機械攪拌通風(fēng)發(fā)酵罐設(shè)計方案

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201 設(shè)計方案的擬定我設(shè)計的是一臺200m3機械攪拌通風(fēng)發(fā)酵罐,發(fā)酵生產(chǎn)有機酸。設(shè)計基

2、本依據(jù)（1）、機械攪拌生物反應(yīng)器的型式通用式機械攪拌生物反應(yīng)器，其主要結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)如下：高徑比：h/d=1.7-4.0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)怔所碳硼饅帝隊胞菩窿衷囊刪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

3、接巾啟昏氣素瘡勉暴筐淫扼填洞豹砒孕驗撐倒拯恕傈疚橫淡陛財舅村抬掏塊速藉冗脂賊喊駱鑼章智機械攪拌通風(fēng)發(fā)酵罐設(shè)計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

4、涵對漂澇雌倉尚桑淌咽呻拎1 設(shè)計方案的擬定我設(shè)計的是一臺200m3機械攪拌通風(fēng)發(fā)酵罐,發(fā)酵生產(chǎn)有機酸。設(shè)計基本依據(jù)（1）、機械攪拌生物反應(yīng)器的型式通用式機械攪拌生物反應(yīng)器，其主要結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)如下：高徑比：h/d=1.7-4.0攪拌器：六彎葉渦輪攪拌器,di:di:l:b=20:15:5:4攪拌器直徑：di=d/3攪拌器間距：s=（0.95-1.05）d最下一組攪拌器與罐底的距離：c=（0.8-1.0）d擋板寬度：b=0.1d，當(dāng)采用列管式冷卻時，可用列管冷卻代替擋板（2）、反應(yīng)器用途用于有機酸生產(chǎn)的各級種子罐或發(fā)酵罐，有關(guān)設(shè)計參數(shù)如下：裝料系數(shù)：種子罐0.50-0.65 發(fā)酵罐0.65-0.8發(fā)酵

5、液物性參數(shù)：密度1080kg/m3 粘度2.0×10-3n.s/m2 導(dǎo)熱系數(shù)0.621w/m. 比熱4.174kj/kg.高峰期發(fā)酵熱3-3.5×104kj/h.m3溶氧系數(shù)：種子罐5-7×10-6molo2/ml.min.atm 發(fā)酵罐6-9×10-6molo2/ml.min.atm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)計壓力罐內(nèi)0.4mpa；夾套0.25 mpa發(fā)酵罐

6、主要由罐體和冷卻列管，以及攪拌裝置，傳動裝置,軸封裝置，人孔和其它的一些附件組成。這次設(shè)計就是要對200m3通風(fēng)發(fā)酵罐的幾何尺寸進行計算；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、冷卻方式等進行冷卻裝置的設(shè)計、計算；根據(jù)上面的一系列計算選擇適合的攪拌裝置，傳動裝置，和人孔等一些附件的確定,完成整個裝備圖，完成這次設(shè)計。這次設(shè)計包括一套圖樣，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)備的機械設(shè)計核心內(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

7、楚設(shè)計的思路和步驟表-發(fā)酵罐主要設(shè)計條件項目及代號參數(shù)及結(jié)果備注發(fā)酵產(chǎn)品有機酸工作壓力0.4mpa由任務(wù)書確定設(shè)計壓力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)書選取設(shè)計溫度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)計而定；傳動裝置是為為帶動攪拌裝置設(shè)置的，主要由電機

8、，減速器，聯(lián)軸器和傳動軸等組成；軸封裝置為動密封，一般采用機械密封或填料密封；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：設(shè)計條件給出的是發(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算出 罐體直徑d=3964mm，罐體總高度h=4d=4×3964=15855mm，查閱文獻(xiàn)【2】 ，當(dāng)公稱直徑d

