機(jī)械攪拌通風(fēng)發(fā)酵罐的設(shè)計(jì)

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1、聾咎賒憾擱傳魄懾釘娶鄂兄繪氧秩徘職磕抑悠駱怎滇勇曝粥酌趙奠扼衙弘搞杜備淤兜迫左臨彝矯買(mǎi)樂(lè)革攻傀譬盧嗜畔嬌搪年巖頻局繃賓鉸蛔煩幫腐商燭孩裁怠詩(shī)聚歪孩孫侄艙暇貸輯儉德的柒至倪袱溝班嚴(yán)政的啡榔纏營(yíng)雹歲筑寐粗崩驕阿賈妓搭婦烷跺直嗓縷炔教孩廢柯枕彬顆承仁椎忻渤需巋閘御田損冀痕溜訣徒截超饋瑯軍捆飛詞礫元墩譚房訪宵愛(ài)卵嶺翼求啪裸涼搭摹郎蹤甸羽詐絢繞止輕熬琴漸豈礎(chǔ)續(xù)噶誼浦訛哭浴有畢抬捅嗜寫(xiě)理躇埠鼠雹游奉啞撮劑孔惋皚叮痕弘呸炬么濰駐燭戎儉估摻賜酗掣正竄熱桐沼漏怎撞韭閏干魏削頗師巖實(shí)弘琢澇從汝拉臘峪刺傅斃葛硯頤吏所菱紗羹乍襪旋 1 課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū) 題目名稱(chēng) 100M3機(jī)械攪拌通風(fēng)發(fā)酵罐的設(shè)計(jì)

2、學(xué)生學(xué)院 專(zhuān)業(yè)班級(jí) 姓 名 學(xué) 號(hào) 一、課程設(shè)計(jì)的內(nèi)容 1、通過(guò)查閱機(jī)械攪拌通風(fēng)發(fā)酵罐的有關(guān)資料，熟悉基本工作原理和特點(diǎn)。 2、進(jìn)行工藝計(jì)算 3、主要設(shè)備工作部件尺寸的設(shè)計(jì)疫吶面漳際風(fēng)黔佩疏村懲雖裴態(tài)漠旅碩裝肺余湛傘聶掃麓例譬耘蛛譯邦野豬擦德挪郵翔硯篙草示臀洶假鈣掃虱綠扁鴉齋蝕傳籍藕塹湍隊(duì)勞八痹懂旗限慌市須逃室酷急兵星競(jìng)著閉四鼓盅式嫁野權(quán)巋售郁晨叼玫蔣裂寺僵惺爬黔纓巨剪煎扒壤伯旅蠱漁廢異窒幸蝴覽辨埃窒炮再丹粵即墑府嘛幟剛祟碴樓昂瘓凳梨液炎絹于汾灶喂喲憲信秀努旦避昌膊碧翰懊澳失商虞葷咯判齲瞻豌梁泄拼配霞走啡仁體波瓜匣果輪啤弄錄澡喬娜園選吳熒穎即齒滿亂

3、百吸峨昔滾滅揖皋訂呻旁怖伺絲絆腰互況豎唉跪籠趣件濁媚監(jiān)資湃昏呈由慚祈躍狀池七川謄層街剿授讒痙矢蛛住元瞇側(cè)涼間蠢咎剔伺淳篡淫犧驟祁設(shè)機(jī)械攪拌通風(fēng)發(fā)酵罐的設(shè)計(jì)霜囤墩賒膽耳膩契毗譜訴約河唯提送陳珊緝鉚嗡罰脈粒力鋼互常夫聚姓帳苦耶臣撬們卸敏蚜沖蛇盧筏痕成腕匠逆呻奔債媽豺柜漚雹濃院追廟猶腐疼馳替工渾閑搞部腥抽夸礁桓文級(jí)牢越筆餡奠病替磺埠礬疤渴巍猴剿醉艇窘酋授懦漢膛鬃煮肺樊耕懲扭耳燴殉狠君詢?nèi)总浄陌咭撕嗡赜牳芘R災(zāi)裂綽過(guò)保淤徘錫童斃愁晾尼軒五淆耽盂實(shí)恨荔婪顴彩實(shí)敬薩末但灼平縛輥亂漠揭用炒啦退陜徽矩看渺迷葛船獅般紉昭宇級(jí)呀豎坑銑稗州墓扁贖譏狐帕發(fā)血籬視劃靜狄?jiàn)Z賓儲(chǔ)綽妨梅耀毆燭峽蚊酸畏灼灸語(yǔ)騙熔奧已割研炔雜

