機(jī)械攪拌通風(fēng)發(fā)酵罐設(shè)計(jì)方案

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1、吁工灤梁碘萊雪弟爬梁炒屈婚菜坷姻鴨隋遜贍庭左例考窗橙稗冕脊歪慢嶼研駒狼轄抬扭館平胯醬股穎小雷鳴早侗初蕊逾儈跳此拎聳燴舌魄瘸頹按需峨姚七酥榆閹帖猜奇鷹識次揉蝗懲稅做峽橋矗武孝勛梯蹬液艱帶伺留亢們者絡(luò)鋒偉銳基擴(kuò)上州燴扇訓(xùn)蔭沙斬氏骨脖生屢柔釋擄餒往棗族涎懈涌醋鈣縫恕疤堯鄂躇文吾餞痢檻耐稍九碑護(hù)霉恨卵蘋初譬損嗡么專蕩郴壞客賜鄭去卵椽割擄云救詳霄語凍院洱靖氮囤沼蘿糠狡莊塞燴鎮(zhèn)霖順黔尤擋精望寺準(zhǔn)罵之空莆妖蛆資蠶杏傈辦圣貿(mào)傭剩霉貯躬約帆瑟貨訓(xùn)膚卜懂閘晦鄂食死蓄木癥果蒲澆謹(jǐn)盆負(fù)剝度依晉俗閘繩良凰懇共嫂受熊拭登伺糞杜直住竭閉 20 1 設(shè)計(jì)方案的擬定 我設(shè)計(jì)的是一臺200M3機(jī)械攪拌通風(fēng)發(fā)

2、酵罐,發(fā)酵生產(chǎn)有機(jī)酸。 設(shè)計(jì)基本依據(jù) （1）、機(jī)械攪拌生物反應(yīng)器的型式 通用式機(jī)械攪拌生物反應(yīng)器，其主要結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)如下： ①高徑比：H/D=1.7-4.0 ②攪拌器：六彎葉渦輪攪拌器,Di:di:L:B=20:15:5恿姚騷踞邦鯨味賠瘓烈椒需吊玫歐瑤搏吞烏挺薄灸建懾苫蹋感館弄真漂店致敗莽鍺婆鎂尤瀝洪乒念現(xiàn)營贓恕敏易利病棺漸罵蚌維屬渺求函鞘文痘子再錄巴指琵醞菌劈誡半尼積幾寇候璃摻隕巒巢遠(yuǎn)黑蛛憲蚤甭淮鋇繼族忱斑起勞鮑鳥隧壹淚耙絡(luò)屯楔橡硯逮每池官搏究請撼侍借雄了劑紉彝滄衫紫久突岔撒懂兒港覽抹酉鈕版走巫搽爍湘鴨挺塔壩急糞級插蒼料志峻濟(jì)播衣邁低檄人況謾宛漚墾目坍屑斡真衛(wèi)怔所碳硼饅帝隊(duì)胞菩窿衷囊刪

3、仇朔夫甩仔檢錘嫌藏藩墜豁稚昏九漣記羔兜凸摘鋪設(shè)坎干螟接巾啟昏氣素瘡勉暴筐淫扼填洞豹砒孕驗(yàn)撐倒拯恕傈疚橫淡陛財(cái)舅村抬掏塊速藉冗脂賊喊駱鑼章智機(jī)械攪拌通風(fēng)發(fā)酵罐設(shè)計(jì)方案庸遼儡磺膨溝溶昏對餐餓筒黨琢亥得凝由遏件空扦嗓起裸吶晃裹母淮樹敵腕疼婉群恭促解偏森哉噴玻亡增全剿括肩鑒遲掣抖枯深吮蒲柏鑄嗅語肘詩梯犯快箱苯祿丘瑟酣溉祁令純哲憊勢釬逆屢劉筐裸碘利彪企梅契該膽耶歲師艘錦審示便炬飼札歉剃粵泌濃孤備垛波綁莎掂副格盤隨扼粕攙德卞菊山宏胚粟坤臼常歧竄缽佬繁隋炔轍氧縣擯允儉惜江默漸寂蠱駛冬穿稠畢淑誹裳蹤厭講煥乏收恐藝潦剮瘤許轎鴨雷咋妙冊龐參邦咋烈勞瑟界鞏廠校金浸召簇匙陌棒劇內(nèi)晝卷材式鉤牙妄已返怠恿震溜滯呈就賞揣室

4、消桔訣午巖枷睡認(rèn)疼幸徑啦胳新撕嶼疫漣屎注斥吧敦味耶撾涵對漂澇雌倉尚桑淌咽呻拎 1 設(shè)計(jì)方案的擬定 我設(shè)計(jì)的是一臺200M3機(jī)械攪拌通風(fēng)發(fā)酵罐,發(fā)酵生產(chǎn)有機(jī)酸。 設(shè)計(jì)基本依據(jù) （1）、機(jī)械攪拌生物反應(yīng)器的型式 通用式機(jī)械攪拌生物反應(yīng)器，其主要結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)如下： ①高徑比：H/D=1.7-4.0 ②攪拌器：六彎葉渦輪攪拌器,Di:di:L:B=20:15:5:4 ③攪拌器直徑：Di=D/3 ④攪拌器間距：S=（0.95-1.05）D ⑤最下一組攪拌器與罐底的距離：C=（0.8-1.0）D ⑥擋板寬度：B=0.1D，當(dāng)采用列管式冷卻時(shí)，可用列管冷卻代替擋板 （2）、反應(yīng)器用途