9、n=4000mm時，標(biāo)準(zhǔn)橢圓封頭的曲面高度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=9.02m³，可得罐筒身高，hl=h-2hf=15855-2×1050=13755mm則此時，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=4×4140=16560mm，hl=h-2hf=16560-2×1050=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=(/4)d²hl+2vf，得v=207.4m

10、³210 m³攪拌葉直徑:di/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=1380mm3 罐體主要部件尺寸的設(shè)計計算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+c3c1-鋼板負(fù)偏差，其范圍為0.13-1.3，取c1=1mmc2-為腐蝕裕

11、量，單面腐蝕取1mm，雙面腐蝕取2mmc3-加工減薄量，對冷加工c3=0，熱加工封頭c3=s0×10%；取c3=0，代入上式c=1+2+0=3mmd罐體直徑（mm）p耐受壓強 (取0.4mpa) 焊縫系數(shù)，雙面焊取0.8 設(shè)計溫度下的許用應(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=988×16.56=16361.283.3 封頭壁厚計算，圓整取s2=18mmd罐體直徑（mm） p耐受壓強 (取0.4mpa)y開孔系

12、數(shù)，取2.3 焊縫系數(shù)，雙面焊取0.8 設(shè)計溫度下的許用應(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；攪動液體的循環(huán)量大，攪拌功率消耗也大；查閱文獻(xiàn)2可知200m³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=0.75×1380=1035mm，di/l=4,則葉長l= di/4=1380/4=345mm葉寬b= di/5=1380/5=276mm3.5人孔

13、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)計只設(shè)置了1個人孔，標(biāo)準(zhǔn)號為： 人孔rf（r·g）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 pn1.0 dn80 hgj501-86-173.6接口管以進料口為例計算，設(shè)發(fā)酵醪液流速為，2h 排盡。發(fā)酵罐裝料液體積：v1 =210×0.75=157.5物料體積流量q=v1/2=157.5/2×3600=0.02

14、2m³/s，則進料管截面積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，180×5mm。以排氣管為例計算如下：若壓縮空氣在0.4mpa以下，支管氣速為2025m/s，標(biāo)準(zhǔn)通風(fēng)比為0.20.4vvm，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= v1×0.4=157.5×0.4=63m³/min=1.05 m³/s利用氣態(tài)方程式計算工作狀態(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)管也是進料管，

15、故取兩者的大值。取d=185×5mm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算結(jié)果大，則相應(yīng)的流速低，則排料時間t=2×0.96=1.92h其他管道也是如此計算。3.6.1 管道接口 （采用法蘭接口）進料口：直徑180×5mm，開在封頭上，排料口：180×5mm，開在罐底；進氣口：180×5mm，開在封頭上；排氣口：180×5mm，開在封頭上；冷卻水進、出口：127×3mm，開在罐身；補料口：180×5mm，開在封頭上；取樣口：180×5mm，開在封頭

16、上；3.6.2 儀表接口溫度計；裝配式熱電阻溫度傳感器pt100型，d100mm，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：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，選用列管式冷卻裝置。4.2 裝液量 設(shè)計發(fā)酵罐裝料系數(shù)：取75%發(fā)酵罐裝料液體積：v1=210×75%=157.5m³不計算下封頭時的裝液體積：=157.5-9.02=148.48m³裝

17、液高度：單位時間傳熱量發(fā)酵熱×裝料量 即：q=q發(fā)×v1=3.5×104 ×157.5=5512500kj/h4.3 冷卻水耗量由實際情況選用進出口水溫為 、，則q單位時間傳熱量cp冷卻水的平均比熱，取4.186 kj/ (kg · ) t2-t1冷卻水進、出口溫度差 對數(shù)平均溫度差 ，由工藝條件知道=， t1冷卻水進口溫度t2冷卻水出口溫度 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=dl 冷卻列管總長度(m)： 冷卻水的流量w=164611.204/h則 取

18、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127×3mm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=2.5×0.121=0.3025m，列管與罐內(nèi)壁的最小間距為0.3m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4×0.3025×0.127=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

