氣生循環(huán)式發(fā)酵罐設(shè)計

1、武漢科技大學 課程設(shè)計題目：200t內(nèi)循環(huán)氣升式生物發(fā)酵罐 - 17 -目 錄一、緒論- 1 -二、設(shè)計任務- 2 -三、反應器基本設(shè)計參數(shù)設(shè)計- 5 -（一）液體噴射循環(huán)反應器基本設(shè)計參數(shù)- 5 -（二）液體噴射循環(huán)反應器的循環(huán)阻力- 7 -（三）驅(qū)動循環(huán)的功率和效率- 8 -四、設(shè)備工藝結(jié)構(gòu)計算- 8 -五輔助設(shè)備設(shè)計選型- 12 -六、熱量衡算- 14 -七、設(shè)計數(shù)據(jù)- 15 -八、設(shè)計總結(jié)- 15 -參考文獻- 16 -一、 緒論1. 發(fā)酵工程課程設(shè)計的目的和要求課程設(shè)計是發(fā)酵工程課程的一個總結(jié)性教學環(huán)節(jié)，是培養(yǎng)學生綜合運用本門課程及有關(guān)選修課程的基本知識去解決某一設(shè)計任務的一次訓練，

2、也是生物工程專業(yè)學生必備的能力。特別在現(xiàn)在生物發(fā)酵產(chǎn)業(yè)日趨擴大，在國民經(jīng)濟中的迅速發(fā)展且越來越受到親睞，加之現(xiàn)在能源危機，作為一個好的發(fā)酵工廠設(shè)計師必須要有很好的課程設(shè)計的能力，而教學計劃中的課程起著培養(yǎng)學生獨立工作和課程設(shè)計能力的重要作用。 課程設(shè)計不同于平時的作業(yè)，在設(shè)計中需要學生自己做出決策，即自己確定方案，選擇流程，查取資料，進行過程和設(shè)備計算，并要對自己的選擇做出論證和核算，經(jīng)過反復的分析比較，擇優(yōu)選定最理想的方案和合理的設(shè)計。所以，課程設(shè)計是培養(yǎng)學生獨立工作能力的有益實踐。 通過課程設(shè)計,學生應該注重以下幾個能力的訓練和培養(yǎng)： 1. 查閱資料，選用公式和搜集數(shù)據(jù)(包括從已發(fā)表的文獻

3、中和從生產(chǎn)現(xiàn)場中搜集)的能力； 2. 樹立既考慮技術(shù)上的先進性與可行性，又考慮經(jīng)濟上的合理性，并注意到操作時的勞動條件和環(huán)境保護的正確設(shè)計思想，在這種設(shè)計思想的指導下去分析和解決實際問題的能力； 3. 迅速準確的進行工程計算的能力； 4. 用簡潔的文字，清晰的圖表來表達自己設(shè)計思想的能力。2.發(fā)酵工程課程設(shè)計的內(nèi)容和步驟 （一）課程設(shè)計的基本內(nèi)容 1. 設(shè)計方案簡介 對給定或選定的工藝流程，主要的設(shè)備型式進行簡要的論述； 2. 主要設(shè)備的工藝設(shè)計計算 包括工藝參數(shù)的選定、物料衡算、熱量衡算、設(shè)備的工藝尺寸計算及結(jié)構(gòu)設(shè)計等； 3. 典型輔助設(shè)備的選型和計算 包括典型輔助設(shè)備的主要工藝尺寸計算和設(shè)

4、備型號規(guī)格的選定； 4. 帶控制點的工藝流程簡圖 以單線圖的形式繪制，標出主體設(shè)備和輔助設(shè)備的物料流向、物流量、能流量和主要化工參數(shù)測量點； 5. 主體設(shè)備工藝條件圖 圖面上應包括設(shè)備的主要工藝尺寸，技術(shù)特性表和接管表；完整的課程設(shè)計由說明書和圖紙兩部分組成。說明書是設(shè)計的書面總結(jié)，也是后續(xù)設(shè)計工作的主要依據(jù)。 （二）課程設(shè)計的步驟 1. 確定設(shè)計任務； 2. 閱讀指導書和查閱資料； 3. 現(xiàn)場調(diào)查； 4. 設(shè)計計算，繪圖和編寫說明書；5. 考核和答辯。3.帶控制點的工藝流程圖的繪制 帶控制點的工藝流程圖是一種示意性的圖樣,它以形象的圖形、符號、代號表示出化工設(shè)備、管路、附件和儀表自控等，借以