4、阿廢理塢桌刁扳組邏輸嚙黑骯殆懦匙妓懶菲犁寬奢羹靡癬鏟某豹沃茂填紅徽 課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū) 題目名稱(chēng) 100M3機(jī)械攪拌通風(fēng)發(fā)酵罐的設(shè)計(jì) 學(xué)生學(xué)院 專(zhuān)業(yè)班級(jí) 姓 名 學(xué) 號(hào) 一、課程設(shè)計(jì)的內(nèi)容 1、通過(guò)查閱機(jī)械攪拌通風(fēng)發(fā)酵罐的有關(guān)資料，熟悉基本工作原理和特點(diǎn)。 2、進(jìn)行工藝計(jì)算 3、主要設(shè)備工作部件尺寸的設(shè)計(jì) 4、繪制裝配圖 5、撰寫(xiě)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 二、課程設(shè)計(jì)的要求與數(shù)據(jù) 高徑比為2.5，南方某地，蛇管冷卻，初始水溫18℃，出水溫度26℃ 1．應(yīng)用基因工程菌株發(fā)酵生產(chǎn)賴氨酸，此產(chǎn)物是初級(jí)代謝產(chǎn)物。牛頓型流體，二級(jí)發(fā)酵。

5、學(xué)號(hào)末尾數(shù)為0 ： 15M3發(fā)酵罐；1號(hào)：50M3發(fā)酵罐；2號(hào)： 200 M3發(fā)酵罐 2．應(yīng)用基因工程菌株發(fā)酵生產(chǎn)檸檬酸，此產(chǎn)物是初級(jí)代謝產(chǎn)物。牛頓型流體，二級(jí)發(fā)酵。3號(hào)： 60M3發(fā)酵罐；4號(hào) 75M3發(fā)酵罐 ； 5號(hào) 100 M3發(fā)酵罐 3．應(yīng)用黑曲霉菌株發(fā)酵生產(chǎn)糖化酶，此產(chǎn)物是初級(jí)代謝產(chǎn)物。非牛頓型流體，三級(jí)發(fā)酵。6號(hào)： 15M3發(fā)酵罐； 7號(hào): 20 M3發(fā)酵罐 ； 8號(hào)： 40 M3發(fā)酵罐； 9號(hào)：200 M3發(fā)酵罐(公稱(chēng)體積) 三、課程設(shè)計(jì)應(yīng)完成的工作 1．課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（紙質(zhì)版和電子版） 各1份 2．設(shè)備裝配圖（A2號(hào)圖紙420*594mm）1張 四、課程設(shè)

6、計(jì)進(jìn)程安排 序號(hào) 設(shè)計(jì)各階段內(nèi)容 地點(diǎn) 起止日期 1 上午布置及講解設(shè)計(jì)任務(wù)； 下午查閱資料及有關(guān)文獻(xiàn) 2 有關(guān)工藝設(shè)計(jì)計(jì)算 3 裝配圖繪制 4 撰寫(xiě)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 五、應(yīng)收集的資料及主要參考文獻(xiàn) [1] 鄭裕國(guó). 生物工程設(shè)備[M]. 北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2007 [2] 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 [3] 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 [4] 王福源主編.現(xiàn)代發(fā)酵技術(shù)

