发酵罐设计

安徽工程大学课程设计任务书

班级：课题名称：生物反应器设计（啤酒露天发酵罐设计）

学生姓名：

指定参数：

1．全容：50m3

2．容积系数：75%

3．径高比：1：2

4．锥角：900

5．工作介质：啤酒

设计内容：

纸打印）

1．完成生物反应器设计说明书一份（要求用A

4

1)封面

2)设计任务书

3)生物反应器设计化工计算

4)完成生物反应器设计热工计算

5)完成生物反应器设计数据一览表

纸打印）

2．完成生物反应器总装图一份（用CAD绘图A

4

设计主要参考书：

1．生物反应器课程设计指导书

2．化学工艺设计手册

3．机械设计手册

4．化工设备

5．化工制图

接受学生承诺：

本人承诺接受任务后，在规定的时间内，独立完成任务书中规定任务

接受学生签字：生物工程教研室

2010-11-15

啤酒露天发酵罐设计

第一节 发酵罐的化工设计计算

一、发酵罐的容积确定

在选用时V 全=50m 3的发酵罐

则V 有效=Ｖ全×∅=50×75%= 37.5m 3（∅为容积系数）

二、基础参数选择

1．D:H: 选用D:H=1:2 2．锥角： 取锥角为900 3．封头：选用标准椭圆形封头

4．冷却方式：选取槽钢盘绕罐体的三段间接冷却（罐体两段，锥体一段，槽钢材料为A 3钢，冷却介质采用20%、-4℃的酒精溶液 5．罐体所承受最大内压：2.5㎏/㎝3 外压：0.3㎏/㎝3

6．锥形罐材质：A3钢外加涂料，接管均用不锈钢 7．保温材料：硬质聚氨酯泡沫塑料，厚度200㎜ 8．内壁涂料：环氧树脂

三、D 、H 的确定

由D:H=1：2，则锥体高度H 1=D/2tan450=D/2(450为锥角的一半) 封头高度H 2=D/4=0.25D

圆柱部分高度H 3=（2-0.5-0.25）D=1.25D 又因为V 全=V 锥+V 封+V 柱

=3π×D 2/4×H 1+24π×D 3+ 4

π

×D 2×H 3

=50 m 3 得D=3.43m

查JB-T4746-2002《椭圆形封头和尺寸》取发酵直径D=3400mm 再由V 全=50m 3，D=3.4m

得径高比为： D: H=1:2

由D=3400mm 查表得 椭圆封头几何尺寸为：

h 1=850mm h 0=50mm F=13.0m 2 V=5.60m 3 筒体几何尺寸为： H=4137mm F=38.115m 2 V=44.856m 3 锥体的几何尺寸为： h 0=50mm r=471mm H=1895mm F=

()220.70.3cos 0.644sin d a a π

π⎡⎤-++⎢⎥⎣⎦

=19.43m 2

V=

()230.70.3cos 0.7224d a tga π

π⎡⎤++⎢⎥⎣⎦

=9.74m 3

则：锥形罐总高：H=850+50+4137+50+1895=6982mm 总容积：V=5.60+44.856+9.74=60.196 实际充满系数ψ：37.5/60.196=62.3% 罐内液柱高：

H 丿=

4

/6.3*74.95.372

π-*102

+(3002+50)=6706.3mm 四、发酵罐的强度计算

（一）罐体为内压容器的壁厚S 计算 1.标准椭圆封头

设计压力为P=1.1*2.5=2.75kg/cm2

S 0=

P

PD

-

ϕ

σ]

[2

内+C

式中：P=2.75 kg/cm2

[]tσ：A3钢工作温度下的许用力取1520 kg/cm2

ψ：焊接系数，本例采用双面对接焊作为局部无探伤ψ=0.9

壁厚附加量：C=C

1+C

2

+C

3

查表得：C

1

：钢板厚度的负偏差取0.8㎜负偏差

C

2

：腐蚀裕量取2㎜

C

3

：制造减薄量取0.6㎜

则：

S=[2.75*2700/(2*1520*0.9-2.75)]+3.4

=6.1㎜

取S

=8mm

直角边h

=40mm

校核

σ=(PD

中/4S

)*(D

中

/2h

1

)

=[2.75*(3400+8)/4*8]*[(3400+8)/（2*850）] =587.12<=[σ]t

2.筒体

P

设=1.1*p

工作

=1.1*2.5 =2.75kg/cm2

S=[PD/(2[σ]φ-P)]+C （C

1=0.6,C

2

=2,C

3

=0.6）

=[(2.75*3400)/(2*1520*0.85-2.75)]+3.2 =6.8 mm

取S=7mm

校核σ

2=P

设

D

中

/2S

=

7

*

2)7

3400

(*

75

.2+