5、表達出一個生產(chǎn)中物料及能量的變化始末。4.主體設(shè)備工藝條件圖主體設(shè)備是指在每個單元操作中處于核心地位的關(guān)鍵設(shè)備，如傳熱中的換熱器，蒸發(fā)中的蒸發(fā)器，蒸餾和吸收中的塔設(shè)備(板式塔和填料塔)，干燥中的干燥器等。一般，主體設(shè)備在不同單元操作中是不同的，即使同一設(shè)備在不同單元操作中其作用也不相同，如某一設(shè)備在某個單元操作中為主體設(shè)備，而在另一單元操作中就可變?yōu)檩o助設(shè)備。例如，換熱器在傳熱中為主體設(shè)備，而在精餾或干燥操作中就變?yōu)檩o助設(shè)備。泵、壓縮機等也有類似情況。主體設(shè)備工藝條件圖是將設(shè)備的結(jié)構(gòu)設(shè)計和工藝尺寸的計算結(jié)果用一張總圖表示出來。圖面上應包括如下內(nèi)容:1. 設(shè)備圖形 指主要尺寸(外形尺寸、結(jié)構(gòu)尺寸

6、、連接尺寸)、接管、人孔等；2. 技術(shù)特性 指裝置的用途、生產(chǎn)能力、最大允許壓強、最高介質(zhì)溫度、介質(zhì)的毒性和爆炸危險性；3. 設(shè)備組成一覽表 注明組成設(shè)備的各部件的名稱等。應予以指出，以上設(shè)計全過程統(tǒng)稱為設(shè)備的工藝設(shè)計。完整的設(shè)備設(shè)計，應在上述工藝設(shè)計基礎(chǔ)上再進行機械強度設(shè)計，最后提供可供加工制造的施工圖。這一環(huán)節(jié)在高等院校的教學中，屬于化工機械專業(yè)中的專業(yè)課程，在設(shè)計部門則屬于機械設(shè)計組的職責。二、 設(shè)計任務1.設(shè)計任務 以葡萄糖發(fā)酵酒精為例，設(shè)計一200t內(nèi)循環(huán)氣升式生物酒精發(fā)酵罐。設(shè)計包括設(shè)計說明書一份，設(shè)備裝配圖一張。2.設(shè)計任務說明 氣升式生物反應器是應用較廣泛的一類無機械攪拌式的生

7、物反應器。氣升式生物反應器是在鼓泡塔反應器的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，它是利用空氣的噴射功能和流體重度差造成反應液循環(huán)流動，來實現(xiàn)流體攪拌、混合和傳氧。氣升式發(fā)酵罐是最為組要和常見的氣升式生物反應器，發(fā)酵罐分為上升管和下降管，含氣量高的發(fā)酵液上升，含氣量低的發(fā)酵液下降，壓力表推動發(fā)酵液的罐內(nèi)循環(huán)。上升管和下降管裝置在罐外，稱為外循環(huán)；裝置在罐內(nèi)，稱為內(nèi)循環(huán)。氣升式發(fā)酵罐具有結(jié)構(gòu)簡單，易于清洗維修，不易染菌，能耗低、溶氧效率高，安裝維修方便等特點。氣升式發(fā)酵罐有帶升發(fā)酵罐、空氣提升式發(fā)酵罐、氣升及外循環(huán)發(fā)酵罐、氣升環(huán)流發(fā)酵罐等型式。目前中國生產(chǎn)的產(chǎn)品有玻璃氣升罐（cfqs）、不銹鋼氣升罐（cuqs）兩類