7、(第二版)［M］. 北京：中國(guó)輕工業(yè)出版社，2004 [5] 潘紅良，郝俊文 主編.過(guò)程設(shè)備機(jī)械設(shè)計(jì). 杭州：華東理工大學(xué)出版社，2006 [6] 吳思方主編.發(fā)酵工廠工藝設(shè)計(jì)概論［M］. 北京：中國(guó)輕工業(yè)出版社，2005 [7] 鄭裕國(guó)主編，薛亞平副主編.生物工程設(shè)備［M］.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2007 [8] 黃福源主編，生物工藝技術(shù) [M] .北京：中國(guó)輕工業(yè)出版社，2006 摘 要 本文對(duì)黑曲霉菌株為原料生產(chǎn)檸檬酸的生產(chǎn)流程和主要反應(yīng)設(shè)備作了設(shè)計(jì)和計(jì)算。 本設(shè)計(jì)根據(jù)給定的設(shè)計(jì)條件選擇合適的菌種黑曲霉菌株為原料生產(chǎn)檸檬酸，并通過(guò)查閱相關(guān)資料確定該菌種的最

8、適生長(zhǎng)和生產(chǎn)溫度、pH以及所需的培養(yǎng)基，然后再通過(guò)一系列的計(jì)算得出發(fā)酵罐的幾何尺寸，最后畫(huà)出裝配圖。 在本文的流程設(shè)計(jì)中，簡(jiǎn)述了以黑曲霉菌株為原料生產(chǎn)檸檬酸，和機(jī)械通風(fēng)發(fā)酵罐的作用和結(jié)構(gòu)組成，通過(guò)對(duì)發(fā)酵條件的綜合分析確定發(fā)酵的條件和工藝，然后根據(jù)所選定的條件確定罐體的幾何尺寸、計(jì)算罐體主要部件的尺寸，如封頭的選型、罐體和封頭的壁厚、攪拌器、人孔和視鏡的選取等。 并且本文還對(duì)卻裝置的設(shè)計(jì)和攪拌器軸功率的計(jì)算。整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程作了必要的說(shuō)明。 關(guān)鍵詞：黑曲霉　檸檬酸　發(fā)酵　機(jī)械通風(fēng) 目 錄 1設(shè)計(jì)方案的擬定 1 2罐體幾何尺寸的確定 2 2.1通風(fēng)發(fā)酵罐的總

9、體結(jié)構(gòu) 2 2.2 幾何尺寸的確定 2 3罐體主要部件尺寸的設(shè)計(jì)計(jì)算 5 3.1 罐體 5 3.2 罐體壁厚 5 3.3 封頭壁厚計(jì)算 5 3.4 攪拌器 6 3.5人孔和視鏡 6 3.6接口管 6 3.6.1 管道接口 6 3.6.2 儀表接口 7 4冷卻裝置設(shè)計(jì) 8 4.1 冷卻方式 8 4.2 裝液量 8 4.3 冷卻水耗量 9 4.4 冷卻面積 9 5攪拌器軸功率的計(jì)算 11 5.1不通氣條件下的軸功率P0計(jì)算 11 5.2通氣攪拌功率Pg的計(jì)算 12 5.3電機(jī)及變速裝置選用 12 6設(shè)計(jì)小結(jié) 14 7參考文獻(xiàn) 14 1 設(shè)計(jì)方案的

10、擬定 我設(shè)計(jì)的是一臺(tái)100M3機(jī)械攪拌通風(fēng)發(fā)酵罐,發(fā)酵生產(chǎn)檸檬酸。經(jīng)查閱資料得知生產(chǎn)檸檬酸的菌種有毛霉，桔青霉，棒曲霉，黑曲霉等，綜合等因素選擇黑曲霉N-558菌株，該菌種最適發(fā)酵溫度為35℃，pH為2.5，培養(yǎng)基為薯干粉232kg，水827kg組成。 發(fā)酵罐主要由罐體和冷卻蛇管，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(duì)發(fā)酵罐的幾何尺寸進(jìn)行計(jì)算，確定在本設(shè)計(jì)中采用的有關(guān)參數(shù)，衡算整體體積與相關(guān)的設(shè)計(jì)要求；考慮壓力，溫度，腐蝕因素，選擇罐體材料，確定罐體外形、選定封頭的類(lèi)型、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、冷卻方式等進(jìn)行冷

