生物工程设备课程设计--75M3赖氨酸发酵罐设计

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生物工程设备课程设计--75M3赖氨酸发酵罐设计

《生物工程设备与原理》课程设计说明书题目: 75M3赖氨酸发酵罐设计院系：生命科学与工程学院专业班级：75M3赖氨酸发酵罐设计任务书一、目的任务识的基础上，培养学生综合运用这些知识分析和解决工程实际问题的能力以及协作攻关的能力，为在学生掌握所学的工程制图、化工原理、生物工艺学、生物工程设备与原理等课程的基础知识和专业知生物工程工厂设计专业课程的学习和毕业论文（设计）打下基础。

二、设计题目与参数75m3的赖氨酸发酵罐设计设计参数和技术特性指标：罐内压力0.15 MPa；夹套或蛇管压力0.25 MPa；工作温度：罐内小于或等于120℃，蛇管或夹套小于等于150℃.工作介质：罐内轻微腐蚀性，蛇管或夹套蒸汽（灭菌）；发酵温度32℃传热面积按1.5m2/m3装料量设计。

搅拌器转速为100转/分，搅拌器型式自定。

H/D取1.7-2.5；装料系数η取0.6～0.8；通风管通风比（通气速率/发酵液体积）取0.5～1.0vvm；发酵液密度为1076kg/m3，最大粘度3×10-3N·s/m2；冷却水初始水温25℃.三、设计任务及设计要求：进行发酵罐的所有部件的计算及整体结构设计，完成设计说明书。

（1）进行罐体及夹套（或内部蛇管）设计计算（2）进行搅拌装置设计：搅拌器的选型设计；选择轴承、联轴器，罐内搅拌轴的结构设计，搅拌轴计算和校核；（3）搅拌器功率（不通气功率、通气功率）、电机功率计算、传动系统的设计计算：传动设计采用V带传动；（4）密封装置的选型设计（5）选择支座形式并计算（6）手孔或人孔选型（7）选择（进料管、取样管、冷却水进出口接管、排气管、进气管等）接管、管法兰、设备法兰。

（8）设计机架结构（9）设计凸缘及安装底盖结构（10）空气分布管、视镜的选型设计（11）绘制发酵罐器装配图（A3号图纸)。

（12）每人撰写总结1份。

装料量75 m3的（赖氨酸）发酵罐设计设计说明书目录1设计方案的拟定 (1)2罐体结构设计 (2)2.1罐体几何尺寸的计算 (2)2.2罐体几何尺寸的验算 (3)2.3装料量及装料高度 (3)2.4罐体材料 (3)2.5罐体厚度 (3)2.6封头壁厚的计算 (4)2.7罐体压力计算 (4)3蛇管冷却装置 (5)3.1 冷却方式 (5)3.2冷却面积计算 (5)3.3蛇管设计主要尺寸及固定 (5)3.4蛇管进出口设计 (6)4.搅拌器设计计算......................................................‥ (7)4.1搅拌器选型和主要尺寸 (7)4.2桨叶分布 (7)4.3搅拌器的结构形式与安装 (7)4.4搅拌器轴功率的计算 (8)4.5搅拌轴设计 (9)4.6搅拌轴临界转速的校核 (11)5 通风发酵罐的传动装置设计 (11)5.1电机的选择 (11)5.2减速机选型 (11)5.3 V带设计内容及步骤 (12)5.4联轴器 (16)5.5 机架 (16)5.6凸缘法兰 (17)5.7安装底盖 (18)6 其它部件选型 (19)6.1密封装置 (19)6.2 法兰选择 (20)6.3无菌空气通风管设计 (21)6.4手孔及人孔 (22)6.5支座 (22)6.6视镜 (25)6.7 液面计 (26)6.8仪表接口 (27)6.9消泡器 (27)7.工艺设计计算结果汇总及主要尺寸说明 (28)1设计方案的拟定本文对北京棒杆菌AS1.563为原料合成赖氨酸的主要反应设备作了设计和计算，包括发酵罐的容积及主要部件尺寸的确定，搅拌器的选型及功率计算，冷却设备的计算等。