8、，玻璃氣升罐的體積為15l、10l、15l；不銹鋼氣升罐體積為0.005150kl，高徑比310。是適合培養(yǎng)微生物細胞生物量的反應器，也可用于一些對溶氧要求不高的微生物代謝反應，近幾年也用于酒精等厭氧發(fā)酵。氣升式發(fā)酵罐結(jié)構(gòu)形式有內(nèi)循環(huán)、外循環(huán)、氣體環(huán)流、篩板、塔式等。2.1氣升式發(fā)酵罐特點氣升式發(fā)酵罐結(jié)構(gòu)簡單，節(jié)省動力，操作維修方便，雜菌污染機會少，裝料系數(shù)高（80%90%）,氧的傳質(zhì)系數(shù)高，可用于高濃度培養(yǎng)。例如，噴射式環(huán)流發(fā)酵罐與機械攪拌式發(fā)酵罐在同樣的能耗下，樣的傳遞速度高得多。其具體特點如下：（1）反應溶液分布均勻：氣液固三相的均勻混合與溶液成分的混合分散良好是生物反應器的普遍要求，因

9、其流動混合與停留時間分布均受到影響。對許多間歇或連續(xù)加料的通氣發(fā)酵，基質(zhì)和溶氧盡可能均勻分散，以保證其基質(zhì)在發(fā)酵罐內(nèi)各處的濃度都落在0.1%1%范圍內(nèi)，溶氧為10%30%。這對需氧生物細胞生長和產(chǎn)物生成有利。此外還需要避免發(fā)酵罐液面生成穩(wěn)定的泡沫層，以免生物細胞聚集與上而受損害甚至死亡。還有培養(yǎng)基成分尤其是有淀粉類易沉降的顆粒物料，更應能懸浮分散。氣升環(huán)流反應器能很好的滿足這些要求。（2）較高的溶氧速率和溶氧效率：氣升式反應器有較高的氣含率和比氣液接觸介面，因而有高傳質(zhì)速率和溶氧效率，體積溶氧效率通常比機械攪拌罐高，kla可達2000h-1，且溶氧功耗相對較低。例如一臺25m3的alr，溶氧速

10、率28kg/(m3.h)，效率達12kg(o2)/(kw.h).（3）剪切力小，對生物細胞損傷?。河捎跉馍椒磻鳑]有機械攪拌葉輪，故對細胞的剪切損傷可減至最低，尤其適合植物細胞和組織培養(yǎng)。（4）傳熱良好：好氣發(fā)酵罐產(chǎn)生大量發(fā)酵熱，如酵母培養(yǎng)旺盛是發(fā)酵液高達3.04.8105kj/(m3.h),而傳熱溫差則只有幾度（）尤其夏季，若使用非冷凍水，則只要310左右，股需要很大換熱面積與傳熱系數(shù)。氣升式生物反應器因液體綜合循環(huán)效率高，同時便于在外循環(huán)管路上加裝換熱器，以保證除去發(fā)酵熱控制適宜的發(fā)酵溫度，即所謂的具有外循環(huán)冷卻的氣升式發(fā)酵罐。（5）結(jié)構(gòu)簡單，易于加工制造：氣升式反應罐內(nèi)無機械攪拌器，故

11、不需安裝結(jié)構(gòu)復雜的攪拌系統(tǒng)，密封也容易保證，故加工制造方便，設(shè)備投資低。故發(fā)大設(shè)計制造大型和超大型發(fā)酵反應器也已實現(xiàn)，如國際上著名的ici壓力循環(huán)發(fā)酵罐體積達3000m3另一種“biohch”也達 3000m3以上。更大的反應器如鼓泡塔是”bayer ag”反應器體積達13000m3目前用于生化廢水處理。（6）操作和維修方便：因氣升式發(fā)酵罐無機械攪拌系統(tǒng)，故結(jié)構(gòu)簡單，能耗低，操作方便，特別是不易發(fā)生機械攪拌軸封容易出現(xiàn)滲漏染菌問題；另外因無機械攪拌產(chǎn)熱，故發(fā)酵總熱量較低，便于熱冷卻系統(tǒng)的裝設(shè)。此外，氣升式發(fā)酵罐設(shè)計技術(shù)已成熟，易于放大放大設(shè)計和模擬。2.2氣升式發(fā)酵罐的類型及原理（1）帶升式發(fā)

