【正文】 r sulfurreducens）、泥土桿菌科（ Geobacteraceae）的電極還原微生物等細菌的發(fā)現(xiàn)和改造與質(zhì)子交換膜（ PEM）的技術(shù)進步，共同推動了微生物燃料電池（ MFC）技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用。潔霉素的生產(chǎn)以豆餅粉、淀粉、葡萄糖等為原料，三級發(fā)酵而成。沽霉素是微生物的次級代謝產(chǎn)物，發(fā)酵過程中培養(yǎng)基與有關(guān)設(shè)備必須進行嚴格滅菌，與培養(yǎng)基接觸的罐體與管件必須密封，保證不被雜菌感染，培養(yǎng)過程中要適時補入糖、硫酸氨、氨水，以滿足菌體生長對碳源、氮源等養(yǎng)料的需求 200M3產(chǎn)潔霉素機械攪拌生物反應(yīng)器設(shè)計 3 2 罐體 幾何尺寸的確定 表 1 發(fā)酵罐主要設(shè)計條件 項目及代號 參數(shù)及結(jié)果 備注 發(fā)酵菌種 林可鏈霉菌 根據(jù)參考文獻 [1]選取 工作壓力 由工藝條件確定 設(shè)計壓力 由工藝條件確定 發(fā)酵溫度（工作溫度） 31℃ 根據(jù)參考文獻 [1]選取 設(shè)計溫度 150℃ 由工藝條件確定 冷卻方式 蛇管冷卻 由工藝條件確定 發(fā)酵液密度 31020 /kg m? ? 由工藝條件確定 發(fā)酵液黏度 23 /1060 mSN ???? 由工藝條件確定 夾套反應(yīng)釜的總體結(jié)構(gòu) 夾套反應(yīng)釜主要由攪拌容器，攪拌裝置，傳動裝置，軸封裝置，支座，人孔，工藝接管和一些附件組成。 幾何尺寸的確定 根據(jù)工藝參數(shù)和高徑比確定各部幾何尺寸；高徑比 H/D=，則 H= 初步設(shè)計：設(shè)計條件給出的是發(fā)酵罐的公稱體積（3200m） 公稱體積 V－－罐的筒身（圓柱）體積和底封頭體積之和 全體積 V0－－公稱體積和上封頭體積之和 封頭體積 ? ? 2 14 h )6bV D D???封 （ ? ? 2304 0. 15V D H D??? （近似公式） 假設(shè) 0 ? ，根據(jù)設(shè)計條件發(fā)酵罐的公稱體積為3200m 由公稱體積的近似公式 ? ? 2304 0. 15V D H D???可以計算出 200M3產(chǎn)潔霉素機械攪拌生物反應(yīng)器設(shè)計 4 罐體直徑mmD ?， 罐體總高度 mmmmDH ????， 取整為 14150mm 。因為發(fā)酵液有微腐蝕性，罐體和封頭都使用 16MnR鋼為材料，封頭設(shè)計為標準橢圓封頭，因 D500mm，所以采用雙面縫焊接的方式與罐體連接。 D－罐體直徑（ mm） p－耐受壓強 (取 ) y－開孔系數(shù)，取 φ － 焊縫系數(shù)，雙面焊取 [σ ] －設(shè)計溫度下的許用應(yīng)力（ 16MnR 鋼焊接壓力容器許用應(yīng)力為 150℃，200M3產(chǎn)潔霉素機械攪拌生物反應(yīng)器設(shè)計 6 170MPa） 攪拌器 采用渦輪式攪拌器，選擇攪拌器種類 和攪拌器層數(shù)，根據(jù) d確定 h和 b的值 尺寸：六平葉渦輪式攪拌器已標準化， 稱為標準型攪 拌器；攪動液體的循環(huán) 量大，攪拌功率消耗也大；根據(jù) 4:5:15:20::: ?BLdD ii 攪拌器葉徑i為 mDi ??? 葉寬 B為 mDB i ??? 盤徑id為 mmDd ii ??? 葉弧長 L為 mmDL i ??? 底距 C mDC ?? 人孔和視鏡 人孔的設(shè)置是為了安裝、拆卸、清洗和檢修設(shè)備內(nèi)部的裝置。 G） HG215221995，公稱直徑 450，開在頂封頭上，位于左邊軸線離中心軸 750mm處 視鏡用于觀察發(fā)酵罐內(nèi)部的情況。發(fā)酵罐裝料液體積： V1 = 3m 物料體積流量? ? smhVQ /????， 則排料管截面積???， a r彎 =(1 /2) d r 箭= (1/ 4)d 10a= 38e : h : b :d1:d=3:3. 