19、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)50m³罐，攪拌器直徑1.05，轉(zhuǎn)速n1=110r/min.以等p0/v為基準(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 np4.7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8001650 kg/m3

20、,本設(shè)計??；渦輪直徑（m）；5.2通氣攪拌功率pg的計算因為是非牛頓流體，所以用以下公式計算兩層攪拌輸入的功率（kw）渦輪轉(zhuǎn)速（r/min），渦輪直徑（m），1.38mq通氣量（），已知標(biāo)準(zhǔn)通風(fēng)比為0.20.4vvm。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 計算5.3電機及變速裝置選用根據(jù)攪拌功率選用電動機時，應(yīng)考慮傳動裝置的機械效率。攪拌軸功率軸封摩擦損失功率，一般為傳動機構(gòu)效率根據(jù)生產(chǎn)需要選擇三角皮帶電機。三角皮帶的效率是 0.92，滾動軸承的效率是 0.99，滑動軸承的效率是0.98，端面軸封摩擦損失功率為攪拌軸功率的 1%，則電機的功率6 附屬設(shè)備（1）空氣分

21、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=0.20.5ml/s）的設(shè)備，應(yīng)加環(huán)形或直管型空氣分布器；而對通氣量大的發(fā)酵罐，則使用單管進風(fēng)，由于進風(fēng)速度高，又有渦輪板阻擋，葉輪打碎、溶氧是沒有問題的。本罐使用單管進風(fēng)，風(fēng)管直徑計算見接口管設(shè)計。（2）密封方式：本罐采用雙端面機械密封方式，處理軸與罐的動靜問題。（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75m³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)計選用裙式支座

22、。7 自我評價在此次課程設(shè)計中，我設(shè)計了機械通風(fēng)發(fā)酵罐，該反應(yīng)器用于有機酸的生產(chǎn)，發(fā)酵溫度為33c，反應(yīng)器的材料為16mnr鋼；采用渦輪六彎葉式三層攪拌器，利用160kw電動機通過120mm的軸驅(qū)動；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)計是以小組為單位，然后組員進行分工合作來查取資料、進行過程和設(shè)備的計算，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。通過本次設(shè)計，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，以及如何計算出主要設(shè)備及輔助設(shè)備的各項參數(shù)及數(shù)據(jù)，學(xué)會怎么設(shè)計機械通

23、風(fēng)反應(yīng)器，并學(xué)會一些基本的設(shè)計的步驟，以及認(rèn)真的態(tài)度。通過課程設(shè)計可以鞏固對主體設(shè)備圖的了解，以及學(xué)習(xí)如何用cad畫設(shè)備圖，并對cad有一定的了解和簡單的運用。對生物工程設(shè)備設(shè)計的有關(guān)步驟及相關(guān)內(nèi)容有一定的了解。通過本次設(shè)計熟悉了生物工程設(shè)備課程設(shè)計的流程，加深了對發(fā)酵設(shè)備的了解。在設(shè)計的過程培養(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，我還認(rèn)識到，組員之間一定要多溝通，多交流意見，要不然，一個人的能力再怎么強，在團體工作中也是不能夠出色完成設(shè)計任務(wù)。但由于本課程設(shè)計時間比較倉促，查閱文獻(xiàn)有限，本課程設(shè)計還不夠完善，不能夠進行有效可靠的計算。這次我的設(shè)計是由最開始的計算到數(shù)據(jù)的整理在到

24、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方恨少，真的不能臨時抱佛腳。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間內(nèi)完成本設(shè)計。 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，2003.92 潘紅良 赫俊文. 過程設(shè)備機械設(shè)計m. 杭州：華東理工大學(xué)出版社，2006.43 吳思芳. 發(fā)酵工廠工藝設(shè)計概論m. 北京：中國輕工業(yè)出版社，2006.74 鄭裕國. 生物工程設(shè)備m. 北京：化學(xué)工業(yè)出版社，20075 鄭裕國 薛亞平 金利

