京： 中國輕工業(yè)出版社 ， 20xx 年 . 5 白鳳武 . 食品與發(fā)酵工業(yè) [J]. 19