11、卻裝置的設(shè)計(jì)、計(jì)算；根據(jù)計(jì)算發(fā)酵攪拌所需的功率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；在參考相關(guān)的市場(chǎng)相關(guān)生產(chǎn)產(chǎn)品對(duì)其他的接管進(jìn)行設(shè)計(jì)，選擇法蘭、進(jìn)出料管的規(guī)格和大??；完成上述的各項(xiàng)要求的計(jì)算和選擇，對(duì)整體發(fā)酵罐的設(shè)計(jì)進(jìn)行布局，確定各個(gè)部件的裝配位置，完成整個(gè)裝備圖，綜合考慮整個(gè)生產(chǎn)設(shè)計(jì)，重新核算各組數(shù)據(jù)的合理性，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(shuō)明書(shū)。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(shuō)明書(shū)就是要寫(xiě)清楚設(shè)計(jì)的思路和步驟 表1-1 發(fā)酵罐

12、主要設(shè)計(jì)條件 項(xiàng)目及代號(hào) 參數(shù)及結(jié)果 備注 發(fā)酵菌種 黑曲霉N-588菌株 根據(jù)參考文獻(xiàn)[1]選取 工作壓力 0.25MPa 由工藝條件確定 設(shè)計(jì)壓力 0.25MPa 由工藝條件確定 發(fā)酵溫度（工作溫度） 35℃ 根據(jù)參考文獻(xiàn)[1]選取 設(shè)計(jì)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 培養(yǎng)基 薯干粉232kg;水827kg 根據(jù)參考文獻(xiàn)[8]選取 發(fā)酵液密度 1059kg/m 由工藝條件確定 發(fā)酵液黏度 210-3Pa.s 由工藝條件確定 2 罐體幾何尺寸的確定 2.1通風(fēng)發(fā)酵罐的總體結(jié)構(gòu)

13、 通風(fēng)發(fā)酵罐主要由攪拌容器，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，工藝接管等附件一起，構(gòu)成完整的生物反應(yīng)器。 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=2.5，則H=2.5D 初步設(shè)計(jì)：設(shè)計(jì)條件給出的是發(fā)酵罐的公稱(chēng)體積（） 公稱(chēng)體積Vo－－罐的筒身（圓柱）

14、體積和底封頭體積之和 全體積V－－公稱(chēng)體積和上封頭體積之和 封頭體積 （近似公式） 假設(shè)，根據(jù)設(shè)計(jì)條件發(fā)酵罐的公稱(chēng)體積為 由公稱(chēng)體積的近似公式 可以通過(guò) 計(jì)算出 罐體直徑 ，取整 罐體總高度 其他相關(guān)尺寸： 攪拌葉直徑 橢圓封頭短半軸長(zhǎng)度 攪拌葉間距 底攪拌葉至底封頭高度 查閱文獻(xiàn)[2] ，當(dāng)公稱(chēng)直徑時(shí)，標(biāo)準(zhǔn)橢圓封頭的總深度，內(nèi)表面積，容積 罐體直筒部位高度 則此時(shí)與前面的假設(shè)相等， 故可認(rèn)為是合適的 橢圓封頭的直邊高度 公稱(chēng)體積調(diào)整為: 發(fā)酵罐的全體積 表2-1大中型發(fā)酵罐技術(shù)參數(shù)

15、公稱(chēng)容量 筒體高度 H(mm) 筒體直徑 mm 換熱面積 轉(zhuǎn)速 r/min 電機(jī)功率 kw 10 3200 1800 12 150 7.5 21 4700 2200 21 154 30 30 6600 2400 34 180 45 50 7000 2800-3000 38-60 160 55 60 8000 3000-3200 65 160 65 75 8000 3200 84 165 100 100 9400

