通用式發(fā)酵罐的設計與計算

1、一、通用式發(fā)酵罐的尺寸及容積計算1. 發(fā)酵罐的尺寸比例不同容積大小的發(fā)酵罐，幾何尺寸比例在設計時已經(jīng)規(guī)范化，具體設計時可根據(jù)發(fā)酵種類、廠房等條件做適當調(diào)整。通用式發(fā)酵罐的主要幾何尺寸如下圖。（1）高徑比：H0D(1.74)1。（2）攪拌器直徑：DiD。（3）相鄰兩組攪拌器的間距：S3Di。（4）下攪拌器與罐底距離：C（0.81.0）Di。（5）擋板寬度：W0.1 Di，擋板與罐壁的距離：B（）W。（6）封頭高度：hhahb，式中，對于標準橢圓形封頭，haD。當封頭公稱直徑2 m時，hb25 mm；當封頭的公稱直徑2 m時，hb40 mm。（7）液柱高度：HLH0hahb，式中，為裝料系數(shù)，一般

2、情況下，裝料高度取罐圓柱部分高度的0.7倍，極少泡沫的物料可達0.9倍，對于易產(chǎn)生泡沫的物料可取0.6倍。2. 發(fā)酵罐容積的計算圓柱部分容積V1：式中符號所代表含義見上圖所示，下同。橢圓形封頭的容積V2：公稱容積是指罐圓柱部分和底封頭容積之和，其值為整數(shù)，一般不計入上封頭的容積。其計算公式如下：罐的全容積V0： 如果填料高度為圓柱高度的倍，那么液柱高度為：裝料容積V：裝料系數(shù)：二、通用式發(fā)酵罐的設計與計算1. 設計內(nèi)容和步驟通用式發(fā)酵罐的設計已逐漸標準化，其設計內(nèi)容及構件見表6-6。表6-6 發(fā)酵罐設計內(nèi)容及構件設計內(nèi)容構件的選取與計算設備本體的設計筒體、封頭、罐體壓力、容積等附件的設計與選取

3、接管尺寸、法蘭、開孔及開孔補強、人孔、傳熱部件、擋板、中間軸承等攪拌裝置的設計傳動裝置、攪拌軸、聯(lián)軸器、軸承、密封裝置、攪拌器、攪拌軸的臨界轉(zhuǎn)速等設備強度及穩(wěn)定性檢驗設備重量載荷、設備地震彎矩、偏心載荷、塔體強度及穩(wěn)定性、裙座的強度、裙座與筒體對接焊縫驗算等2. 發(fā)酵罐的結構及容積的計算【例1】某廠間歇式發(fā)酵生產(chǎn)，每天需用發(fā)酵罐3個，發(fā)酵罐的發(fā)酵周期為80h，問需配備多少個發(fā)酵罐？根據(jù)公式N =可知：N =（個）根據(jù)生產(chǎn)規(guī)模和發(fā)酵水平計算每日所需發(fā)酵液的量，再根據(jù)這一數(shù)據(jù)確定發(fā)酵罐的容積?！纠?】一年產(chǎn)5萬噸檸檬酸的發(fā)酵廠，發(fā)酵產(chǎn)酸水平平均為14%，提取總收率90%，年生產(chǎn)日期為300天，發(fā)酵

4、周期為96小時。問需要多少個發(fā)酵罐？每日的產(chǎn)量：m050000/300=166.7（噸）每日所需發(fā)酵液的量：VL166.7/（0.140.9）=1322.8（m3）假定發(fā)酵罐的裝液系數(shù)為85%，則每日所需發(fā)酵罐容積：V總1322.8/0.85=1556（m3）取發(fā)酵罐的公稱容積為250 m3，則每日需要6個發(fā)酵罐，發(fā)酵周期為4天，考慮放罐洗罐等輔助時間，整個周期為5天。則所需發(fā)酵罐的總數(shù)：n=56+1=31個（其中一個備用）【例3】公稱容積250m3檸檬酸發(fā)酵罐單罐的結構尺寸及容積計算。（1）公稱容積可近似為圓柱體的容積，設H02.5D，則V(/4) D2 H0 2500.785D22.5 D

5、罐直徑：D250/(0.7852.5)1/35.0（m）罐圓柱高：H0 2.5 D2.5512.5（m）（2）攪拌器直徑采用六彎葉渦輪攪拌器，攪拌器直徑為DiD/35/31.7（m）（3）罐體總高及上下封頭高由于罐直徑D2 m，hb40 mm，則封頭高：hhahbD/4hb5/40.041.3（m）罐總高：HH02h12.521.2915.1（m）（4）橢圓封頭容積0.78552 (0.045/6)17.1（m3）（5）圓柱部分容積V1(/4) D2 H00.7855212.5245（m3）（6）罐的全容積V0 V12V2245217.1279.2（m3）（7）冷卻面積發(fā)酵罐采用內(nèi)部列管式蛇管

6、換熱，外部表面采用噴淋冷卻方式。按經(jīng)驗值，夏天主發(fā)酵時每小時發(fā)酵液升溫t12，液體比熱容c為4 kJkg11，裝填系數(shù)為0.7。發(fā)酵液量：V（245+17.1）0.7257（m3）放出熱量：Qmct257 1050 4 121.3107（kJh1）式中，發(fā)酵液密度為1050 kgm3。采用井水或河水冷卻，進水溫度為20，出水溫度為30，醪液溫度不超過36。對數(shù)平均溫差tm為傳熱系數(shù)參考工廠測定值及設計數(shù)據(jù)，k選用4.187900 kJm2h11。故傳熱面積F為（m2）若用外淋罐壁方式輔助冷卻，效果相當50%的列管冷卻面積，現(xiàn)圓筒外表面面積F0為：F0DH03.14512.5196.3（m2）相當于列管面積為：196