【正文】 混合，使物料很好地接觸而加速化學反應的進行。還根據需要加其他的附件，如裝焊人孔、手孔和各種接管 (為了便于檢修內件及加料、排料 )，安裝溫度計、壓力表、視鏡、安全泄放裝置 (為了操作過程中有效地監(jiān)視和控制物料的溫度、壓力 )等。 目前已廣泛地用于制藥、味精、酶制、食品行業(yè)等。武漢工程大學 本科畢業(yè)（設計）論文 I 摘 要 發(fā)酵罐是化工生產中實現化學反應的主要設備。其作用： ① 使物料混合均勻；② 使氣體在液相中很好分散； ③ 使固體顆粒在液相中均勻懸浮； ④ 使不均勻的另一液相均勻懸浮或充分乳化 。它的主要組成部分包括釜體、攪拌裝置、傳熱裝置、軸封裝置。釜體是由簡體和兩個封頭組成，它的作用是為物料進行化學反應 提供一定的空間。攪拌裝置可以分為非潛水型 (僅驅動機和減速機及傳動系統(tǒng)露在液體外面和潛水型 (從驅動機至攪拌器全部潛入液體內 )兩種類型。 本 發(fā)酵罐 的設計容積是 63立方米，屬于大型 罐 設計，采用蛇管傳 熱 ，三級攪拌。 ② the gas is well dispersed in the liquid phase。④ souneven suspension or other liquid emulsified in uniform。 、每級蛇管排列圈數 .......................... 錯誤 !未定義書簽。 、冷卻水耗量 ........................... 錯誤 !未定義書簽。 第五章 開孔補強及校核 ............................................ 25 、人孔補強 .................................................. 31 出料口接管補強 .............................................. 33 進氣口接管補強 .............................................. 35 、水壓試驗應力校核 .......................................... 37 、聯軸器的校核 .............................................. 38 、裙座的校核見裙座的設計 .................................... 38 第六章 裙座的設計 ................................................ 39 、基本性質 .................................................. 39 武漢工程大學 本科畢業(yè)（設計）論文 V 、裙座型式 .................................................. 39 、裙座與罐體連接型式 ........................................ 39 、排氣孔 .................................................... 40 、引出孔 .................................................... 40 、檢查孔 .................................................... 41 、裙座的設計和核算 .......................................... 42 第七章 改進方案 .................................................. 50 、改進一 : 增加穩(wěn)定器 ........................................ 50 、改進二 : 安裝氣體分布器 .................................... 51 、改進三 : 加設收集器 ........................................ 51 、改進四 : 替換蛇管 .......................................... 51 第八章 攪拌罐的設備安裝和工藝 .................................... 52 、攪拌罐的結構說明 .......................................... 52 、攪拌罐罐體配置 ............................................ 52 、加熱裝置或冷卻裝置 ........................................ 53 、攪拌罐的設備安裝、調試 .................................... 53 、攪拌罐的使用和維護 ........................................ 54 參考文獻 ........................................................... 55 致 謝 ........................................................... 56 附 錄 ........................................................... 57 武漢工程大學 本科畢業(yè)（設計）論文 I 前 言 青霉素是人類歷史上發(fā)現的第一種抗生素，由于其功效顯著，因此無論在生產還是在應用方面都受到廣泛重視。 發(fā)酵罐是一種對物料進行機械攪拌與發(fā)酵的設備。罐體采用SUS304 或 316L 進口不銹鋼，罐內配有自動噴淋清洗機頭，確保生產過程符合 GMP 要求。 發(fā)酵罐的優(yōu)點在于，它能進行嚴格的滅菌，通入空氣，提供 良好的發(fā)酵環(huán)境，能實施攪拌、震蕩等促進微生物生長的措施；能對溫度、壓力、空氣流量實行自動控制，能通過各種生物傳感器了解發(fā)酵罐內的菌體濃度、營養(yǎng)成份等，并用電腦隨時調節(jié)發(fā)酵進程。 發(fā)酵罐的工作要求 作為反應釜，要求清潔衛(wèi)生、反應過程能保持恒定的溫度，以利于發(fā)酵菌很好地進行發(fā)酵。 