生物工程發(fā)酵工程課程設(shè)計(jì)

〔一 冷卻水初、終溫為20℃和25℃〔二〕生產(chǎn)力量計(jì)算：334t1噸酒精需糖化醪1076kg/m3〕33412.254091.5m3

13.178101076

=12.25m 〔糖化醪比重：0.9，則V

V0==

4091.50.9

=4546.1m3500m3，550m3的發(fā)酵罐4546.1則：每天需發(fā)酵罐：

550

=8.26個(gè)取9個(gè)V 4546.160共需發(fā)酵罐數(shù)：N= 0 = =20.6取21個(gè)1 V ·24 55024總9300天，5500.99300實(shí)際產(chǎn)量檢驗(yàn)：

12.25

=109102＞100200設(shè)備充裕量：

109102100200109102

=8.16%能滿足生產(chǎn)需求?！踩嘲l(fā)酵罐主要尺寸計(jì)算：發(fā)酵罐承受圓柱器身，底和錐為錐形蓋，選取構(gòu)造尺寸比例關(guān)系如下：H=1.9D h =h =0.1D1 2V=0.785D2(H+1/3h1

+1/3h2

)550=0.785D2〔1.9D+

0.2D3

〕D=7.08m則：H=1.D=7.081.9=13.47m h=h =0.71m1 2由發(fā)酵罐的根本構(gòu)造尺寸，可確定全罐外表積，罐體圓柱局部外表積F和罐底，灌頂外表1積F ,F 分別為：2 3F=DH=3.147.0813.47=299.45m21r2r2h2(7.08)20.7122F =F2

=r

=3.14 2

=40.13m2r——罐的半徑〔m〕∴全罐外表積F=F1+F2+F3=379.71m2〔四〕冷卻水的消耗量：F=〔1〕總的發(fā)酵量QQ=Q-(Q +Q )1 2 3Q=GSq1

Qktm式中：G——每罐發(fā)酵醪量〔公斤〕S——糖度降低百分比〔%〕q——每公斤糖發(fā)酵放出的熱量〔焦耳〕〔Q——主發(fā)酵期，每小時(shí)糖度降低1度所放出的熱量〔焦耳〕1∴Q=5500.910761%418.6=2.23106(KJ/h)1Q =5%Q=0.052.23106=111500(KJ/h)2 1Q =F (t t )3 C w B假定罐壁不包括扎保護(hù)層，壁溫最高可達(dá)35℃，生產(chǎn)廠所在地區(qū)的夏季平均溫度可查閱有32℃∵ = c 對(duì) 幅=1.7

T TC[( W)4-( B)4]4t 4t tw Bt tw B273354t 4t tw B

27332-( )4]=1.7

+ 100 100 35-32=8(千卡/米2·小時(shí)·℃)=33.5〔KJ/m2·h·℃〕∴Q =379.7133.5(35-32)=38160.86(KJ/h)3∵Q=Q-(Q +Q )1 2 3=2.23106- (11 106(KJ/h)2.08106〔2〕冷卻水消耗量計(jì)算：QA=QB=WCP(t2-t2) ∴W=4.186(2520)=99378(kg/h)對(duì)數(shù)平均溫度差的計(jì)算：t =(tF

t)(t1 F

t)2m2.3logtFt1mt tF 2主發(fā)酵期掌握發(fā)酵液溫度t 為30℃，按題意，冷卻水進(jìn)出口溫度分別為Ft=20℃，t =25℃1 2(3020)(3025)∴t =m

2.3lg30203025

=7.2〔℃〕總傳熱系數(shù)K值確實(shí)定：選取蛇管為水、煤氣輸送鋼管，其規(guī)格53/6〔毫米0.785〔0.053〕2=0.0022〔m2〕考慮罐徑較大，設(shè)罐內(nèi)同心裝四列蛇管，并同時(shí)進(jìn)入冷卻水，則水在管內(nèi)流速為：99378W=436000.00221000=3.136m/s設(shè)蛇管圈直徑為5m，由水溫表查得A=6.45〔0.8 d∴ =4.186A 〔1 1.77 )2 d0.2 R=4.1866.45

(3.1361000)0.8

(0.053)2 2.5=6.25106(KJ/m2·h·℃) 2700KJ/m2·h·℃1故總傳熱系數(shù)：K=1K=1 1 0.0265 1

=1750〔KJ/m2·h·℃〕6.25106 2700 188 16750188——鋼管導(dǎo)熱系數(shù)〔KJ/m2·h·℃〕1/16750——管壁水污垢層熱阻〔m2·h·℃/KJ〕Q冷卻面積和主要尺寸確定：F=K tm

2.08106=17507.2=165m2F∴四列蛇管總長度L=dcp

165=3.140.056=938mdcp

——蛇管平均直徑〔m〕((d )2hp2p式中：d

——蛇管圈直徑〔m〕p∴l(xiāng)=

h ——蛇管圈之間間距〔m〕取為0.15mp(3.145)(3.145)2(0.15)2∴四列蛇管總?cè)?shù)N

=L938

=59.760圈P l 15.7四列蛇管總高度H=(NP

-1)h

=590.15=8.85mp〔五〕發(fā)酵罐壁厚計(jì)算：發(fā)酵罐壁厚：S= PD C(cm)其中：P——設(shè)計(jì)壓力，取最高壓力的1.05倍，現(xiàn)取P=0.4paD708cm[]——A 鋼的許用應(yīng)力，[]=127pa3——焊縫系數(shù)，可取=0.7C——壁厚加量〔cm〕C=C+C +C1 2 3其中：C——鋼板負(fù)偏差，可取C=0.9mm1 1C ——腐蝕余量取C =2mm2 2C ——加工減薄量取C =03 3C=0.9+2+0=2.9mm=0.29cm0.4708S=21270.70.4

+0.29=1.80(cm)18mmA3鋼板封頭壁厚：S= PD C(cm)其中：P——設(shè)計(jì)壓力，現(xiàn)取P=0.4paD——發(fā)酵罐內(nèi)徑708cm]——A 鋼的許用應(yīng)力，[]=127pa3——焊縫系數(shù)，可取=0.7C——壁厚加量〔cm〕C=C+C +C1 2 3其中：C——鋼板負(fù)偏差，可取C=0.9mm1 1C ——腐蝕余量取C =2mm2 2C ——加工減薄量取C =1.1mm3 3則：C=0.9+2+1.1=4mm=0.4cm0.4708S=21270.70.4

+0.4=2.0cm∴可選用S=20mmA鋼板3〔六〕接收設(shè)計(jì)：接收直徑確實(shí)定，主要依據(jù)流體力學(xué)方程式計(jì)算。物料的體積流量，又知各種物料體積流量，又知各種物料在不同狀況下的流速，可管道截面積，計(jì)算出管徑。5500.9=495m34h內(nèi)排空，則物料體積流量：