25、群等.生物加工過程與設(shè)備m. 北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2004.76 李功樣, 陳蘭英, 崔英德. 常用化工單元設(shè)備的設(shè)計m. 廣州：華南理工大學(xué)出版社，20067 陳英南, 劉玉蘭. 常用化工單元設(shè)備的設(shè)計m. 杭州：華東理工大學(xué)出版社，2005附錄：.符號說明p壓力，kpa ; q通風(fēng)量，m³/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、出口溫度，；d罐內(nèi)徑，mm； 流速，m/s;攪拌葉輪直徑，m; v1裝液體積，m³ 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);

26、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;.設(shè)計結(jié)果匯總表1 200m3發(fā)酵罐的幾何尺寸項目及代號參數(shù)及結(jié)果備注公稱體積200設(shè)計條件全體積210計算罐體直徑4140計算發(fā)酵罐總高16560計算發(fā)酵罐筒體高度14460計算攪拌葉直徑1380計算橢圓封頭短半軸長1000計算橢圓封頭直邊高度50計算底攪拌葉至封頭高度1380計算攪拌葉間距1380計算表2  發(fā)酵罐主要部件尺寸的設(shè)計計算結(jié)果項目及代號參數(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

27、厚10mm計算封頭壁厚18mm計算攪拌器類型六彎葉渦輪式攪拌器根據(jù)參考文獻(xiàn)3選取攪拌葉直徑1380mm計算攪拌器層數(shù)2由工藝條件確定人孔1個，標(biāo)準(zhǔn)號hg21522-1995根據(jù)參考文獻(xiàn)3選取視鏡2個，標(biāo)準(zhǔn)號hgj501-86-17根據(jù)參考文獻(xiàn)3選取進、排料口直徑180×5mm根據(jù)參考文獻(xiàn)3選取進、出氣口直徑180×5mm根據(jù)參考文獻(xiàn)3選取冷卻水進、出口直徑127×3mm由工藝條件確定補料口直徑180×5mm根據(jù)參考文獻(xiàn)3選取取樣口直徑180×5mm由工藝條件確定溫度計裝配式熱電阻溫度傳感器pt100型，d100mm壓力表液位計溶氧探頭ph探頭型

28、表3  200發(fā)酵罐冷卻裝置設(shè)計計算結(jié)果項目及代號參數(shù)及結(jié)果備注裝料系數(shù)75%由工藝條件確定裝料體積157.5m³計算裝料高度11.04m³計算總發(fā)酵熱5512500/h計算冷卻水耗量164611.204/h計算冷卻面積250.48計算冷卻列管總長度660m計算冷卻列管總高度11m計算列管組數(shù)4組由工藝條件確定每組列管數(shù)15根計算組內(nèi)列管排列方式轉(zhuǎn)角正三角形組間排列方式轉(zhuǎn)正正方形表4  發(fā)酵罐攪拌功率的設(shè)計計算結(jié)果項目及代號參數(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計算兩層攪拌器軸率181.72 kw通氣量3

29、.15×107ml/min由工藝條件確定通氣攪拌功率141.08 kw計算電機的功率159.64 kw計算電機的選擇型號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選取傳動裝置三角皮帶根據(jù)參考文獻(xiàn)3選取三角皮帶型號和根數(shù)d×6根根據(jù)參考文獻(xiàn)3選取小皮帶輪直徑300mm根據(jù)參考文獻(xiàn)3選取大皮帶輪直徑1100mm根據(jù)參考文獻(xiàn)3選取.設(shè)計任務(wù)書生物反應(yīng)工程與設(shè)備課程設(shè)計任務(wù)書機械攪拌生物反應(yīng)器設(shè)計一、課程教學(xué)目標(biāo)生物反應(yīng)工程與設(shè)備課程設(shè)計是生物工程專業(yè)一個重要的、綜合性的實踐教學(xué)環(huán)節(jié)，要求學(xué)生綜合運用所學(xué)知識如生化反應(yīng)工程