5 : 5 : 1 3 : 20h : b : d : d = 4 :5 .5 :13 :2 0h : b : d : d = 4 : 5 : 13 : 2 0圖61 通 用的渦輪式攪拌器 a六 平葉 b六 彎葉 c六 箭葉hrhbbbdd1d1dd1d200M3產(chǎn)潔霉素機械攪拌生物反應(yīng)器設(shè)計 7 又 ? ，得 d=，取無縫鋼管，查閱資料，平焊鋼管法蘭 HG2059397，取公稱直徑 100，??。 管道接口 （ 采用法蘭接口） 進料口：直徑.，開在封頭上， 排料口：??，開在罐底； 進氣口： ，開在封頭上； 排氣口：.，開在封頭上； 冷卻水進、出口：??，開在罐身； 補料口：.，開在封頭上； 取樣口： ，開在封頭上； 儀表接口 溫度計；裝配式熱電阻溫度傳感器 Pt100型， D＝ 100mm，開在罐身上 ； 壓力表； 彈簧管壓力表（徑向型）， d1=20mm，精度 ，型號： 250YZ? ，開在封頭上 ； 液位計：采用標準： 5 1368HG ? 型號： 61R? 直徑： 550(260 14)mm? ? ，開在罐身上； 溶氧探頭： SE N DO F? ? ? ； pH探頭： 2PHS? 型； 表 4 發(fā)酵罐主要部件尺寸的設(shè)計計算結(jié)果 項目及代號 參數(shù)及結(jié)果 備注 罐體材料 16MnR鋼 由工藝條件確定 焊接方式 雙面縫焊接 由工藝條件確定 罐體筒壁厚 mm11 計算 封頭壁厚 20 計算 攪拌器類型 六彎葉渦輪式攪拌器 根據(jù)參考文獻 [3]選取 攪拌葉直徑 mm1630 計算 攪拌器層數(shù) 2 由工藝條件確定 人孔 1個，標準號HG215221995 根據(jù)參考文獻 [3]選取 200M3產(chǎn)潔霉素機械攪拌生物反應(yīng)器設(shè)計 8 4 冷卻裝置設(shè)計 冷卻方式 發(fā)酵罐容量大，罐體的比表面積小。 裝液量 設(shè)計發(fā)酵罐裝料系數(shù)：取 75% 發(fā)酵罐裝料液體積： 31 %75215 mV ????? 裝料系數(shù)全體積 不計算下封頭時的裝液體積： VV??1柱 下 封 頭 體 積 31 mV ???? 下封頭體積柱 裝液高度：? ? ? ? mDVh ???? ?柱 單位時間傳熱量＝發(fā)酵熱裝料量 即：hKJV / 641 ??????發(fā) 視鏡 2個，標準號HGJ5018617 根據(jù)參考文獻 [3]選取 進、排料口直徑 ??mm 根據(jù)參考文獻 [3]選取 進、出氣口直徑 . 根據(jù)參考文獻 [3]選取 冷卻水進、出口直徑 ??mm 由工藝條件確定 補料口直徑 . 根據(jù)參考文獻 [3]選取 取樣口直徑 ??mm 由工藝條件確定 溫度計 裝配式熱電阻溫度傳感器Pt100型， D＝ 100mm 壓力表 250YZ? 液位計 61R? 溶氧探頭 SE N DO F? ? ? pH探頭 2PHS? 型 200M3產(chǎn)潔霉素機械攪拌生物反應(yīng)器設(shè)計 9 冷卻水耗量 由實際情況選用進出口水溫為 20℃ 、 27℃，則 ? ? ? ? ? ?hkgttC QW / 5612 ???? ???? Q－單位時間傳熱量 Cp－冷卻水的平均比熱，取 kJ/ (kg h 通氣攪拌功率 Pg 的計算 因為是非牛頓流體，所以用以下公式計算 g )mPDPC Q?? （ C－系數(shù)， /3iDD? 時，取 mP － 多層攪拌輸入的功率（ kW） ω－渦輪轉(zhuǎn)速（ r/min），取 142r/min iD －渦輪直徑（ m）， Q－通氣量（ 3m /min）， ????Q 計算 kwQ wDPCP img 32 ????????? ???????????? 電機及變速裝置選用 根據(jù)攪拌功率選用電動機時，應(yīng)考慮傳動裝置的機械效率。三角皮帶的效率是 ，滾動軸承的效率是 ，滑動軸承的效率是 ，端面軸封摩擦損失功率為攪拌軸功率的 1%，則電機的功率 ? ? kwPPP tg % ???????? ? 攪拌軸直徑 1/ 3( / )d A P n?? ， n為轉(zhuǎn)速（單位為轉(zhuǎn) /分），系數(shù) A可以取 97149， 取 100,A? 已知 mmdr pmnkwP 80 ,80,3/1 ??????????? 則得，根據(jù)文獻選軸徑為 200mm。 通過這次設(shè)計，我學會怎么設(shè)計機械通風反應(yīng)器，并學會