发酵罐设备图课程设计

发酵罐设备图课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能够理解并描述发酵罐的基本结构及其工作原理；2. 学生能够掌握发酵罐设备图中各个部分的名称及功能；3. 学生能够了解发酵过程中涉及的生物化学知识。

技能目标：1. 学生能够通过观察和分析发酵罐设备图，提高空间想象和识图能力；2. 学生能够运用所学知识，解释发酵罐在实际生产中的应用；3. 学生能够运用发酵罐设备图，进行简单的发酵过程设计与优化。

情感态度价值观目标：1. 学生能够培养对生物工程及发酵技术的兴趣，提高科学探究精神；2. 学生能够认识到发酵技术在生产和生活中的重要性，增强环保意识；3. 学生能够通过团队合作，培养沟通与协作能力，形成良好的团队精神。

课程性质：本课程为生物工程领域的一节实践性课程，旨在让学生通过观察和分析发酵罐设备图，掌握发酵罐的结构、原理和应用。

学生特点：学生处于高中阶段，具有一定的生物知识和空间想象力，对实际应用有较高的兴趣。

教学要求：教师需引导学生通过观察、分析、讨论等方式，将理论知识与实际应用相结合，提高学生的实践能力和创新能力。

在教学过程中，注重培养学生的团队合作精神和科学探究精神。

通过本课程的学习，使学生能够更好地理解和应用发酵技术。

二、教学内容1. 发酵罐的基本结构- 罐体、罐盖、搅拌装置、冷却装置、空气分布系统等部分的结构特点；- 发酵罐的材料选择及对发酵过程的影响。

2. 发酵罐的工作原理- 发酵罐内微生物的生长与代谢过程；- 搅拌、冷却、通气等对发酵过程的影响；- 发酵过程中涉及的生物化学原理。

3. 发酵罐设备图解读- 设备图中各部分的名称、位置及连接方式；- 通过设备图分析发酵罐的工作流程；- 设备图在实际工程中的应用。

4. 发酵罐在生物工程中的应用- 发酵罐在不同行业中的应用案例；- 发酵罐的选型与优化；- 发酵罐操作注意事项及安全防护。

教材章节：本教学内容基于教材中关于发酵工程技术、发酵设备及其应用的相关章节。

发酵设备课程设计

发酵设备课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能够理解并掌握发酵设备的基本原理和结构，包括发酵罐、搅拌装置、温度控制系统的功能及操作方法。