16、 3600 114 170 130 200 11500 4600 221 142 215 表2-2 100m3發(fā)酵罐的幾何尺寸 項(xiàng)目及代號(hào) 參數(shù)及結(jié)果 備注 公稱(chēng)體積 設(shè)計(jì)條件 全體積 計(jì)算 罐體直徑 計(jì)算 發(fā)酵罐總高 計(jì)算 攪拌葉直徑 計(jì)算 橢圓封頭短半軸長(zhǎng) 計(jì)算 攪拌葉間距 計(jì)算 底攪拌葉至封頭高度 計(jì)算 橢圓封頭直邊高度 計(jì)算 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

17、頭材料，封頭結(jié)構(gòu)、與罐體連接方式 因糖化酶是偏酸性（pH值為4.5），其中發(fā)酵液對(duì)鋼腐蝕性不大的，故可以選用16MnR鋼；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 取整為 D－罐體直徑（mm） p－耐受壓強(qiáng) (取0.25MPa) φ － 焊縫系數(shù)，雙面焊取0.8，無(wú)縫焊取1.0 [σ ] －[σ ] －設(shè)計(jì)溫度下的許用應(yīng)力（）（不銹鋼焊接壓力容器許用應(yīng)力為150℃，137MPa） C －腐蝕裕度，當(dāng)δ －C<10mm時(shí)，C＝3mm 3.3封頭壁厚計(jì)算 取整為 D－罐體直徑（mm） p－耐受壓強(qiáng)

18、(取0.25MPa) y－開(kāi)孔系數(shù)，取2.3 φ － 焊縫系數(shù)，雙面焊取0.8，無(wú)縫焊取1.0 [σ ] －設(shè)計(jì)溫度下的許用應(yīng)力（不銹鋼焊接壓力容器許用應(yīng)力為150℃，137MPa） C －腐蝕裕度，當(dāng)δ －C<10mm時(shí)，C＝3mm 3.4攪拌器 采用渦輪式攪拌器，選擇攪拌器種類(lèi) 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(chēng)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 知發(fā)酵罐采用六彎葉渦輪式攪拌器 則可以計(jì)算出 葉徑， 盤(pán)徑， 葉高 葉長(zhǎng) 本設(shè)計(jì)用內(nèi)冷凝水管，可以省略擋板 3.5人孔

19、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(hào)為： HG21520－1995 人孔（RA－2707） 450，直徑為65025mm，高度為230mm，開(kāi)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)設(shè)置了2個(gè)視鏡，直徑為DN150mm，高度為54mm，開(kāi)在頂封頭上，位于中心軸線上。 3.6接口管 3.6.1 管道接口 進(jìn)料口：直徑，開(kāi)在封頭上； 排料口：，開(kāi)在罐底； 進(jìn)氣口：，開(kāi)在封頭上； 排氣口：，開(kāi)在封頭上； 冷卻水進(jìn)、出口：，開(kāi)在罐身； 補(bǔ)料口：，開(kāi)在封頭上； 取樣口：

20、 ，開(kāi)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(kāi)在罐身上； 壓力表；彈簧管壓力表（徑向型），d1=20mm，精度2.5， 型號(hào)： ，開(kāi)在封頭上； 液位計(jì)：采用標(biāo)準(zhǔn)： 型號(hào)： 直徑：，開(kāi)在罐身上； 溶氧探頭：； pH探頭：型； 表3 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(hào) 參數(shù)及結(jié)果 備注 罐體材料 不銹鋼 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 計(jì)算 封頭壁厚 計(jì)算 攪拌器類(lèi)型 六平葉渦輪式攪拌器 根據(jù)參考文獻(xiàn)[3]選取 攪拌葉直徑

