發(fā)酵罐的選擇與計算

1、4.1.2.1發(fā)酵罐個數(shù)的確定 年產(chǎn)1000噸琥珀酸,全年的生產(chǎn)天數(shù)為330天，則每天產(chǎn)1000/330=3.03噸，需要發(fā)酵液的體積為： 28*3.03=84.84(m3)發(fā)酵罐的填充系數(shù)=70%；則每天總共有發(fā)酵罐的體積為V0 發(fā)酵周期為48小時，生產(chǎn)周期為80小時發(fā)酵罐個數(shù)的確定：現(xiàn)選取公稱體積為100m3的發(fā)酵罐，總體積為118m3 取公稱體積100m3 發(fā)酵罐4個，其中1個留作備用。實際產(chǎn)量驗算：富裕量 能夠滿足生產(chǎn)需要。4.1.2.2主要尺寸的計算公稱容積，是指罐的圓柱部分和底封頭容積之和。并圓整為整數(shù)：上封頭因無法裝液，一般不計入容積。罐的全容積，是指罐的圓柱部分和兩封頭容積之和

2、。1 罐徑與罐體高度現(xiàn)在按公稱容積100m3，全罐的體積為：118m3，取高徑比為H：D=2，封頭與圓柱罐體的焊接處的直邊高度不納入體積，則： 根據(jù)圓柱體體積與橢圓的體積計算公式有： 解方程得： 直徑計算出來后，應(yīng)將其值圓整到接近的公稱直徑系數(shù)12，查吳思方的生物工程工廠設(shè)計概論2007年版，附表25（281）通用式發(fā)酵罐系列尺寸表，則D取4.0, H=2D=2×4.08.0(m)查閱文獻，當(dāng)公稱直徑D為4.0m時，標(biāo)準(zhǔn)橢圓封頭的曲面高度H為D/4，即1.0m，焊接處的直邊高度h為0.05則總深度為： 封頭容積 ： V封圓柱部分容積： 兩者之和為全容積 則設(shè)計的發(fā)酵罐其尺寸符合要求，

3、能夠滿足生產(chǎn)工藝的需要。2 攪拌器的設(shè)計由于琥珀酸發(fā)酵過程有中間補料操作，對混合要求較高，因此采用六彎葉渦輪攪拌器。六彎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，根據(jù)攪拌器型式及主要參數(shù)HG/T2123-1991標(biāo)準(zhǔn)，知100m3發(fā)酵罐采用6-6-6彎葉式攪拌葉，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 攪拌器直徑：Di= （取1.4m） 葉寬：B= 弧長： 底距 盤徑 葉距Y=D=1.4(m) 葉弦長L=0.25Di=0.25×1.4=0.35(m) 彎葉板厚=14(mm) 相鄰攪拌葉輪間距S=

4、2Di=2.8(m) 取兩檔攪拌，轉(zhuǎn)速可以50立方米罐的現(xiàn)有數(shù)據(jù)比例求得，已有數(shù)據(jù)：攪拌直徑D11.05m,轉(zhuǎn)速N1110r/min,以P0/V為基準(zhǔn)求得 3 攪拌功率的計算琥珀酸的發(fā)酵液為低濃度醪液，可視為牛頓液體，依據(jù)化工工藝設(shè)計手冊用修正的邁凱爾公式求得。設(shè)計參數(shù)：醪液密度=1050kg/m3 醪液粘度=1.3×10-3N·s/m2 攪拌器直徑D=14m 攪拌器轉(zhuǎn)速N=90/60=1.5(r/s)I計算Re 可見把L-精氨酸發(fā)酵液視為牛頓液體是正確的，為湍流，則攪拌功率準(zhǔn)數(shù)Np=4.7II由Np可以算出不通氣時發(fā)酵罐攪拌軸功率P0： 因為攪拌軸有兩檔攪拌葉，所以攪拌軸

5、總功率P為2P0=179.2（kw) 電動機的功率采用三角帶傳動1=0.92；滾動軸承2=0.99，滑動軸承3=0.98；端面密封增加功率為1%7；代入公式數(shù)值得 查手冊選取電機110kw一臺。4.1.2.3設(shè)備材料的選擇考慮壓力，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.琥珀酸發(fā)酵是在pH7.0中性環(huán)境中進行的，對罐體不會有太大腐蝕，所以罐體和封頭都使用A3鋼為材料，以降低費用，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。I發(fā)酵罐壁厚計算法確定發(fā)酵罐的壁厚S1 式中，P設(shè)計壓力，取最高工作壓力的1.05倍，P=0.4Mpa D內(nèi)

6、發(fā)酵罐內(nèi)徑，D=4000mm A3鋼的許用應(yīng)力，【】=127Mpa 焊縫系數(shù)，其范圍為：0.5至1，現(xiàn)取=0.9 C壁厚附加量，C=C1+C2+C3 C1鋼板負偏差，取C1=0.8mm C2為腐蝕欲量，取C2=2mm C3加工減薄量，取C3=0，代入上式得 C=C1+C2+C3=0.8+2+0=2.8mm=0.28cm S1=(0.4*400/(2*127*0.9-0.4)+0.28=1.18cm=1.18mm選用12mm厚A3鋼板制作，查生物工程工廠設(shè)計概論附錄表17知，直徑5000mm，厚度12mm，高10m，每米高重約為：1186kg，則G筒=1186×8=9488(kg)。I

7、I封頭壁厚計算：標(biāo)準(zhǔn)橢圓封頭的厚度計算公式如下： 式中，P=0.4Mpa，D=5000mm，=127Mpa，C1=0.08cm，C2=0.2cm，C3=0.1cm C=C1+C2+C3=0.38cm代入上式，得 S2=(0.4*400/(2*127*0.9-0.4)+0.38=1.28cm=12.8mm查附表18圓整為S2=14mm，則查生物工程工廠設(shè)計概論附錄表18，G封=1970(kg)則，兩封頭總重高：2×1970=3940(kg)。III人孔、檔板、視鏡和支座選擇人孔的設(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·

8、;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。為增強發(fā)酵醪液湍動，通常設(shè)4到6塊檔板，本設(shè)計取4塊，按全檔板的要求設(shè)計，則應(yīng)該滿足 式中： n檔板的數(shù)目 b檔板的寬度，mm D發(fā)酵罐的直徑，mm則有： 4*(b/4000)=0.5則b=500mm檔板自罐底至設(shè)計的液面高度為止，與罐壁的空隙為D/80.500m。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 HGJ501-86-17。支座選擇型：對于100m3以上的發(fā)酵罐，應(yīng)該根據(jù)設(shè)備的估計總重量，選用合適的支座。100m3發(fā)酵罐