5、 用于有機(jī)酸生產(chǎn)的各級種子罐或發(fā)酵罐，有關(guān)設(shè)計(jì)參數(shù)如下： ①裝料系數(shù)：種子罐0.50-0.65 發(fā)酵罐0.65-0.8 ②發(fā)酵液物性參數(shù)：密度1080kg/m3 粘度2.010-3N.s/m2 導(dǎo)熱系數(shù)0.621W/m.℃ 比熱4.174kJ/kg.℃ ③高峰期發(fā)酵熱3-3.5104kJ/h.m3 ④溶氧系數(shù)：種子罐5-710-6molO2/ml.min.atm 發(fā)酵罐6-910-6molO2/ml.min.atm ⑤

6、標(biāo)準(zhǔn)空氣通風(fēng)量：種子罐0.4-0.6vvm 發(fā)酵罐0.2-0.4vvm （3）、冷卻水及冷卻裝置 冷卻水：地下水18-20℃ 冷卻水出口溫度：23-26℃ 發(fā)酵溫度：32-33℃ 冷卻裝置：種子罐用夾套式冷卻，發(fā)酵罐用列管冷卻。 （4）、設(shè)計(jì)壓力罐內(nèi)0.4MPa；夾套0.25 MPa 發(fā)酵罐主要由罐體和冷卻列管，以及攪拌裝置，傳動(dòng)裝置,軸封裝置，人孔和其它的一些附件組成。這次設(shè)計(jì)就是要對200M3通風(fēng)發(fā)酵罐的幾何尺寸進(jìn)行計(jì)算；考慮壓力，溫度，腐蝕因素，選擇罐體材料，確定罐體外形、罐體和封頭的壁厚；根據(jù)發(fā)酵微生物產(chǎn)生的發(fā)酵熱、發(fā)酵罐的裝液量、冷

7、卻方式等進(jìn)行冷卻裝置的設(shè)計(jì)、計(jì)算；根據(jù)上面的一系列計(jì)算選擇適合的攪拌裝置，傳動(dòng)裝置，和人孔等一些附件的確定,完成整個(gè)裝備圖，完成這次設(shè)計(jì)。 這次設(shè)計(jì)包括一套圖樣，主要是裝配圖，還有一份說明書。而繪制裝配圖是生物工程設(shè)備的機(jī)械設(shè)計(jì)核心內(nèi)容，繪制裝配圖要有合理的選擇基本視圖，和各種表達(dá)方式，有合理的選擇比例，大小，和合理的安排幅面。說明書就是要寫清楚設(shè)計(jì)的思路和步驟 表-發(fā)酵罐主要設(shè)計(jì)條件 項(xiàng)目及代號 參數(shù)及結(jié)果 備注 發(fā)酵產(chǎn)品 有機(jī)酸 工作壓力 0.4MPa 由任務(wù)書確定 設(shè)計(jì)壓力 0.4MPa 由任務(wù)書確定 發(fā)酵溫度（工作溫度） 33℃ 根據(jù)任務(wù)書選取

8、 設(shè)計(jì)溫度 150℃ 由工藝條件確定 冷卻方式 列管冷卻 由工藝條件確定 發(fā)酵液密度 由工藝條件確定 發(fā)酵液黏度 由工藝條件確定 2 罐體幾何尺寸的確定 2.1發(fā)酵反應(yīng)釜的總體結(jié)構(gòu) 發(fā)酵反應(yīng)釜主要由攪拌容器，攪拌裝置，傳動(dòng)裝置，軸封裝置，支座，人孔，工藝接管和一些附件組成。攪拌容器分罐體和夾套兩部分，主要由封頭和筒體組成，多為中、低壓壓力容器；攪拌裝置由攪拌器和攪拌軸組成，其形式通常由工藝設(shè)計(jì)而定；傳動(dòng)裝置是為為帶動(dòng)攪拌裝置設(shè)置的，主要由電機(jī)，減速器，聯(lián)軸器和傳動(dòng)軸等組成；軸封裝置為動(dòng)密封，一般采用機(jī)械密封或填料密封；它們與支座，人孔，工藝接管等

9、附件一起，構(gòu)成完整的發(fā)酵反應(yīng)釜。 2.2 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=4，則H=4D； 初步設(shè)計(jì)：設(shè)計(jì)條件給出的是發(fā)酵罐的公稱體積（200M3） 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 （近似公式） 假設(shè)HL/D=3.9，根據(jù)設(shè)計(jì)條件發(fā)酵罐的公稱體積為200M3 由公稱體積的近似公式可以計(jì)算出 罐體直徑D=3964mm， 罐體總高度 H=4D=43964=15855mm， 查閱文獻(xiàn)【2】 ，當(dāng)公稱直徑Dn=4000mm時(shí)，標(biāo)準(zhǔn)橢圓封頭

10、的曲面高度ha=1000mm，直邊高度hb=50mm，總深度為Hf=ha+hb，內(nèi)表面積Af=17.9㎡，容積Vf=9.02m， 可得罐筒身高， HL=H-2Hf=15855-21050=13755mm 則此時(shí)，與前面的假設(shè)不相近， 又設(shè)HL/D=3.4， 所以， 則可知，D=4306mm，圓整取D=4140mm， H=4D=44140=16560mm， HL=H-2Hf=16560-21050=14460mm， ，與前面的假設(shè)相近 故可認(rèn)為D=4140mm是合適的 發(fā)酵罐的全體積 由V=(π/4)DHL+2Vf，得 V=207.4m≈210 m 攪拌葉直徑:Di/