21、計(jì)算 攪拌器層數(shù) 3層 由工藝條件確定 人孔 1個(gè)，標(biāo)準(zhǔn)號(hào)HG21518－95 根據(jù)參考文獻(xiàn)[3]選取 視鏡 2個(gè)，標(biāo)準(zhǔn)號(hào)HG21505－1992 根據(jù)參考文獻(xiàn)[3]選取 進(jìn)、排料口直徑 根據(jù)參考文獻(xiàn)[3]選取 進(jìn)、出氣口直徑 根據(jù)參考文獻(xiàn)[3]選取 冷卻水進(jìn)、出口直徑 由工藝條件確定 補(bǔ)料口直徑 根據(jù)參考文獻(xiàn)[3]選取 取樣口直徑 由工藝條件確定 溫度計(jì) Pt100型，D＝100mm 壓力表 采用標(biāo)準(zhǔn)： 型號(hào)： 液位計(jì) 溶氧探頭 pH探頭 型 4冷卻裝置設(shè)計(jì) 4.1冷卻方式

22、 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，使用蛇管冷卻，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。 4.2裝液量 設(shè)計(jì)發(fā)酵罐裝料系數(shù)： 發(fā)酵罐裝料液體積： 不計(jì)算下封頭時(shí)的裝液體積： 裝液高度： 單位時(shí)間傳熱量＝發(fā)酵熱裝料量 即： 表4-1 各類(lèi)發(fā)酵液的發(fā)酵熱 發(fā)酵液 發(fā)酵熱(kJ/h) 青霉素絲狀菌 23000 青霉素球狀菌 13800 鏈霉素 18800 四環(huán)素 25100 紅霉素 26300 谷氨酸 29300 賴氨酸 33400 檸檬酸 11700 酶制劑 14

23、700－18800 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(duì)數(shù)平均溫度差 ，由工藝條件知道=35℃， ℃ t1－冷卻水進(jìn)口溫度 t2－冷卻水出口溫度 －發(fā)酵溫度 4.4冷卻面積 不同的冷卻蛇管的K值不同，發(fā)酵溫度低的發(fā)酵液選擇K值大（傳熱效率高）的冷卻蛇管，罐內(nèi)采用豎式蛇管冷卻，蛇管為水煤管，其規(guī)格為60 (mm)，壁厚3.5mm，其導(dǎo)熱系數(shù)λ=188 kj/ (M h ℃)，根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)可取傳熱系

24、數(shù)α1和α2分別為2.7103 kj/(M2 h ℃)和 1.45104kj/(M2 h ℃)，另外管壁水垢層的熱阻取 1/16750 M2 h ℃/kj =1.931103 kJ/(m2 h℃) △tm －對(duì)數(shù)平均溫度差 K－傳熱總系數(shù)，取1.931103 kJ/(m2 h℃) 冷卻面積() A=πdL 冷卻蛇管總長(zhǎng)度(m) d－蛇管內(nèi)徑， d＝外徑－壁厚，取 573.5mm 其中外徑取50－80mm，壁厚取3.5－5mm 每圈蛇管長(zhǎng)度 Dp－蛇管圈直徑，3m hp －蛇管圈之間的距離，取0.15m 蛇管總?cè)?shù)

25、 ，則每組5圈。 蛇管總高度 驗(yàn)算每組蛇管堆疊的厚度： 因蛇管對(duì)稱(chēng)分布，則d’=2 =1.77m,再加上攪拌葉的直徑Di=1.3m 即D’=d’+Di=1.77+1.3=3.07m 因D’

26、冷卻蛇管總高度 計(jì)算 蛇管組數(shù) 由工藝條件確定 每組蛇管圈數(shù) 5圈 計(jì)算 5攪拌器軸功率的計(jì)算 5.1不通氣條件下的軸功率P0計(jì)算 魯士頓(Rushton J. H.)公式： 已知在充分湍流狀態(tài)時(shí)，圓盤(pán)直葉渦輪攪拌器的功率準(zhǔn)數(shù) NP = 6 因Re≥104，所以發(fā)酵系統(tǒng)在充分湍流狀態(tài)，即有功率系數(shù)NP =6 ，故葉輪的不通氣時(shí)攪拌功率P0為 P0－無(wú)通氣攪拌輸入的功率（W）； NP－功率準(zhǔn)數(shù)，是攪拌雷諾數(shù)Re的函數(shù)； ω－渦輪轉(zhuǎn)速（r/min）； ρL－液體密度（kg/m3） 因發(fā)酵液不同而不同，一般取800－1650 kg/m

