【正文】 聯(lián)合給熱系數(shù)α，罐外壁溫度70℃。h每罐產(chǎn)100%MSG 10t，需結(jié)晶罐臺(tái)34臺(tái)。放料數(shù)量20m3（1）熱量衡算?、賮?lái)料帶入熱量：進(jìn)料溫度35℃，（kg K））Q來(lái)晶=160020=104（kJ）④結(jié)晶放熱：Q晶熱= =105（kJ）⑤母液帶走熱量：分離母液12m3，（kJ/（kg D= =45830（kg/罐）每罐濃縮結(jié)晶時(shí)間20h，每小時(shí)耗蒸汽高峰量：45830/20=2292（kg/h）34臺(tái)罐同時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)，高峰用蒸汽量：. 干燥過(guò)程的熱量衡算分離后之濕MSG含水2%，%，進(jìn)加熱之空氣為18℃，相對(duì)濕度ψ=70%，通過(guò)加熱器使空氣升至80℃，從干燥器出來(lái)的空氣為60℃。干燥水分量500（kg/h）18℃空氣濕含量ψ=70%，X0=（kg/kg干空氣），I0=；加熱80℃，I1=用公式：Δ=（I2I1）/（X2X1）=Q物料+Q損失Q初溫式中Δ空氣經(jīng)過(guò)干燥后的熱量變化（kJ/kg）Q損失損失熱量，通常為有效熱量的10%Q物料=103（6018）（kJ/kg水）Q損失=（595+60+392418）=645（kJ/kg水）Δ=18= 3617（kJ/kg水）設(shè)X2=I2=I1+Δ（X2X1）=+（3617）（）=（kJ/kg空氣）空氣耗量為： 500/()=50505（kg/h）80℃實(shí)際消耗空氣量為：50505=41919（m3/h）耗用蒸汽量（D）：（表壓）蒸汽加熱，熱損失按15%計(jì)：D= （kg/h）每日用蒸汽量：16=（kg/d）=(t/d)平均每小時(shí)用蒸汽量：（kg/h）. 生產(chǎn)過(guò)程耗用蒸汽衡算匯總衡算結(jié)果：每日用蒸汽量為1806t/d。年產(chǎn)102000噸味精熱量衡算表名稱每日用量（t）每小時(shí)均量（t）高峰量（t）單耗（t）蒸汽1806. 無(wú)菌空氣耗量計(jì)算（1）單罐無(wú)菌空氣耗用量， ①單罐發(fā)酵過(guò)程用氣量：V=20075%60=4050（m3/h）②單罐年用氣量： V1=405038300/2=23085000（m3/a）（2）種子培養(yǎng)等其他無(wú)菌空氣耗量 有經(jīng)驗(yàn)去耗氣量為發(fā)酵過(guò)程的20%故： V`=V20%=810（m3/h）單罐年用氣量： V1`=81038300/8=1154250（m3/a）（3）高峰無(wú)菌空氣耗量：V max=10V+6V`=45360（m3/h）（4）車間無(wú)菌空氣年耗量： V t=10V1+6V1=108（m3/a）（5）單耗：V0=Vt/G=125（m3/h）年產(chǎn)110000噸味精無(wú)菌空氣衡算表：發(fā)酵罐公稱容積（m3）單罐通氣量（m3/h）種子罐耗氣量（m3/h）高峰空氣耗量（m3/h）年空氣耗量（m3/a）空氣單耗（m3/h）2004050810453601081256. 設(shè)備設(shè)計(jì)與選型 . 發(fā)酵罐 . 發(fā)酵罐的選型 選用機(jī)械渦輪攪拌通風(fēng)發(fā)酵罐. 生產(chǎn)能力、數(shù)量和容積的確定 ①發(fā)酵罐容積的確定：選用200m3罐 ②生產(chǎn)能力的計(jì)算：現(xiàn)每天生產(chǎn)99%純度的味精340t，谷氨酸的發(fā)酵周期為48h(包括發(fā)酵罐清洗、滅菌、進(jìn)出物料等輔助操作時(shí)間)。V0=V糖/φ=(m3)③發(fā)酵罐個(gè)數(shù)的確定：公稱體積為200m3的發(fā)酵罐，總體積為230 m3 N1=V0T/V總=5210*48/230/24=46(個(gè))取公稱體積200 m3 發(fā)酵罐46個(gè)，其中一個(gè)留作備用,共47個(gè)。. 冷卻面積的計(jì)算 對(duì)谷氨酸發(fā)酵，每1m3發(fā)酵液、6000kJ/(m3采用豎式蛇管換熱器，取經(jīng)驗(yàn)值K=500 kJ/(m3℃)。 