12、酵罐帶升式發(fā)酵罐的特點是：結(jié)構(gòu)簡單，冷卻面積??；不需要交半設(shè)備，節(jié)省動力月50%；裝料系數(shù)達80%90%；維修操作及清洗簡便，減少雜菌污染。帶升式發(fā)酵罐的工作原理：其主要工作原理是在管外裝置上升罐，上升罐兩端與罐底及上部相連接，構(gòu)成一個循環(huán)體系。在上升管的下部裝置空氣噴嘴，空氣以250300m/s的高速噴入上升管，使空氣分割細碎，與上升罐的發(fā)酵液密切接觸。由于上升罐內(nèi)部發(fā)酵液密度相對較小，加上壓縮空氣的功能，使液體上升，罐內(nèi)液體下降進入上升管，形成反復循環(huán)，有內(nèi)循環(huán)（圖1中a）和外循環(huán)（圖1中b）兩種。（2）氣升及外循環(huán)發(fā)酵罐 其原理是：空氣從罐底內(nèi)進入，利用氣體分布器使空氣分散與液體充分混合

13、上升，經(jīng)帶升官回流返回罐的底部，下部的發(fā)酵液經(jīng)循環(huán)泵熱交換器送至灌頂?shù)膰娏芷鲊娏芷髌鹣葑饔谩＿@種罐適用于石蠟為原料的發(fā)酵。罐內(nèi)壓力可維持500kpa。樣的傳遞系數(shù)較高，可用于高濃度培養(yǎng)，菌體質(zhì)量分數(shù)可達6%以上。圖1 帶升式發(fā)酵罐1人孔；2視鏡；3空氣管；4上升管；5冷卻器；6單向閥門；7空氣噴嘴；8帶升管；9罐體;（3）氣升環(huán)流發(fā)酵罐氣升環(huán)流發(fā)酵罐的形式較多，常用的有高位發(fā)酵罐、低位發(fā)酵罐及壓力發(fā)酵罐幾種。罐的結(jié)構(gòu)簡單，易于放大，罐的高度增大可以提高樣的傳遞系數(shù)增大對流體的驅(qū)動力，驅(qū)動力的調(diào)節(jié)是通過氣體的流量控制的。具有外循環(huán)冷卻的氣升環(huán)流式發(fā)酵罐，通氣管與罐底的距離是通氣管直徑的0.51

14、.5倍氣體經(jīng)多空管送入罐內(nèi)，多空板之下是氣液分離帶，此處回流培養(yǎng)液的泡氣率降至10%以下。從罐底引出培養(yǎng)液，用離心泵送到熱交換器后從上部回流入罐內(nèi)。franckowaik氣升環(huán)流發(fā)酵罐，在發(fā)酵罐內(nèi)裝有多個圓筒，部分作為冷卻管，部分作為通氣管。通氣管底部設(shè)多孔板使進入的空氣分散；培養(yǎng)液沿通氣管上升，在管外空間下降。罐的高徑比比較小，可節(jié)省空氣的壓縮動力。上升管與下降管總截面積之比為0.52，最好在0.81.2范圍。對于培養(yǎng)植物或動物細胞，要求沒有高度的剪切力，防止對細胞傷害，設(shè)備對培養(yǎng)基應能充分攪動均勻分散。細胞培養(yǎng)多采用氣升環(huán)流式。氣體從轉(zhuǎn)軸通入，由底部的環(huán)形吹泡管噴出，向上與培養(yǎng)液均勻接觸后