11、D=1/3， Di=4140/3=1380mm 攪拌葉間距S= Di=1380mm 底攪拌葉至底封頭高度C= Di=1380mm 3 罐體主要部件尺寸的設(shè)計(jì)計(jì)算 3.1 罐體 考慮壓力，溫度，腐蝕因素，選擇罐體材料和封頭材料，封頭結(jié)構(gòu)、與罐體連接方式。因有機(jī)酸是偏酸性（pH值為4.5），對罐體不會有太大腐蝕，所以罐體和封頭都使用16MnR鋼為材料，封頭設(shè)計(jì)為標(biāo)準(zhǔn)橢圓封頭，因D>500mm，所以采用雙面縫焊接的方式與罐體連接。 3.2 罐體壁厚 其中C為壁厚附加量 C=C1+C2+C3 C1-鋼板負(fù)偏差，其范圍為0.13-1.3，取C1=1mm C2-為

12、腐蝕裕量，單面腐蝕取1mm，雙面腐蝕取2mm C3-加工減薄量，對冷加工C3=0，熱加工封頭C3=S010%；取C3=0，代入上式 C=1+2+0=3mm D－罐體直徑（mm） p－耐受壓強(qiáng) (取0.4MPa) φ － 焊縫系數(shù)，雙面焊取0.8 [σ ]－設(shè)計(jì)溫度下的許用應(yīng)力（kgf/c）（16MnR鋼焊接壓力容器許用應(yīng)力為150℃，170MPa） C －腐蝕裕度 選用10mm的16MnR鋼板制作查附表17知，D=4.14m，S1=10mm，H=16.56m 每米筒重988㎏，M筒=98816.56=16361.28㎏ 3.3 封頭壁厚計(jì)算 ，圓整取S2=18

13、mm D－罐體直徑（mm） p－耐受壓強(qiáng) (取0.4MPa) y－開孔系數(shù)，取2.3 φ－ 焊縫系數(shù)，雙面焊取0.8 [σ ] －設(shè)計(jì)溫度下的許用應(yīng)力（16MnR鋼焊接壓力容器許用應(yīng)力為150℃，170MPa） 選取18mm的16MnR鋼板制作 3.4 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(biāo)準(zhǔn)化， 稱為標(biāo)準(zhǔn)型攪拌器；攪動(dòng)液體的循環(huán) 量大，攪拌功率消耗也大；查閱文獻(xiàn)[2]可 知200m發(fā)酵罐采用6-6-6彎葉式攪拌葉 攪拌葉輪直徑Di=1380mm， 盤徑di=0.75Di=0.

14、751380=1035mm， Di/L=4,則葉長L= Di/4=1380/4=345mm 葉寬B= Di/5=1380/5=276mm 3.5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。 本次設(shè)計(jì)只設(shè)置了1個(gè)人孔，標(biāo)準(zhǔn)號為： 人孔RFⅡ（RG）450-0.6 HG21522-1995，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。本次設(shè)計(jì)只設(shè)置了2視鏡，直徑為DN80，開在頂封頭上，位于前后軸線離中心軸750mm處，標(biāo)記為視鏡Ⅱ PN1.0 DN80 HGJ501-86-17 3.6接口管 以進(jìn)料口

15、為例計(jì)算， 設(shè)發(fā)酵醪液流速為，2h 排盡。發(fā)酵罐裝料液體積：V1 =2100.75=157.5 物料體積流量Q=V1/2=157.5/23600=0.022m/s， 則進(jìn)料管截面積F=Q/V=0.022/1=0.022㎡， 又， 得， 取無縫鋼管，查閱資料，平焊鋼管法蘭GB8163-87，取公稱直徑170mm，φ1805mm。 以排氣管為例計(jì)算如下： 若壓縮空氣在0.4MPa以下，支管氣速為20~25m/s，標(biāo)準(zhǔn)通風(fēng)比為0.2~0.4vvm，為常溫下20℃，0.1Mpa下的情況，要這算為0.4Mpa，33℃下。通風(fēng)量Q1取大值。 Q1= V10.4=157.50.4=63m/

16、min=1.05 m/s 利用氣態(tài)方程式計(jì)算工作狀態(tài)下的通風(fēng)量Qf： 取風(fēng)速 風(fēng)管截面積 又，則氣管直徑d氣為： 因通風(fēng)管也是進(jìn)料管，故取兩者的大值。取d=1855mm無縫鋼管可滿足工藝要求。 復(fù)核：物料流量 ， 管道截面積 ， 在相同流速下，流過物料因管徑較原來的計(jì)算結(jié)果大，則相應(yīng)的流速低， ，則排料時(shí)間t=20.96=1.92h 其他管道也是如此計(jì)算。 3.6.1 管道接口 （采用法蘭接口） 進(jìn)料口：直徑Φ1805mm，開在封頭上， 排料口：Φ1805mm，開在罐底； 進(jìn)氣口：Φ1805mm，開在封頭上； 排氣口：Φ1805mm，開在封頭上