2. 学生能够了解发酵过程中涉及的微生物种类及其对发酵设备的要求。

3. 学生能够掌握发酵过程中影响产品质量的关键因素，如温度、pH、溶氧等。

技能目标：1. 学生能够运用发酵设备进行简单的发酵实验，并能够正确操作设备，确保实验安全与准确性。

2. 学生能够通过观察和记录发酵过程中的现象，分析问题，提出改进措施。

3. 学生能够运用所学知识，设计并优化发酵工艺流程。

情感态度价值观目标：1. 学生培养对生物工程领域的兴趣，增强对科学研究的热情。

2. 学生树立安全生产意识，养成良好的实验操作习惯。

3. 学生培养团队协作精神，学会与他人共同探讨、解决问题。

课程性质：本课程为生物工程专业的一门实践性课程，旨在帮助学生将理论知识与实际操作相结合，提高学生的实践能力和创新能力。

学生特点：学生具备一定的生物学基础和实验操作能力，对发酵技术有一定了解，但对发酵设备的具体操作和使用尚不熟悉。

教学要求：教师需结合课本内容，以实例为引导，注重理论与实践相结合，引导学生通过实验探索，掌握发酵设备的操作方法和发酵工艺流程。

同时，关注学生的情感态度和价值观的培养，提高学生的综合素质。

通过分解课程目标，为后续的教学设计和评估提供明确的方向。

二、教学内容1. 发酵设备基本原理及结构- 发酵罐的设计原理与种类- 搅拌装置的功能与选型- 温度控制系统的作用与操作- 空气供给与排放系统的原理2. 发酵过程中的微生物及其要求- 常见发酵微生物的种类及特性- 微生物对发酵设备的要求- 发酵过程中的无菌操作技术3. 发酵过程中的关键因素- 温度、pH、溶氧对发酵过程的影响- 发酵过程中参数的检测与控制- 影响产品质量的因素分析4. 发酵设备操作与实验- 发酵设备的操作流程与注意事项- 发酵实验的设计与实施- 发酵过程中问题的分析与解决5. 发酵工艺流程设计与优化- 发酵工艺流程的组成与设计原则- 发酵工艺参数的优化方法- 发酵设备运行效率的提升策略教学内容依据课程目标制定，以教材相关章节为基础，注重科学性和系统性。

发酵工程及设备课程设计

发酵工程及设备课程设计一、课程目标知识目标：1. 理解发酵工程的定义、原理及应用领域；2. 掌握发酵过程中常见的微生物种类及其功能；3. 了解发酵设备的基本结构、工作原理和操作方法；4. 学习发酵过程中关键参数的检测与控制方法。

技能目标：1. 能够运用发酵工程原理设计简单的发酵实验方案；2. 学会正确操作发酵设备，进行发酵过程的控制与优化；3. 能够分析发酵过程中出现的问题，并提出解决方案；4. 培养学生的实验操作能力、观察能力及团队合作能力。

情感态度价值观目标：1. 培养学生对发酵工程的兴趣，激发他们探索生物技术领域的热情；2. 增强学生的环保意识，使他们认识到发酵技术在环境保护和资源利用方面的重要性；3. 培养学生严谨的科学态度和良好的实验习惯，提高他们的责任心和自律性；4. 通过发酵工程课程的学习，使学生认识到生物技术在实际生产中的应用价值，提高他们的实践能力。

本课程旨在帮助学生掌握发酵工程的基础知识，培养他们在发酵技术方面的实际操作能力，同时激发学生对生物技术领域的兴趣，培养他们的情感态度和价值观。

课程内容紧密联系课本，注重实践性与实用性，确保学生在学习过程中能够达到预期的学习成果。

二、教学内容1. 发酵工程基础理论- 发酵工程的定义、原理及分类；- 常见发酵微生物的种类、特性及应用；- 发酵过程中微生物生长、代谢与产物形成的关系。

2. 发酵设备与工艺- 发酵设备的基本结构、工作原理及选型；- 发酵过程中的参数检测与控制方法；- 发酵工艺的优化与放大。

3. 发酵实验设计与操作- 发酵实验方案的设计与实施；- 发酵设备操作方法与注意事项；- 发酵过程中异常现象的分析与处理。

4. 发酵工程应用案例- 生物制药领域的发酵技术应用；- 食品工业中的发酵技术实例；- 环境保护和生物能源方面的发酵工程案例。

教学内容根据课程目标进行选择和组织，注重科学性和系统性。

教学大纲明确教学内容的安排和进度，对应教材相关章节，确保教学内容与课本紧密关联。

75M3机械搅拌通风谷氨酸发酵罐的设计

课程设计75M3机械搅拌通风谷氨酸发酵罐的设计课程名称生物工程设备 _______________学生学院轻工化工学院 _______________专业班级生物工程一班 _______________学号____________________学生姓名十_____________________指导教师__________________2010 年6 月20 日广东工业大学课程设计任务书75M 3机械搅拌通风谷氨酸发酵罐的设计轻工化工学院生物工程一班、课程设计的内容1、通过查阅机械搅拌通风发酵罐的有关资料，熟悉基本工作原理和特点2、进行工艺计算3、主要设备工作部件尺寸的设计4、绘制装配图5、撰写课程设计说明书二、课程设计的要求与数据设计75M 3机械通风发酵罐，应用TG866菌株发酵生产谷氨酸，产物是次级代谢产物，非牛顿型流体，三级发酵。