15、由上部排出。氣流的氣泡與培養(yǎng)基充分混合，有旋轉(zhuǎn)地推進口排出，向下流動至下部，被旋轉(zhuǎn)的推進器吸入后排出，形成環(huán)流。設(shè)備對供氣、氧、氮、二氧化碳均能控制。設(shè)備特點是低轉(zhuǎn)速高溶氧。（4）塔式發(fā)酵罐 塔式發(fā)酵罐又稱空氣攪拌高位發(fā)酵罐，此類發(fā)酵罐的用途較多，已獲得推廣使用。發(fā)酵罐特點是：罐身高。中國土霉素等生產(chǎn)用的設(shè)備，高徑比約為7，罐內(nèi)裝有導流筒。由于液位高，空氣利用率高，節(jié)省空氣約50%，節(jié)省動力約30%；設(shè)備簡單，不用電機攪拌，但底部有沉淀物，溫度高時較難降溫。塔式發(fā)酵罐適用于多級連續(xù)發(fā)酵。有的多級連續(xù)發(fā)酵器具有10多層篩板，用于微生物產(chǎn)水楊酸的培養(yǎng)。在實驗室中對金霉素發(fā)酵進行錯流多級半連續(xù)發(fā)酵試

16、驗，定期以新培養(yǎng)基置換發(fā)酵液，并補充新的種子培養(yǎng)液。實驗結(jié)果認為可防止菌絲的衰老和野生菌的產(chǎn)生，連續(xù)發(fā)酵800h后，效價仍能穩(wěn)定在一定水品。2.3氣升式發(fā)酵罐的應用氣升式反應器在單細胞蛋白的生產(chǎn)和污水處理中用得最多，也廣泛用于植物細胞和動物細胞的培養(yǎng)，也有用于其他微生物發(fā)酵的。用于污水處理的氣升式豎井循環(huán)反應器已有100m到300m深的規(guī)模。這類反應器實際上是外循環(huán)反應器，一個豎井作為上升管，另一個豎井作為下降管，由于裝液很深，在上升管底部通氣促使循環(huán)能耗太大，因此希望在下降豎井內(nèi)用噴嘴向下噴入氣液混合物以維持循環(huán)，但此動力不足以啟動循環(huán)，因此在開車時，先由上升管通氣，進入循環(huán)后在慢慢轉(zhuǎn)換成下

17、降管的通氣，理想狀況是達到穩(wěn)定操作時只需向降液豎井通氣。內(nèi)循環(huán)氣升式反應器以用于酒精發(fā)酵中。壓縮的co2從底部鼓泡進入反應器內(nèi)，在反應器頂和揮發(fā)的乙醇一起排出?；旌蠚饨?jīng)壓縮冷凝，乙醇氣體在高壓冷凝下與co2分離，變成液體排出冷凝系統(tǒng)后收集，以減少產(chǎn)物抑制，高壓co2返回反應器入口。在下降管內(nèi)，沉降下來的細胞被收集返回上升管，保持高細胞密度，以提高反應器發(fā)酵速率。用通常的發(fā)酵罐，產(chǎn)物流中的已醇含量約為14%（體積分數(shù)），用而這樣的反應器，包括冷凝收集的乙醇，總出口乙醇含量可達到20%。koning和schugerl曾將氣升式反應器用于青霉素的發(fā)酵，實驗規(guī)模為：反應器的通氣管高280cm，直徑20

18、cm，外循環(huán)管5cm,。菌體以顆粒狀存在，在非優(yōu)化的條件下，由于菌密度降低，青霉素的絕對產(chǎn)量降低35%，但是單位功率產(chǎn)生的青霉素產(chǎn)量大大提高，放罐時發(fā)酵液易于分離，因此認為用氣升式反應器是一種更經(jīng)濟的生產(chǎn)青霉素的方法。氣升式生物反應器不適合用于表面活性劑的生產(chǎn)，因為氣升式反應器的剪切力不足以更新表面活性劑微囊的表面。也不適合高粘度的非牛頓型流體反應體系。三、 反應器基本設(shè)計參數(shù)設(shè)計本設(shè)計為氣液混合式噴嘴循環(huán)反應器，基本參數(shù)有以下幾種。（一）液體噴射循環(huán)反應器基本設(shè)計參數(shù)一般狀況下葡萄糖的濃度為20%，則此發(fā)酵液密度. 反應液的體積為 取反應器高徑比 則 ，帶入,求得反應器直徑dt與發(fā)酵液高h：