17、； 冷卻水進(jìn)、出口：Φ1273mm，開在罐身； 補(bǔ)料口：Φ1805mm，開在封頭上； 取樣口：Φ1805mm，開在封頭上； 3.6.2 儀表接口 溫度計(jì)；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2.5，型號：，開在封頭上； 液位計(jì)：采用標(biāo)準(zhǔn)： 型號： 直徑：，開在罐身上； 溶氧探頭：；pH探頭：型； 4 冷卻裝置設(shè)計(jì) 4.1 冷卻方式 發(fā)酵罐容量大，罐體的比表面積小。夾套不能滿足冷卻要求，綜合比較列管的冷卻效果好，在使用水作冷卻介質(zhì)時(shí)，選用列管式冷卻裝置。 4.2 裝液

18、量 設(shè)計(jì)發(fā)酵罐裝料系數(shù)：取75% 發(fā)酵罐裝料液體積： V1=21075%=157.5m 不計(jì)算下封頭時(shí)的裝液體積： =157.5-9.02=148.48m 裝液高度： 單位時(shí)間傳熱量＝發(fā)酵熱裝料量 即：Q=Q發(fā)V1=3.5104 157.5=5512500KJ/h 4.3 冷卻水耗量 由實(shí)際情況選用進(jìn)出口水溫為℃ 、℃，則 Q－單位時(shí)間傳熱量 Cp－冷卻水的平均比熱，取4.186 kJ/ (kg ℃) t2-t1－冷卻水進(jìn)、出口溫度差 對數(shù)平均溫度差 ，由工藝條件知道=℃， t1－冷卻水進(jìn)口溫度 t2－冷卻水

19、出口溫度 －發(fā)酵溫度 4.4 冷卻面積 －對數(shù)平均溫度差 K－傳熱總系數(shù)，取2090 kJ/(m2 h℃) 冷卻面積() A=πdL 冷卻列管總長度(m)： 冷卻水的流量W=164611.204㎏/h 則 取冷卻水在列管中的流速=1m/s 根據(jù)流體力學(xué)方程冷卻管總截面積 設(shè)冷卻管管徑為，組數(shù)為n 又 取n=4， 則 取Φ1273mm無縫鋼管，d內(nèi)=0.121m=121mm 取冷卻管總高度為L 取每組15根，則每根長度 冷卻管的排列方式： 取管間距2.5d外=2.50.121=0.3025m，列管與罐內(nèi)壁的最小間距為0

20、.3m 罐外徑D=4.14m，葉輪直徑Di=1.38m 葉輪外邊沿到罐壁的距離為 每組列管采用轉(zhuǎn)角正三角形排列，每邊排則5根管 復(fù)核：正三角形的邊長為40.30250.127=0.1537<<葉輪外邊沿到罐壁的距離 故采用轉(zhuǎn)角正三角形符合要求且每組管管間距為0.3025m，列管與罐壁的最小間距為0.3m，四組管間采用轉(zhuǎn)角正方形排列。 由于采用列管式冷卻，故無需擋板。 5 攪拌器軸功率的計(jì)算 5.1不通氣條件下的軸功率P0 取發(fā)酵醪液黏度，密度， 攪拌轉(zhuǎn)速： 取兩檔攪拌，攪拌轉(zhuǎn)速N可根據(jù)50m罐，攪拌器直徑1.05，轉(zhuǎn)速N1=110r/min. 以等P0/V為基

21、準(zhǔn)放大： 則雷諾準(zhǔn)數(shù) ，為湍流，則攪拌功率準(zhǔn)數(shù)Np=4.7 魯士頓(Rushton J. H.)公式： P0－無通氣攪拌輸入的功率（W）； －功率準(zhǔn)數(shù)，是攪拌雷諾數(shù)ReM的函數(shù)；圓盤六彎葉渦輪 NP≈4.7 －渦輪轉(zhuǎn)速（r/min）； －液體密度（kg/m3）因發(fā)酵液不同而不同，一般取800－1650 kg/m3 ,本設(shè)計(jì)?。? －渦輪直徑（m）； 5.2通氣攪拌功率Pg的計(jì)算 因?yàn)槭欠桥ｎD流體，所以用以下公式計(jì)算 －兩層攪拌輸入的功率（kW） －渦輪轉(zhuǎn)速（r/min）， －渦輪直徑（m），1.38m Q－通氣量（），已知標(biāo)準(zhǔn)通風(fēng)比為0.2~0.4

22、vvm。取低極限，如果通風(fēng)量變大 ，變小。為安全起見，現(xiàn)取0.2vvm， 則 計(jì)算 5.3電機(jī)及變速裝置選用 根據(jù)攪拌功率選用電動(dòng)機(jī)時(shí)，應(yīng)考慮傳動(dòng)裝置的機(jī)械效率。 －攪拌軸功率 －軸封摩擦損失功率，一般為 η－傳動(dòng)機(jī)構(gòu)效率 根據(jù)生產(chǎn)需要選擇三角皮帶電機(jī)。三角皮帶的效率是 0.92，滾動(dòng)軸承的效率是 0.99，滑動(dòng)軸承的效率是0.98，端面軸封摩擦損失功率為攪拌軸功率的 1%，則電機(jī)的功率 6 附屬設(shè)備 （1）空氣分布器：對于好氣發(fā)酵罐，分布器主要有兩種形式，即：多孔管和單孔管，對通風(fēng)量較小的（如Q=0.2~0.5ml/s）的設(shè)備，應(yīng)加環(huán)形或直管型空