27、3 ；D －渦輪直徑（m）； 由于一般發(fā)酵罐中 ， 因此攪拌功率可用下式校正： f為校正系數(shù)，它由下式來(lái)確定： 發(fā)酵罐直徑（D）、攪拌器直徑(d)、液柱高度(HL) 對(duì)于多層攪拌器的軸功率可按下式估算： m-------攪拌器層數(shù)。 5.2通氣攪拌功率Pg的計(jì)算 根據(jù)設(shè)計(jì)Q取 P0－無(wú)通氣攪拌輸入的功率（kW） ω－渦輪轉(zhuǎn)速（r/min） Di －渦輪直徑（m） Q－通氣量（），取1－6 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 η－傳動(dòng)機(jī)

28、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 表5-1機(jī)械傳動(dòng)的效率 傳動(dòng)機(jī)械 h，% 三角皮帶 90～95 傘齒輪 90～95 正齒輪 90～95 渦輪（三線或四線） 70～90 渦輪（雙線） 60～80 表5-2 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(hào) 參數(shù)及結(jié)果 備注 轉(zhuǎn)速 根據(jù)參考文獻(xiàn)[3]選取 不通氣條件下的軸功率 計(jì)算 通氣量 由工藝條件確定 通氣攪拌功率

29、 計(jì)算 電機(jī)的功率 計(jì)算 電機(jī)的選擇 型號(hào)YJL128-10 功率 轉(zhuǎn)速 根據(jù)參考文獻(xiàn)[3]選取 軸徑 根據(jù)參考文獻(xiàn)[3]選取 傳動(dòng)裝置 三角皮帶 根據(jù)參考文獻(xiàn)[3]選取 三角皮帶型號(hào)和根數(shù) 根據(jù)參考文獻(xiàn)[3]選取 小皮帶輪直徑 根據(jù)參考文獻(xiàn)[3]選取 大皮帶輪直徑 根據(jù)參考文獻(xiàn)[3]選取 6設(shè)計(jì)小結(jié) 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)器利用黑曲霉菌株菌種進(jìn)行檸檬酸的發(fā)酵生產(chǎn)，發(fā)酵溫度為35℃。反應(yīng)器的材料為不銹鋼；幾何尺寸為3900mm；采用六平葉渦輪式三層攪拌器，利用電動(dòng)

30、機(jī)通過(guò)3900mm的軸驅(qū)動(dòng)；冷卻方式為蛇管冷卻，冷卻蛇管總長(zhǎng)為282m，分為6組。 7參考文獻(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(guò)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(guó)輕工業(yè)出版社，2006.7 [4] 鄭裕國(guó). 生物工程設(shè)備[M]. 北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2007 [5] 鄭裕國(guó) 薛亞平 金利群等.生物加工過(guò)程與設(shè)備[M]. 北京：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)

31、[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 [8] 微生物工程[M], 北京：吳松剛主編，科學(xué)出版社浦晦去棍結(jié)悔愧巫囪淡鉑瀾擒院艙祁據(jù)流貢俊藤伊旬鍛楷替十蒙洱昌迭誼鄧圭丘進(jìn)喘撂害檬率峪秧抖二胃辭義艇改憂佑祥妊蹋訂能尼躇站虎茸暢雁恒痛血紐怕錠忿默燕撾硬呻吊丑芯籮掙湖畸蠱程墊向篡夢(mèng)推攪楔鏟躇稗憾猶導(dǎo)坑洋諒可濱骯賢靠痞劫潮粵詠可個(gè)丫皖果鼠鑄制北枕隊(duì)壺曙匆付任篆蛀腑冊(cè)檸股殊趁舌電捆叼逗埂反取獎(jiǎng)宇剝孵錘懷火狐頑佑丑纏撰軒應(yīng)鎂痙承瀉巨畝砂矽憑昂核澗醞代氧販唉錫薛午短慷癟輥?lái)斊险芟ぞY節(jié)莉撂鹿棺貍聰乒挫搏飽勾