19、 反應液質(zhì)量氣升式反應器液體在循環(huán)管內(nèi)的流速一般為為，在這里我們?nèi)∫后w在循環(huán)管內(nèi)的流速 .取導流管（內(nèi)筒）直徑dr與反應器直徑dt之比：，則 .管內(nèi)平均質(zhì)量流為.設(shè)發(fā)酵液進出口質(zhì)量流率，噴嘴直徑0.5m. 循環(huán)比.而，所以,帶入，即噴嘴中流體流速為. 平均循環(huán)速度 . 循環(huán)空速. 平均循環(huán)時間 平均停留時間 平均噴嘴出口液體流速 噴嘴雷諾數(shù)由文獻20c下葡萄糖的運動粘度 . 噴嘴處的運動粘度 .則噴嘴處雷諾數(shù). 平均循環(huán)雷諾數(shù) 雷諾數(shù)之比.（二）液體噴射循環(huán)反應器的循環(huán)阻力阻力數(shù)：，其中是液體循環(huán)所引起的阻力。.（三）驅(qū)動循環(huán)的功率和效率 滿足條件必須大于，則產(chǎn)生循環(huán)的效率.四、設(shè)備工藝結(jié)構(gòu)計

20、算1.發(fā)酵罐直徑根據(jù)前面的計算結(jié)果，發(fā)酵罐的直徑為。2發(fā)酵罐總高封頭及氣液分離區(qū)總高高取 ，則發(fā)酵罐總高為：.3發(fā)酵罐的材料發(fā)酵罐置于露天環(huán)境，要進行良好的保溫，以降低生產(chǎn)中的耗冷量，所用保溫材料要求熱導率低，密度小，吸水率低，不易燃燒。聚苯乙烯泡沫塑料是最佳絕緣材料，但價格較高，聚苯胺樹脂價格較便宜，可現(xiàn)場發(fā)泡噴涂，施工方便，但易燃。兩種材料的保溫厚度為15-20cm，膨脹珍珠巖因易吸水，保溫性能要差一些，但價格低廉，使用厚度為20-25cm為宜，結(jié)合本設(shè)計實際情況，綜合考慮選價格中等的聚酰胺樹脂作為保溫材料。保溫材料外部設(shè)防護層，采用瓦楞型板材，罐體采用型號為0cr18ni9的不銹鋼。4橢

21、圓封頭的設(shè)計常見的上封頭有球冠形封頭、半球形封頭、蝶形封頭、橢圓形封頭，由于橢圓部分經(jīng)線曲率平滑連續(xù)，故封頭中盈利分布計較均勻，另外橢圓形封頭深度較半球形封頭小得多，易于沖壓成形，故本設(shè)計采用橢圓形封頭。4.1設(shè)計參數(shù)的確定（1）設(shè)計壓力p設(shè)計壓力是指發(fā)酵罐頂部的最高工作壓力，與相應的設(shè)計溫度一起作為設(shè)計載荷條件，其值不得低于工作壓力。本設(shè)計發(fā)酵罐上裝有安全閥，考慮到安全閥開啟動作的滯后，容器不能及時泄壓，設(shè)計壓力p不能低于安全閥的開啟壓力，通常設(shè)計壓力為安全閥開啟壓力的1.05-1.1倍，本設(shè)計采用設(shè)計壓力為安全閥開啟壓力的1.1倍。本設(shè)計采用一罐法發(fā)酵工藝發(fā)酵，在發(fā)酵過程中去安全閥的最大開