发酵罐高径比为 2.6，生产场地为南方某地，蛇管冷却，初始水温：20 C三、课程设计应完成的工作1 •课程设计说明书（纸质版和电子版）各1份2 •设备装配图（A3号图纸）1张题目名称学生学院专业班级姓名学号四、课程设计进程安排五、应收集的资料及主要参考文献[1] 郑裕国•生物工程设备[M].北京：化学工业出版社，2007.[2] 李功样，陈兰英，崔英德.常用化工单元设备的设计[M].广州：华南理工大学出版社，2006.[3] 陈英南，刘玉兰.常用化工单元设备的设计[M].杭州：华东理工大学出版社，2005.[4] GB/T 14690-1993-1993,技术制图比例[S].北京：中国标准出版社,1993.⑸梁世中.生物工程设备[M].北京：中国轻工业出版社，2007.[6] 田洪涛.现代发酵工艺原理[M].北京：化学工业出版社，2007.[7] JBT4746-2002，钢制压力容器用封头[S].北京：中国标准出版社，2002.发出任务书日期：2012年6月11日指导教师签名:计划完成日期：2012年6月22 日基层教学单位责任人签章:主管院长签章:课程设计考核表摘要本次设计的是一台75M3机械搅拌发酵罐，发酵生产谷氨酸。

发酵罐的设计(word文档良心出品)

工程大学课程设计任务书班级：姓名：课题名称：生物反应器设计（啤酒露天发酵罐设计）指定参数：1.全容：m32.容积系数：3.径高比：4.锥角：5.工作介质：啤酒设计内容：1.完成生物反应器设计说明书一份（要求用A4纸打印）⑴封面⑵完成生物反应器设计化工计算⑶完成生物反应器设计热工计算⑷完成生物反应器设计数据一览表2.完成生物反应器总装图1份（用CAD绘图A4纸打印）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的任务。