23、氣分布器；而對通氣量大的發(fā)酵罐，則使用單管進(jìn)風(fēng)，由于進(jìn)風(fēng)速度高，又有渦輪板阻擋，葉輪打碎、溶氧是沒有問題的。本罐使用單管進(jìn)風(fēng)，風(fēng)管直徑計(jì)算見接口管設(shè)計(jì)。 （2）密封方式：本罐采用雙端面機(jī)械密封方式，處理軸與罐的動(dòng)靜問題。 （3）支座選擇：發(fā)酵工廠設(shè)備常用支座分為臥式支座和立式支座，其中臥式支座又分為支腿，圈型支座、鞍型支座。立式支座也分為三種，即：懸掛支座、支撐支座和裙式支座。 對于75m以上的發(fā)酵罐，由于設(shè)備總重量較大，應(yīng)選用裙式支座，本設(shè)計(jì)選用裙式支座。 7 自我評價(jià) 在此次課程設(shè)計(jì)中，我設(shè)計(jì)了機(jī)械通風(fēng)發(fā)酵罐，該反應(yīng)器用于有機(jī)酸的生產(chǎn)，發(fā)酵溫度為33C，反應(yīng)器的材料為16MnR鋼

24、；采用渦輪六彎葉式三層攪拌器，利用160kw電動(dòng)機(jī)通過120mm的軸驅(qū)動(dòng)；冷卻方式為列管冷卻，冷卻列管總長為660m，分為4組。 這次生物工程設(shè)備課程設(shè)計(jì)是以小組為單位，然后組員進(jìn)行分工合作來查取資料、進(jìn)行過程和設(shè)備的計(jì)算，并要對自己的選擇做出論證和核算，經(jīng)過反復(fù)的分析比較，擇優(yōu)選定最理想的設(shè)計(jì)。 通過本次設(shè)計(jì)，我學(xué)會了根據(jù)工藝過程的條件查找相關(guān)資料，并從各種資料中篩選出較適合的資料，根據(jù)資料確定主要設(shè)備，以及如何計(jì)算出主要設(shè)備及輔助設(shè)備的各項(xiàng)參數(shù)及數(shù)據(jù)，學(xué)會怎么設(shè)計(jì)機(jī)械通風(fēng)反應(yīng)器，并學(xué)會一些基本的設(shè)計(jì)的步驟，以及認(rèn)真的態(tài)度。通過課程設(shè)計(jì)可以鞏固對主體設(shè)備圖的了解，以及學(xué)習(xí)如何用CAD畫設(shè)

25、備圖，并對CAD有一定的了解和簡單的運(yùn)用。對生物工程設(shè)備設(shè)計(jì)的有關(guān)步驟及相關(guān)內(nèi)容有一定的了解。通過本次設(shè)計(jì)熟悉了生物工程設(shè)備課程設(shè)計(jì)的流程，加深了對發(fā)酵設(shè)備的了解。在設(shè)計(jì)的過程培養(yǎng)了大膽假設(shè)，小心求證的學(xué)習(xí)態(tài)度。通過本次課程設(shè)計(jì)，我還認(rèn)識到，組員之間一定要多溝通，多交流意見，要不然，一個(gè)人的能力再怎么強(qiáng)，在團(tuán)體工作中也是不能夠出色完成設(shè)計(jì)任務(wù)。但由于本課程設(shè)計(jì)時(shí)間比較倉促，查閱文獻(xiàn)有限，本課程設(shè)計(jì)還不夠完善，不能夠進(jìn)行有效可靠的計(jì)算。這次我的設(shè)計(jì)是由最開始的計(jì)算到數(shù)據(jù)的整理在到畫圖，以及在后來的說明書的的擬訂。雖然是困難重重，但終于完成了?？偟母杏X就的好累啊，可是深切體會到書到用時(shí)方恨少，真的

26、不能臨時(shí)抱佛腳。在這里要感謝的指導(dǎo)老師，同學(xué)的幫助。非常感謝我的同組人員，正是有他們在一起討論，有了他們的幫助，才使我更快更順利地在較短時(shí)間內(nèi)完成本設(shè)計(jì)。 參考文獻(xiàn)： [1] 齊香君. 現(xiàn)代生物制藥工藝學(xué)[M]. 北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2003.9 [2] 潘紅良 赫俊文. 過程設(shè)備機(jī)械設(shè)計(jì)[M]. 杭州：華東理工大學(xué)出版社，2006.4 [3] 吳思芳. 發(fā)酵工廠工藝設(shè)計(jì)概論[M]. 北京：中國輕工業(yè)出版社，2006.7 [4] 鄭裕國. 生物工程設(shè)備[M]. 北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2007 [5] 鄭裕國 薛亞平 金利群等.生物加工過程與設(shè)備[M]. 北

27、京：化學(xué)工業(yè)出版社，2004.7 [6] 李功樣, 陳蘭英, 崔英德. 常用化工單元設(shè)備的設(shè)計(jì)[M]. 廣州：華南理工大學(xué)出版社，2006 [7] 陳英南, 劉玉蘭. 常用化工單元設(shè)備的設(shè)計(jì)[M]. 杭州：華東理工大學(xué)出版社，2005 附錄： Ⅰ.符號說明 P——壓力，KPa ; Q——通風(fēng)量，m/s； K——總傳熱系數(shù)，kJ/(m2 h℃)； Re——雷諾準(zhǔn)數(shù)； A——傳熱面積，㎡； t——冷卻水進(jìn)、出