22、啟壓力為0.16mpa。則設(shè)計壓力p=1.10.16=0.176mpa（2）設(shè)計溫度設(shè)計溫度是指容器在正常工作情況下，在相應的設(shè)計壓力下，設(shè)定的受壓元件的金屬溫度，它用于確定材料的許用應力，本設(shè)計發(fā)酵罐最高的工作溫度為16，為安全起見，考慮到發(fā)酵罐有保溫和保冷措施，及一定的安全性。設(shè)計溫度取18。（3）許用應力許用應力是容器殼體、封頭等受壓元件的材料允許的最高強度。本設(shè)計選用的材料為不銹鋼0cr18ni9型號，查表知其許用應力為137mpa。（4）焊接接頭系數(shù)通過焊接制成的容器，其焊縫的強度比較薄弱，為了補償焊接時可能出現(xiàn)的焊接缺陷對容器強度的影響，引入了焊接接頭系數(shù)，它反映了由于焊接連接時材

23、料強度的削弱程度，本設(shè)計采用焊接方式為雙面角焊接，全部無損探傷，故焊接系數(shù)為1。（5）厚度附加量按公式計算得到的容器厚度，不僅要滿足強度和剛度要求，而且還要根據(jù)實際情況加入一定的厚度附加量c。c=c1+c2式中 c1厚度負偏差，c2腐蝕裕量本設(shè)計取c1=0.3mm，c2=1mm，故c=1.3mm。4.2橢圓封頭厚度的計算 式中：計算厚度 k形狀系數(shù)，此處選標準橢圓形封頭，故為1。 設(shè)計溫度下材料的許用應力，又由材料0cr18ni9查表得t=137mpa。 焊接接頭系數(shù)，=1.則 =2.06mm設(shè)計厚度d=+c=2.06+1.3=3.36mm，圓整至4mm。即名義厚度n=4mm。又由于標準橢圓形

24、封頭的厚度不小于0.15%di，0.15%di=32000.15%=4.8mmn=4mm，（注：為簡化計算，取加工減薄量為0）故取厚度為4.8mm，圓整至5mm。 4.3橢圓封頭強度校核（1）：壓力校核最大允許工作壓力：pw=式中封頭的有效厚度=-c=5-1.3=3.7mm，故pw=0.32mpapc=0.176mpa(設(shè)計壓力)故壓力校核符合要求。（2）：應力校核: 式中p試驗壓力，本處取最大工作壓力pw試驗壓力下的許用應力所以=57.2mpa0.307mpa(設(shè)計壓力)（2）：應力校核 =pdi+(-c)/2(-c) =0.3073200+(5-1.3)/2(5-1.3)=131mpa2m

25、時，幾乎不產(chǎn)生循環(huán)，罐內(nèi)液面與上升罐內(nèi)液面相平時，效率最高，所以罐內(nèi)液面不允許低于上升管中心線0.5m，也不允許超過1.6m。因此：設(shè)計，并且上升管處于發(fā)酵罐中央。噴嘴直徑，處于發(fā)酵罐中央，噴口離罐底為1.5m六、熱量衡算 冷卻面積計算 總發(fā)酵熱 .假定發(fā)酵時間為60h，主發(fā)酵溫度為=32c,冷卻水進出口溫度分別為取， 所以冷卻面積平均溫度，七、設(shè)計數(shù)據(jù)表1 氣升式酒精發(fā)酵罐設(shè)計基本參數(shù)項目數(shù)據(jù)項目數(shù)據(jù)發(fā)酵罐直徑dt(m)3上升管直徑dr（m）2.55發(fā)酵罐體積vr(m3)200上升管高度he（m）22發(fā)酵罐處理量(噸)200噴嘴直徑d1（m）0.5發(fā)酵液高度h(m)24循環(huán)比3發(fā)酵罐高徑比s8八、設(shè)計總結(jié)通過本次課程設(shè)計，我對氣升式生物反應器有了一個更深的認識，在完成課程設(shè)計要求的同時，也學會了許多知識，鍛煉了自己課程設(shè)計、查閱文獻、獨立思考以及利用auto cad繪圖等各方面的能力。從設(shè)計的過程中，我也認識到了自己的許多不足。通過課程設(shè)計，我清楚的認識到理論與實際之間還是有很大差距的，理論知識學的好不一