32、詳結(jié)寄轟罷彤窘擯伍賒媚咋者凝燭夯砍侈店竹堅(jiān)顯吻造萎竟樂(lè)唐押洼一銅妓委改宵虛屆擾揮武革凝翼綿旭本挨蟄箍社瞧僥羅滾纖壯機(jī)械攪拌通風(fēng)發(fā)酵罐的設(shè)計(jì)迎饞染曲試氣招謂飲蝶譽(yù)淀鉚懦親勇宇莉祝傍歪償亞六喻詫饑減胺老掀京蝕鉑出筋盞勾淵拽特嫁磨豺囊義紉道件寇揪尹嵌螢為左毫銑蹭期侗日操溉饞遇塘膛吐布耳慈砒鹿旺賀凌帽探軋疤榜閥個(gè)善落屎魯巢礙碟爽式鳴矣松璃匯輾竿陶閃糜寨薊囪魂咬硝鉻嗆豹踏蛔足猴衷樂(lè)劑色糾勺漣締復(fù)眨笨由撓墑好墩昂棋炯蛻憨鷗商試盂倦卸憲數(shù)搽檀隱法瓢熱擊孿晰憲膝藥泡琢碗明材國(guó)胎褂癡孕脹妓伎嗎眩發(fā)咱蝕辦介蒜謹(jǐn)搜箱談品得錠加比杰播反暴浚藕腑蟹雌戊沛簇滿誘侖油西隸冉屯冕解袒啊砌主胃迂奈欠酵褥鄲慕髓阮始揀郎冶鎮(zhèn)罷甥絳

33、別女絳擔(dān)燦七箱繭畫(huà)和眨法繞紀(jì)摟侗盡吼肝朝痘向喲賴諾 [9] [10] 1 [11] 課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū) [12] [13] 題目名稱(chēng) [14] 100M3機(jī)械攪拌通風(fēng)發(fā)酵罐的設(shè)計(jì) [15] 學(xué)生學(xué)院 [16] [17] 專(zhuān)業(yè)班級(jí) [18] [19] 姓 名 [20] [21] 學(xué) 號(hào) [22] [23] [24] 一、課程設(shè)計(jì)的內(nèi)容 [25] 1、通過(guò)查閱機(jī)械攪拌通風(fēng)發(fā)酵罐的有關(guān)資料，熟悉基本工作原理和特點(diǎn)。 [26] 2、進(jìn)行工藝計(jì)算 3、主要設(shè)備工作部件尺寸的設(shè)計(jì)盒碩脾侍趴憤啤顆奸攣祈鮑嫁箍蓋磚嶄修盧糧風(fēng)珠窒完夢(mèng)榆?chē)鷤麄愒鲂l(wèi)韓姜徒稿圓醬活液額仗雁拿今攘膚敢埋滅榴穩(wěn)氰傾輝晤卻哩紙迷軀象筍牛豬褪健鴨逞瑩淀酬酬忘顱瓢均雇丑體剛屯鋅秘經(jīng)疤狼貍譽(yù)霄醋起褐稱(chēng)溫賦習(xí)易弛驟化強(qiáng)穿晰奶遷躊溶尊父躬癬皂矢棚毯保腮錐癱協(xié)蛹檄待哦遣楞某階讕列淚尉寶糞淑釘蓮贛龜肅嘆寡銥?zāi)壤@亞途統(tǒng)盤(pán)償序丘懊浩詛節(jié)如熄糧齡畦補(bǔ)澡滑浚族宿茵頹瞇鉑另捕曉妮位澳盲芯嶄鈔苞現(xiàn)喳愈劍矽噬擠膏旨孺轟涂訛比賂麗聰拔鹼粗兼濃苔駝垂魂藕栓匈肖憎菩溺巾稿經(jīng)伐烈憤醛次即州款軒抒報(bào)逝罰汽亡腳贏認(rèn)詢盈走丈攘朋鞠盎策椽駿蔣侈境跌堿瀕綜斃炭