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(zhǎng)：底距：盤踞 ：葉弦長(zhǎng)：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。①計(jì)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=103N；則Q=155106=107（ml/min） 代入上式：④求電機(jī)功率P電：采用三角帶傳動(dòng)η1=；滾動(dòng)軸承η2=，滑動(dòng)軸承η3=；端面密封增加功率為1%；代入公式數(shù)值得：. 設(shè)備結(jié)構(gòu)的工藝計(jì)算 ①空氣分布器：本罐采用單管進(jìn)風(fēng)，風(fēng)管直徑φ1334mm。④冷卻管布置：采用豎式蛇管 Ⅰ 最高負(fù)荷下的耗水量W式中 Q總——每1m3醪液在發(fā)酵最旺盛時(shí)，1h的發(fā)熱量與醪液總體積的乘積 cp——冷卻水的比熱容，（kg由上式得：查金屬材料表選取φ894mm無(wú)縫管[9]， ，認(rèn)為可滿足要求。則：總占有體積為V總=V液+V管+V附件=++=（m3）則筒體部分液深為：（V總V封）/S=()/*52=(m)豎式蛇管總高 H管=+=（m）又兩端彎管總長(zhǎng)，兩端彎管總高為600mm，則直管部分高度：h=H管600=7800（mm）則一圈管長(zhǎng)：l=2h+l0=2*7800+1884=17484(mm)Ⅴ 每組管子圈數(shù)n0：n0= L0/l=(圈)現(xiàn)取管間距為，則可計(jì)算出攪拌器的距離在允許范圍內(nèi)（不小于200mm）。. 設(shè)備材料的選擇[10]選用A3鋼制作，以降低設(shè)備費(fèi)用。②封頭壁厚計(jì)算：標(biāo)準(zhǔn)橢圓封頭的厚度計(jì)算公式[5]如下： （cm）式中 P= D=500cm〔σ〕=127MPaC=++=（cm）φ=. 接管設(shè)計(jì)①接管的長(zhǎng)度h設(shè)計(jì)：各接管的長(zhǎng)度h根據(jù)直徑大小和有無(wú)保溫層，一般取100~200mm。則排料管截面積為F物。按通風(fēng)管計(jì)算，支管氣速為20~25m/s。風(fēng)量Q1取大值。取φ1334mm無(wú)縫管，可滿足工藝要求。種子罐冷卻方式采用夾套冷卻。發(fā)酵罐平均每天上24罐，需二級(jí)種子罐25個(gè)。③主要尺寸的確定 種子罐仍采用幾何相似的機(jī)械攪拌通風(fēng)發(fā)酵罐?？倿椋汉?jiǎn)化方程如下： 整理后解方程得D=則H=2D=2=（m）查得封頭高H39。罐：?jiǎn)蝹€(gè)封頭容量：V39?？偅?，可滿足設(shè)計(jì)要求。h綜上，傳熱需要的面積F=(m2)該設(shè)計(jì)夾套能提供的冷卻面積為S夾= m2S夾〉F，可滿足工藝要求。Ⅲ 攪拌軸功率的計(jì)算 淀粉水解糖液低濃度細(xì)菌醪，可視為牛頓流體。s/m2 將數(shù)代入上式：視為湍流，則攪拌功率準(zhǔn)數(shù)Np=ii 計(jì)算不通氣時(shí)的攪拌軸功率P0： 式中 Np—— N——攪拌轉(zhuǎn)速，N=176r/min= D——攪拌器直徑，D= ρ——醪液密度，ρ=1050kg/m3 代入上式：兩擋攪拌iii 計(jì)算通風(fēng)時(shí)的軸功率Pg式中 P0——不通風(fēng)時(shí)攪拌軸功率（kW）， N——軸轉(zhuǎn)速，N=176r/min D——攪拌器直徑（cm），D3=106=105 Q——通風(fēng)量（ml/min），設(shè)通風(fēng)比VVm=~，取低限，如通風(fēng)量變大，Pg會(huì)小，為安全。通風(fēng)管管徑計(jì)算：，發(fā)酵溫度t=32℃，風(fēng)速v=20m/s，常壓下t0=20℃，送風(fēng)量V為：將通風(fēng)換算成工作狀態(tài)，求通風(fēng)管直徑d1圓整，查《發(fā)酵工廠工藝設(shè)計(jì)概論》，P313表12，無(wú)縫鋼管(YB23170)，管徑采用253mm ,內(nèi)徑2523=19 mm大于12 mm，可滿足生產(chǎn)要求。按輸送物料算：則物料流量為管道截面為F，物料流速為v=~1m/s，現(xiàn)取v=，則：設(shè)管徑為：圓整，查《發(fā)酵工廠工藝設(shè)計(jì)概論》，P313表12，無(wú)縫鋼管(YB23170)，管徑采用1084mm ,內(nèi)徑10824=100 mm大于80 mm，可滿足生產(chǎn)要求。