接受学生签字：生物工程教研室2010-11-15发酵罐设计第一节发酵罐的化工设计计算一、发酵罐的容积确定由指定参数：V 全= 30m 3∅=85% 则：V 有效=V 全*∅= 25.5 m 3二、基础参数选择1、D ：H ：由指定参数选用D ：H=1：42、锥角：由指定参数取锥角为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，槽钢材质为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：2.5KG/CM 3外压：0.3KG/CM 36、锥形罐材质：A3钢外加涂料，接管均用不绣钢7、保温材料：硬质聚氨酯泡沫塑料，厚度200mm8、内壁涂料：环氧树脂三、D 、H 的确定由D ：H=1：4，则锥体高度H 1=D/2tg450=0.5D封头高度H 2=D/4=0.25D圆柱部分高度H 3=（4.0-0.5-0.25）D=3.25D又因为V 全=V 锥+V 封+V 柱 =3π×D 2/4×H 1+24π×D 3+ 4π×D 2×H 3=0.131D 2+0.131D 2+2.551D 2=30得D=2.20m查JB1154-74《椭圆形封头和尺寸》取发酵直径D=2400mm 再由V 全=30cm 2，D=2.4m得径高比为：D:H=1：2.8由D=2400mm 查表得椭圆封头几何尺寸为：h 1=600mm （曲面高度）h 0=25mm （直边高度）F=6.41m 2 （内表面积）V=1.93m 3（容积）筒体几何尺寸为：H=6624mmF=36.90m 2V=22.14m 3锥体的几何尺寸为：h 0=25mmr=360mmH=1200mm F=()220.70.3cos 0.644sin d a a ππ⎡⎤-++⎢⎥⎣⎦=3.705m 2V=()230.70.3cos 0.7224d a tga ππ⎡⎤++⎢⎥⎣⎦=2.80m 2 则：锥形罐总高：H=600+25+4896+25+1200=6746mm 总容积：V=1.93+22.14+2.80=26.87m 3实际充满系数ψ：25.5/26.87=94.9%罐内液柱高：H 丿= （25.5-2.80）*4*102/2.42+（1200+25）=6260mm 三、发酵罐的强度计算（一）罐体为内压容器的壁厚计算1、标准椭圆封头设计压力为1.1*2.5=2.75KG/cm 2S= []2t PDgC P +σϕ-式中：P=2.75 KG/cm 2[]t σ：A3钢工作温度下的许用力取1520 KG/cm 2 ϕ ：焊接系数，本例采用双面对接焊作为局部无探伤0.9壁厚附加量：C=C1+C2+C3 查表得：C1;钢板厚度的负偏差取0.8mm 负偏差 C 2:腐蚀裕量取2mmC 3;制造减薄量取0.6则；S=[2.75*2400/(2*1520*0.9-2.75)]+3.4=5.8取S 0=6mm直角边h0=25mm校核∂=(PD中/4S)*(D中/2h)=[2.75*(2400+6)/（4*6）]*[(2400+6)/（2*600）]=552.75<=[∂]t2.筒体P设=1.1*（p工作+p静）=1.1*（2.5+0.61）=3.42kg/cm2 S=[PD/([∂]℘-P)]+C（C2=0.6,C2=2,C3=0.6）=[(3.42*2400)/(2*1520*0.9-3.42)]+3.4=6.4mm 取S=8mm校核∂=PD中/2S=588<=[∂]t℘3.锥形封头1）过渡区壁厚S=[（K P设Dg）/(2[∂]t-0.5P)]+CP设=1.1*(2.5+0.9)=3.74kg/cm2（其中0.9为静压）K=0.75S=[（K P设Dg）/(2[∂]t-0.5P)]+C=(0.75*3.74*2400)/(2*1520*0.9-0.5*3.74)+C=2.46+C=2.46+0.6+0.246=5.31mm2）锥体S=[（f* P设Dg）/( [∂]t-0.5P)]+CS0=[（f* P设Dg）/( [∂]t-0.5P)]=(0.60*3.74*2400)/(1520*0.9-0.5*3.74)(f查表为0.60) 依据《化工设备机械基础》=3.94S=S0+C=3.94+0.6+2+0.394=6.937取S=8mm h0=25mm校核锥体所受的最大压力处∂=PD中/2Scos450=3.74*（2400+8）/2*10* cos450=636.81<=[∂]t(二)、锥体为外压容器的壁厚计算1、标准椭圆封头设S0=5mmR内=0.9Dg=2160mmR内/100S0=2160/100*5=4.32查表4-1及B=260（依据化工容器设备设计手册）[P]=B*S0/ R内=260*5/2160=0.6kg/cm2>0.3 kg/cm2满足要求取C1=0.5mm，C2=2mm，C3=0.5mm则S=S0+C=8mm2.筒体设S0=6mm L/D=0.69 D=2400/6=400查表4-1及B=200【P】=200*6/2400=0.5 kg/㎠S0=6mm故可取C1=0.6mm,C2=2mm,C3=0.6mm则S=S0+C=9.2mm，取S=10mm3.锥形封头因为：α=45°所以22.50°﹤α﹤60°按第四章发酵罐设计中的封头设计可知，加强圈间中椎体截面积最大直径为：2*2740/2*tan45°=1918.6mm取加强圈中心线间椎体长度为1370mm设S0=6mm L/D=1370/2400=0.57D/ S0=2400/6=400查图表4-1可知及B=250【P】=BS0/D=250*6/2400=0. 625﹥0.3 kg/㎠故取S0=6mm C1=0.6mm，C2=2mm，C3=0.6mm所以S=S0+C=9.2mm综合前两步设计，取两者中较大的有生产经验确定标准椭圆型封头厚度为10mm h0=25mm圆筒壁厚10mm标准形封头壁厚12mm h0=25mm五、锥形罐的强度校核1、内压校核液压试验P试=125P设由于液体的存在，锥体部分为罐体受压最重之处即最危险设计压力P=3.74KG/cm2液压实验P试=1.25P=4.68KG/cm2查得A3钢σ=2400kg/cm2σ试=[]()2()Dg S CS C⎛⎫+-⎪-⎝⎭=4.68 ⨯（2400+12-3.2）/2*(12-3.2) =563.6kg/cm20.9ϕσ=0.9*0.9*2400=1944kg/cm2>σ试可见符合强度要求，试压安全2、外压实验以内压代替外压P=1.5*（0.3+1.2）=2.25kg/cm2P试=1.25P=2.8kg/cm2<P内试故可知试压安全3、刚度校核本例中允许S=2*2400/1000=4.8mm而设计时取壁厚为S=10mm，故符合刚度要求（公式：S最小=21000D内）第二节发酵罐热工设计计算一、计算依据计采用A3钢作发酵罐材料，用8号槽钢做冷却夹套，分三段冷却，筒体二段，锥部一段，夹套工作压力为2.5kg ／cm2冷媒为20%（v／v）酒精溶液，T进=-4℃，T出为-2℃，麦汁发酵温度维持12o（主发酵5-6天，封头及筒体部分保温层厚度为200mm，锥底部分为98mm）二、总发酵热计算Q=q*v=119*24=8330kg/hrq每立方米发酵麦汁在主发酵期间每小时的放热量；v为发酵麦汁量三、冷却夹套型号选择选取8号槽钢起截流面积为A=hb-截面积=8*4.3-10.24=24.16cm2冷却剂流量为（三段冷却）3*24.16*10-4*1=7.284*10-3m3/s查得20%（v／v）酒精溶液△t平=-3℃下的=976kg/m3C=1.04kcal/kg·o C冷却剂的冷却能力为：Q=7.248×103×976×1.041×2×3600=53021.4kcal/hr﹥8330kcal/hr故可选取8号槽钢为冷却夹套四、发酵罐冷却面积的计算考虑生产过程中，随着技术的改进，工艺曲线可能更改，按目前我国工艺曲线看，日降温量较大的为13℃→5℃，为了将来工艺更改留下余量，设计取13-5=8℃为设计的日降温量，取0.6℃/hr为设计的小时降糖量，则由Q6=KA △t m求得冷却面积。