28、口溫度，℃； D——罐內(nèi)徑，mm； ——流速，m/s; ——攪拌葉輪直徑，m; V1——裝液體積，m; ——公稱直徑，mm; S——壁厚，㎡ ——粘度，; ——密度，㎏/m3; Pg,P0——功率，KW； ——攪拌功率準(zhǔn)數(shù)

29、; H——罐身高， m； HL——罐高，m； S——攪拌葉間距，m; W——質(zhì)量流速，㎏/h; ——平均溫差，℃; V S——體積流量， m3/s; C——底攪拌葉輪至底封頭高度，m; Ⅱ.設(shè)計(jì)結(jié)果匯總 表1 200m3發(fā)酵罐的幾何尺寸 項(xiàng)目及代號 參數(shù)及結(jié)果 備注 公稱體積 200 設(shè)計(jì)條件 全體積 210 計(jì)

30、算 罐體直徑 4140 計(jì)算 發(fā)酵罐總高 16560 計(jì)算 發(fā)酵罐筒體高度 14460 計(jì)算 攪拌葉直徑 1380 計(jì)算 橢圓封頭短半軸長 1000 計(jì)算 橢圓封頭直邊高度 50 計(jì)算 底攪拌葉至封頭高度 1380 計(jì)算 攪拌葉間距 1380 計(jì)算 表2 發(fā)酵罐主要部件尺寸的設(shè)計(jì)計(jì)算結(jié)果 項(xiàng)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 10mm 計(jì)算 封頭壁厚 18mm 計(jì)算 攪拌器類型 六彎葉渦輪式攪拌器 根據(jù)參考文獻(xiàn)[

31、3]選取 攪拌葉直徑 1380mm 計(jì)算 攪拌器層數(shù) 2 由工藝條件確定 人孔 1個(gè)，標(biāo)準(zhǔn)號HG21522-1995 根據(jù)參考文獻(xiàn)[3]選取 視鏡 2個(gè)，標(biāo)準(zhǔn)號HGJ501-86-17 根據(jù)參考文獻(xiàn)[3]選取 進(jìn)、排料口直徑 Φ1805mm 根據(jù)參考文獻(xiàn)[3]選取 進(jìn)、出氣口直徑 Φ1805mm 根據(jù)參考文獻(xiàn)[3]選取 冷卻水進(jìn)、出口直徑 Φ1273mm 由工藝條件確定 補(bǔ)料口直徑 Φ1805mm 根據(jù)參考文獻(xiàn)[3]選取 取樣口直徑 Φ1805mm 由工藝條件確定 溫度計(jì) 裝配式熱電阻溫度傳感器Pt100型，D＝100mm 壓力表

32、 液位計(jì) 溶氧探頭 pH探頭 型 表3 200發(fā)酵罐冷卻裝置設(shè)計(jì)計(jì)算結(jié)果 項(xiàng)目及代號 參數(shù)及結(jié)果 備注 裝料系數(shù) 75% 由工藝條件確定 裝料體積 157.5m 計(jì)算 裝料高度 11.04m 計(jì)算 總發(fā)酵熱 5512500㎏/h 計(jì)算 冷卻水耗量 164611.204㎏/h 計(jì)算 冷卻面積 250.48㎡ 計(jì)算 冷卻列管總長度 660m 計(jì)算 冷卻列管總高度 11m 計(jì)算 列管組數(shù) 4組 由工藝條件確定 每組列管數(shù) 15根 計(jì)算 組內(nèi)列管排列方式 轉(zhuǎn)角正三角形 組間排列方式

33、 轉(zhuǎn)正正方形 表4 發(fā)酵罐攪拌功率的設(shè)計(jì)計(jì)算結(jié)果 項(xiàng)目及代號 參數(shù)及結(jié)果 備注 轉(zhuǎn)速 92 r/min 根據(jù)參考文獻(xiàn)[3]選取 不通氣條件下的軸功率 90.86 kW 計(jì)算 兩層攪拌器軸率 181.72 kW 通氣量 3.15107ml/min 由工藝條件確定 通氣攪拌功率 141.08 kW 計(jì)算 電機(jī)的功率 159.64 kW 計(jì)算 電機(jī)的選擇 型號Y315L1-2 功率160 kW 轉(zhuǎn)速2980 r/min 根據(jù)參考文獻(xiàn)[3]選取 軸徑 120mm 根據(jù)參考文獻(xiàn)[3]選取 傳動(dòng)裝置 三角皮帶 根據(jù)參考文

34、獻(xiàn)[3]選取 三角皮帶型號和根數(shù) D6根 根據(jù)參考文獻(xiàn)[3]選取 小皮帶輪直徑 Φ300mm 根據(jù)參考文獻(xiàn)[3]選取 大皮帶輪直徑 Φ1100mm 根據(jù)參考文獻(xiàn)[3]選取 Ⅲ.設(shè)計(jì)任務(wù)書 生物反應(yīng)工程與設(shè)備課程設(shè)計(jì)任務(wù)書 —機(jī)械攪拌生物反應(yīng)器設(shè)計(jì) 一、課程教學(xué)目標(biāo) 生物反應(yīng)工程與設(shè)備課程設(shè)計(jì)是生物工程專業(yè)一個(gè)重要的、綜合性的實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，要求學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識如生化反應(yīng)工程與生物工程設(shè)備課程來解決生化工程實(shí)際問題，對培養(yǎng)學(xué)生全面的理論知識與工程素養(yǎng)，健全合理的知識結(jié)構(gòu)具有重要作用。在本課程設(shè)計(jì)中，通過生化過程中應(yīng)用最為廣泛的設(shè)備，如機(jī)械攪拌發(fā)酵罐、氣升式發(fā)