30、與生物工程設(shè)備課程來解決生化工程實際問題，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)計中，通過生化過程中應(yīng)用最為廣泛的設(shè)備，如機械攪拌發(fā)酵罐、氣升式發(fā)酵罐、動植物細(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)計實踐，對學(xué)生進行一次生化過程發(fā)酵設(shè)備設(shè)計的基本訓(xùn)練，使學(xué)生初步掌握發(fā)酵設(shè)備設(shè)計的基本步驟和主要方法，樹立正確的設(shè)計思想和實事求是，嚴(yán)肅負(fù)責(zé)的工作作風(fēng)，為今后從事實際設(shè)計工作打下基礎(chǔ)。二、課程設(shè)計題目（任選一）機械攪拌發(fā)酵罐： 25m3,50m3,75m3,100m3,150m3,200m3,500m3三、課程設(shè)計內(nèi)容：1、設(shè)備所擔(dān)負(fù)的工藝操作任務(wù)和工作性

31、質(zhì)，工作參數(shù)的確定。2、容積的計算，主要尺寸的確定，傳熱方式的選擇及傳熱面積的確定。3、動力消耗、設(shè)備結(jié)構(gòu)的工藝設(shè)計。四、課程設(shè)計的要求 課程設(shè)計的規(guī)模不同，其具體的設(shè)計項目也有所差別，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)計和計算 根據(jù)選定的方案和規(guī)定的任務(wù)進行物料衡算，熱量衡算，主體設(shè)備工藝尺寸計算和簡單的機械設(shè)計計算，匯總工藝計算結(jié)果。主要包括：（1）工藝設(shè)計設(shè)備結(jié)構(gòu)及主要尺寸的確定（d，h，hl，v，vl，di等）通風(fēng)量的計算攪拌功率計算及電機選擇傳熱面積及冷卻水用量的計算（2）設(shè)備設(shè)計壁厚設(shè)計（包括筒體、封頭和夾套）攪拌器及攪拌軸的設(shè)計局部尺寸的確定（包括擋板、

32、人孔及進出口接管等）冷卻裝置的設(shè)計(包括冷卻面積、列管規(guī)格、總長及布置等) 2、設(shè)計說明書的編制 設(shè)計說明書應(yīng)包括設(shè)計任務(wù)書，目錄、前言、設(shè)計方案論述，工藝設(shè)計和計算，設(shè)計結(jié)果匯總、符號說明，設(shè)計結(jié)果的自我總結(jié)評價和參考資料等。 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)計基本依據(jù)1、機械攪拌生物反應(yīng)器的型式通用式機械攪拌生物反應(yīng)器，其主要結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)如下：高徑比：h/d=1.7-4.0攪拌器：六彎葉渦輪攪拌器,di:di:l:b=20:15:5:4攪拌器直徑：di=d/3攪拌器間距：s=（0.95-1.05）d最下一組攪拌器與罐底的距離：c=（0.8-1.0）d擋板寬度：

33、b=0.1d，當(dāng)采用列管式冷卻時，可用列管冷卻代替擋板2、反應(yīng)器用途用于有機酸生產(chǎn)的各級種子罐或發(fā)酵罐，有關(guān)設(shè)計參數(shù)如下：裝料系數(shù)：種子罐0.50-0.65 發(fā)酵罐0.65-0.8發(fā)酵液物性參數(shù)：密度1080kg/m3 粘度2.0×10-3n.s/m2 導(dǎo)熱系數(shù)0.621w/m. 比熱4.174kj/kg.高峰期發(fā)酵熱3-3.5×104kj/h.m3溶氧系數(shù)：種子罐5-7×10-6molo2/ml.min.atm 發(fā)酵罐6-9×10-6molo2/ml.min.atm標(biāo)準(zhǔn)空氣通風(fēng)量：種子罐0.4-0.6vvm 發(fā)酵罐0.2-0.4vvm3、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)