冷卻選用夾套冷卻[10]。三級(jí)種子罐平均每天上24罐，需二級(jí)種子罐25個(gè)。. 一級(jí)種子罐 ① 一級(jí)種子罐的選型 選用機(jī)械攪拌通風(fēng)發(fā)酵罐② 一級(jí)種子罐容積和數(shù)量的確定 種子罐容積的確定：接種量按8%計(jì)算，則種子罐容積V種1為故選用公稱體積為200L的發(fā)酵罐，發(fā)酵罐的主要尺寸為：罐內(nèi)徑500mm，圓柱高1000mm，封頭高150mm，罐體總高1300mm，圓柱部分容積197L，不計(jì)上封頭的容積218L，全容積239L，攪拌槳直徑168mm。一級(jí)種子罐個(gè)數(shù)的確定：一級(jí)種子罐與二級(jí)種子罐對(duì)應(yīng)上料。種子罐培養(yǎng)8h，輔助操作時(shí)間4~8h，生產(chǎn)周期12~16h，因此，一級(jí)種子罐25個(gè)已足夠，其中一個(gè)備用。能滿足生產(chǎn)要求。 . 二級(jí)種子罐分過(guò)濾器：二級(jí)分過(guò)濾器風(fēng)量的計(jì)算：D濾層= （m）D過(guò)濾層=*=（m）查《生物工程設(shè)備》P389 表319 JLSD型空氣過(guò)濾器技術(shù)特性，選用JLSD025型空氣過(guò)濾器，外型尺寸φ75520mm, 重量5kg，進(jìn)出口管徑φ2020，與種子罐進(jìn)風(fēng)口不一致，可采用法蘭變徑即可。 數(shù)量與二級(jí)種子罐數(shù)量一致，共26只。能滿足生產(chǎn)要求。. 發(fā)酵罐分過(guò)濾器①分過(guò)濾器濾層直徑計(jì)算： 式中 V——通過(guò)發(fā)酵罐分過(guò)濾器的空氣流量（） Vs——通過(guò)分過(guò)濾器的氣速，則 ② 分過(guò)濾器直徑：。圓整倒推薦值：D過(guò)濾器=1200mm③分過(guò)濾器的壁厚：設(shè)計(jì)壓力P=取S=6mm。⑥濾層厚度：同種子罐，分過(guò)濾器5~6層超細(xì)玻璃纖維濾紙，經(jīng)樹(shù)脂處理過(guò)使用。 這次設(shè)計(jì)不僅讓我們進(jìn)一步熟悉和鞏固了很多化工工藝方面的知識(shí)，還初步掌握了許多有關(guān)設(shè)計(jì)方面的知識(shí)，同時(shí)也讓我們明白理論聯(lián)系實(shí)際的重要性，更讓我們懂得了獨(dú)立思考問(wèn)題、分析問(wèn)題和解決問(wèn)題，以及謙虛的求教態(tài)度和團(tuán)結(jié)的合作精神等。 由于理論知識(shí)與設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)的不足，本設(shè)計(jì)對(duì)于有些設(shè)備的計(jì)算與選型等方面沒(méi)有加以分析，已經(jīng)計(jì)算選型的設(shè)備也可能與實(shí)際有偏差甚至不符，同時(shí)所選的參考資料比較單一，有些信息與實(shí)際情況有些差距，因此本設(shè)計(jì)用于實(shí)際生產(chǎn)時(shí)需要進(jìn)一步的改進(jìn)。在此次設(shè)計(jì)完成之際，再次對(duì)一直悉心教導(dǎo)我們的老師們，還有幫助過(guò)我們的同學(xué)表示衷心的感謝，并致以崇高的敬意。[2]張啟先．我國(guó)發(fā)酵工業(yè)發(fā)展現(xiàn)伏與對(duì)策科技導(dǎo)報(bào)，1992（2）：4445。[4]王旭 禹鄭超．味精發(fā)酵生產(chǎn)工藝及其主要設(shè)備，高等函授學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），1995（4）：4548。[6]梁世中．生物工程設(shè)備，中國(guó)輕工業(yè)出版社，2002。[8]姚玉英．化工原理，天津大學(xué)出版社，1999。[10]華南工學(xué)院，發(fā)酵工程與設(shè)備，北京輕工業(yè)出版社，1981。[12]何銘新等．建筑制圖 高等教育出版社，1994。[14]許贛榮．發(fā)酵生物技術(shù)專業(yè)英語(yǔ)，中國(guó)輕工業(yè)出版社，2004