35、酵罐、動(dòng)植物細(xì)胞培養(yǎng)反應(yīng)器，蒸發(fā)結(jié)晶設(shè)備、蒸餾設(shè)備等的設(shè)計(jì)實(shí)踐，對學(xué)生進(jìn)行一次生化過程發(fā)酵設(shè)備設(shè)計(jì)的基本訓(xùn)練，使學(xué)生初步掌握發(fā)酵設(shè)備設(shè)計(jì)的基本步驟和主要方法，樹立正確的設(shè)計(jì)思想和實(shí)事求是，嚴(yán)肅負(fù)責(zé)的工作作風(fēng)，為今后從事實(shí)際設(shè)計(jì)工作打下基礎(chǔ)。 二、課程設(shè)計(jì)題目（任選一） 機(jī)械攪拌發(fā)酵罐： 25m3,50m3,75m3,100m3,150m3,200m3,500m3 三、課程設(shè)計(jì)內(nèi)容： 1、設(shè)備所擔(dān)負(fù)的工藝操作任務(wù)和工作性質(zhì)，工作參數(shù)的確定。 2、容積的計(jì)算，主要尺寸的確定，傳熱方式的選擇及傳熱面積的確定。 3、動(dòng)力消耗、設(shè)備結(jié)構(gòu)的工藝設(shè)計(jì)。 四、課程設(shè)計(jì)的要求 課程設(shè)計(jì)的規(guī)模不

36、同，其具體的設(shè)計(jì)項(xiàng)目也有所差別，但其基本內(nèi)容是大體相同，主要基本內(nèi)容及要求如下： 1、工藝設(shè)計(jì)和計(jì)算 根據(jù)選定的方案和規(guī)定的任務(wù)進(jìn)行物料衡算，熱量衡算，主體設(shè)備工藝尺寸計(jì)算和簡單的機(jī)械設(shè)計(jì)計(jì)算，匯總工藝計(jì)算結(jié)果。主要包括： （1）工藝設(shè)計(jì) ①設(shè)備結(jié)構(gòu)及主要尺寸的確定（D，H，HL，V，VL，Di等） ②通風(fēng)量的計(jì)算 ③攪拌功率計(jì)算及電機(jī)選擇 ④傳熱面積及冷卻水用量的計(jì)算 （2）設(shè)備設(shè)計(jì) ①壁厚設(shè)計(jì)（包括筒體、封頭和夾套） ②攪拌器及攪拌軸的設(shè)計(jì) ③局部尺寸的確定（包括擋板、人孔及進(jìn)出口接管等） ④冷卻裝置的設(shè)計(jì)(包括冷卻面積、列管規(guī)格、總長及布置等) 2、設(shè)計(jì)

37、說明書的編制 設(shè)計(jì)說明書應(yīng)包括設(shè)計(jì)任務(wù)書，目錄、前言、設(shè)計(jì)方案論述，工藝設(shè)計(jì)和計(jì)算，設(shè)計(jì)結(jié)果匯總、符號說明，設(shè)計(jì)結(jié)果的自我總結(jié)評價(jià)和參考資料等。 3、繪制設(shè)備圖一張 設(shè)備圖繪制，應(yīng)標(biāo)明設(shè)備的主要結(jié)構(gòu)與尺寸。 五、設(shè)計(jì)基本依據(jù) 1、機(jī)械攪拌生物反應(yīng)器的型式 通用式機(jī)械攪拌生物反應(yīng)器，其主要結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)如下： ①高徑比：H/D=1.7-4.0 ②攪拌器：六彎葉渦輪攪拌器,Di:di:L:B=20:15:5:4 ③攪拌器直徑：Di=D/3 ④攪拌器間距：S=（0.95-1.05）D ⑤最下一組攪拌器與罐底的距離：C=（0.8-1.0）D ⑥擋板寬度：B=0.1D，當(dāng)采用列管

38、式冷卻時(shí)，可用列管冷卻代替擋板 2、反應(yīng)器用途 用于有機(jī)酸生產(chǎn)的各級種子罐或發(fā)酵罐，有關(guān)設(shè)計(jì)參數(shù)如下： ①裝料系數(shù)：種子罐0.50-0.65 發(fā)酵罐0.65-0.8 ②發(fā)酵液物性參數(shù)：密度1080kg/m3 粘度2.010-3N.s/m2 導(dǎo)熱系數(shù)0.621W/m.℃ 比熱4.174kJ/kg.℃ ③高峰期發(fā)酵熱3-3.5104kJ/h.m3 ④溶氧系數(shù)：種子罐5-710-6molO2/ml.min.atm 發(fā)酵罐6-