發(fā)酵罐的設計依據 發(fā)酵罐的容積、最大工作壓力、工作溫度、工作介質及腐蝕情況、傳熱面積、攪拌形式、轉速及功率、配裝那些管口等工藝要求 。同時力求經濟、合理，從選材、制造各環(huán)節(jié)來省材 。 5． 2 熱量衡算 通過熱量衡算找出流程中設備的熱負荷及熱損失。 5． 4 選材 武漢工程大學 本科畢業(yè)（設計）論文 III 根據零部件的工作情況，、所處壓力、溫度、化學腐蝕等條件以及《鋼制壓力容器》的規(guī)定，從材料的供應狀況和經濟性的原則出發(fā)選材。如簡體、封頭的壁厚及軸徑等。 5． 6 選用零部件 反應釜用攪拌、傳動、密封、傳熱等裝置及其他零部件、大多已系列化、標準化。 5． 7 施工圖設計 ① 根據設計計算的 結果，繪制施工圖，確定制造技術要求，提出各零部件重量及設備總重、材料品種、規(guī)格、用量及標準件、外購件等。③ 技術要求：提出制造、裝配、檢驗和試車、維護、修理等技術要求，可以標注在圖紙上，也可以單獨編制，單獨編制時稱為技術條件。 ② 開孔的一般規(guī)定 武漢工程大學 本科畢業(yè)（設計）論文 IV a．殼體上的開孔應為圓形、橢圓形或長圓形。 b．凸形封頭上開設長圓孔時，開孔補強應按長圓形孔長軸計算；筒體上開設長圓孔，當長軸／短軸 ≤2 ，且短軸平行于筒體 軸線時，開孔補強應按長圓形開孔短軸計算 (當長軸／短軸 2 時，均應按長圓形開孔長軸計算 )。這種方法在開孔補強設計方法中最早采用，偏于保守且比較繁瑣，但使用歷史較長，受靜壓條件下結果比較可靠，目前較多的設計規(guī)范所采用。 這種設計方法僅允許采用整體補強結構。所以，當開孔尺寸在一定范圍內時，可以不另行補強。在圓筒、球殼、錐殼及凸形封頭 (以封頭中心為巾心的 80mm 封頭內徑的范圍內 )上開孔時，當滿足下述要求時可允許不另行補強： ① 兩相鄰開孔中心的距離 (對曲面間距以弧長計算 )應不小于兩直徑之和的兩倍； ② 當殼體名義厚度大于 12mm 時，接管公稱直徑小于 或等于 80mm；當殼體名義厚度小于或等于 12mm 時，接管公稱直徑小于或等于50mm。 6． 8 攪拌裝置設計 ① 攪拌器 a．攪拌器的選型 b．攪拌器功率計算 C．攪拌器的強度計算 d．攪拌軸機械計算 ② 傳動裝置設計 6． 9 傳熱裝置設計 6． 10軸封裝置的設計 6． 11支座設計 根據選取的類型，確定其設計內容。 6 最高工作溫度 140 C。 對于攪拌器，上層為推進式，下兩層為箭葉圓盤渦輪式，其結構示意圖如下： 武漢工程大學 本科畢業(yè)（設計）論文 2 推進式槳葉展開圖 箭葉圓盤式 、設計壓力 設計壓力取工作壓力的 倍，即 5P MPa? ? ? 、設計溫度 設計溫度取 140+5=145C 、主要元件材料的選擇 筒體材料的選擇： 武漢工程大學 本科畢業(yè)（設計）論文 3 根據設計壓力和設計溫度，以及設備的安全性和經濟性，查 GB1501998 表41，選用筒體材料為 0Cr18Ni9,? ? 103t MPa? ? 。 、圓筒的厚度計算 該容器需 采用局部 探傷，所以取其焊接系數為 ?? 。 則筒體的設計厚度： ??? 2d c?? +0= 名義厚度 1dn ????? ?? ，為安全起見，經圓整后可取mm6n ?? ， 武漢工程大學 本科畢業(yè)（設計）論文 5 有效厚度 .2 m m5CC 21ne ?? ?? 、封頭壁厚的設計 查標準 JB/T47462021 《鋼制壓力容 器用封頭》 中表 1 ，得 公稱直徑mmi 1500DD n ?? 標準橢圓形封頭 選取為標準橢圓封頭 所以 22Di1 ?h 可得 h1 =375mm h2=25mm 根據 GB1501998 中橢圓形封頭計算中式 71 計算： mmPt ***2 1500*][*2 P D i ?????? ?? 同上，取 2 mm? ， 1 0C? 。 武漢工程大學 本科畢業(yè)（設計）論文 7 厚度裕量 對于不銹鋼，取其厚度裕量為 ： mm? 。 、傳動軸長度的確定 L=H1h2+Hf+Ht=400230+400+3750=4320mm 、軸徑的確定 為簡化計算，可取等直徑軸，選取材料為不銹鋼 0C18Ni9Ti,同時由《攪拌設備設計》中可知，若不考慮彎矩的影響，而是以一個系數來代替，可得? ?316 iTTWd???? ? ?，為安全起見，最好是取 ??? 中的較小值，查表 59 取? ? 2200 / cm M P a? ??，將其代入上式可得： mm65][T16d 3i ?? ?? 。 對單跨軸： kgNs*][*4320**4])1([Ld4m32202LL l e?????????? （ 2） 圓盤（攪拌器及其附件）有效質量的計算 剛性攪拌軸（不包括錨式和框式攪拌器的剛性軸）的圓盤有效質量等于圓盤自身質量加上攪拌器附帶的液體質量（附件附帶的液體質量忽略不計）。 由 所 選 的 攪 拌 器 可 以 查 得 下 列 各 參 數 ：2 , 31 2 , 31 2 , 311 2 , 3230 , 109 .7 。 229 , 。W 16 K 1 K m 16 1 122 .5 。eeeKgKgKg? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? 所以，在 S 點處的總的相當質量為： 武漢工程大學 本科畢業(yè)（設計）論文 14 msi = 1W W 4 8 7 . 2 2 3 9 . 2 8 1 . 3 0 . 7 5 8 0 8 . 4 5 .iW K g? ? ? ? ? ? ? ? 臨界轉速為： ? ? ? ?4 3022kL 33sE 1 N 20 0 10 1 0n 45 8. 9d 45 8. 9 0. 13W L 80 8. 45 8. 7723 2. 67 / m inr??? ? ? ??? 則可得 145 0 .6 2 3,2 3 2 .6 7knn ??對于液 液混合，由下表可知 臨界轉速： 其抗振條件為 0 .7 , ( 0 .4 5 0 .5 5 ) .kknn?? 可得 145 0 .6 2 3,2 3 2 .6 7knn ??滿足條件。 、軸上彎矩總和 M 應按下試求得： RAM M M?? 、徑向力引起的軸向彎矩 RM 的計算 （ 1）對于單跨攪拌軸，其受力圖模型見圖，徑向力引起的軸向彎矩 RM 可以近似的按下試計算： ? ? ? ?hiR F L LM 1 0 0 0 L 1 0 0