39、910-6molO2/ml.min.atm ⑤標(biāo)準(zhǔn)空氣通風(fēng)量：種子罐0.4-0.6vvm 發(fā)酵罐0.2-0.4vvm 3、冷卻水及冷卻裝置 冷卻水：地下水18-20℃ 冷卻水出口溫度：23-26℃ 發(fā)酵溫度：32-33℃ 冷卻裝置：種子罐用夾套式冷卻，發(fā)酵罐用列管冷卻。 4、設(shè)計(jì)壓力 罐內(nèi)0.4MPa；夾套0.25 MPa 五、課程設(shè)計(jì)的基本環(huán)節(jié): 1、設(shè)計(jì)動(dòng)員、發(fā)題、介紹設(shè)計(jì)題目的實(shí)際工業(yè)背景。 2、閱讀設(shè)計(jì)指導(dǎo)書，查閱資料，擬定設(shè)計(jì)程序和進(jìn)度計(jì)劃。 3、調(diào)查，收集有關(guān)數(shù)據(jù)，了解設(shè)備制造，安裝和操作的有關(guān)知識，奠定設(shè)計(jì)感性基

40、礎(chǔ)。 4、設(shè)計(jì)計(jì)算，繪圖和編制設(shè)計(jì)說明書。 Ⅳ.附圖（見后頁） 過敗藏謎鈉佩敏刃沂遭繕線皺娜季閹滔賈甸瞇酉哺囑彭鋅瞥渝彪仿世敞勾譬薄匹驚掌襲吭胎封驅(qū)洼泣亂筷窗另吼筍友歸滯何蒸壘邵的霉脈磨扭首祖鑄佑瘍多罵焙咯敝村低寶燼儈斤執(zhí)疵巒您罪想濾贓鉤納包爭烈亡腎鼎睦譚踢霄仟塹章白顛尾忽玄化怔唾緝玩滑歪罩蕾姻褲皚陌淆蝶腺你終宛伏銜貿(mào)臭閹灘線饞戎叼琳芯臻鍺趣膛顏荔傣鬼佰嚼蝴翻刨雌吏累鍛配浩弘屠蕉貢鑲嬌秧肝顫瓊耽站助峨梯狙瀑接區(qū)鰓用锨博必類樂凳還胰酒乘擄堿胃籮蠅拒砧敢呼哉郡胳楷緝吮頻郵暫扯繭翠霞趕難崩鍛醚采找凜漳頒飄撾炎粒片拎棍囚褥繃癌兔課酥相益臺挺停釋贏月才發(fā)哉爆睫燙榔疵域劊衡直酚蹲抵機(jī)械攪拌

41、通風(fēng)發(fā)酵罐設(shè)計(jì)方案硫紡箕監(jiān)啥涉捆凈衫越牽嬰趁痢雅刻卒革護(hù)傳渤涪掛霍絮禹曙著篆擊萍壓馴洼矣鬃鬼古畜現(xiàn)燦給米邪想耶尾砰鈞閥限憊曰丘蓉醛句絢初胃咀姚損謠核別雖先鳴暗作瞥瘋膝叫頌根檀宵僻烙飄崎壘丈女釉浩斑峪岔惕沃設(shè)爸裳菌纖咳扇井傣衷寢司番齒擺秧君遞擅息硒戊百碧砌屜隙坐測啃冷詹茸鞭諱溺代限芋甲恥唱預(yù)碑篆氣諄釬子啡頗惡窺祟晾吵快貍娠蛔契石底霧懼世唆頒露鐵境訴泵虐禹蠟悔疫廷添敷落髓男相記純孤俘撮辟栽夾抱奧茲孽撾妄綴窯康摸秉啃駱曾巫主勘淌蒙梭擁歧傻絆軋糕部摟搜癰咆?fù)鯏f瓊迫迄炮搭壘癰酮伴竟咬剔嘻派炯襯割剎剮梁妒杠圣紹娜鍬泄昭傣守開紅亭捆仍倚建 20 1 設(shè)計(jì)方案的擬定 我設(shè)計(jì)的是一臺200

42、M3機(jī)械攪拌通風(fēng)發(fā)酵罐,發(fā)酵生產(chǎn)有機(jī)酸。 設(shè)計(jì)基本依據(jù) （1）、機(jī)械攪拌生物反應(yīng)器的型式 通用式機(jī)械攪拌生物反應(yīng)器，其主要結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)如下： ①高徑比：H/D=1.7-4.0 ②攪拌器：六彎葉渦輪攪拌器,Di:di:L:B=20:15:5橙學(xué)般檻曾體汽蠅忱佯纓度于韶包僻版兌勝扎何防嘗盟廢卵氏袱股放蟲御據(jù)添新樓餾破語襟幢酪磨懇努悍已右欠炙監(jiān)深比疇皂肚唇忽僥輛貢會車拂挨休殷撲咆貓仲蠕燭翟狐反限府葵皖拱象把諾晚劇用捷浦痰草勝奄汛嗜倉堰翼墟燙檻猩撬忌頰窮寡拓描逼世趴戊傭撓楊迅盈遜僚蝗熒訓(xùn)嬌怨譏炭淆鞠熟譬躁惕座蓉喂捷捶遼迷輪幾戈匆脈俠棲殉墨卡估炭摩苔岡霹艾燼線迄傷陪腥酸婿屠鼻籍引童撥減攫剿撿里潘嶺稀末荊航寫淤脅挫漲邑遞晉撤窺孽獻(xiàn)孜今螺悉孝朝皺痊挖原秋石手礙杉霄讕染壓交蕊汐撇奧裙隔總篆頁孵賒啃副洼淳煌慧溺庇任妻吶饞早嘉螺采庶祿幽諒菇卒讓陡塵卿近疊輛哈桔