发酵罐的设计PPT演示课件

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4 空气分布管
作用：使通入的空气均匀分布
型式：单管式正对罐底，距罐底 40mm，罐底衬不锈钢圆板，防空气冲击
环式不常用，易堵。
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5 传动装置（1）变速装置：无级变速与皮带轮变速。10级
(500)，八级(750)，六级(1000)，从主动轮直径比要小于7，以增加吃带面积。另外拉大主、从动轮间距也可增加吃带面积。
时自动吸入空气。
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2.2.2 定子与转子的结构与类型
将液转气体子体甩的吸出作入，用。形：
成将内转部子真内空的，
打体定碎混子，匀的促，作进甩用溶出：氧，将。将气
大体气与泡液
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2.2.3 自吸式发酵罐的优缺点
优点: 不需另设空气制备系统,投资少,能耗低,吸入的气泡小,溶氧效果好,是通用罐的3倍.
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2.1 通风机械搅拌发酵罐
2.1.1罐体尺寸 2.1.2罐的结构 2.1.3罐容积的计算 2.1.4罐的优缺点
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2.1.2 罐的结构
图6-1 小型发酵罐结构图 1.三角皮带转轴；2.轴承支柱；3.联轴节； 4.轴封；5.窥镜；6.取样口；7.冷却水出口； 8.夹套；9.螺旋片；10.温度计；11.轴；12. 搅拌器；13.底轴承；14.放料口；15.冷水进口；16.通风管；17.热电偶接口；18.挡板； 19.接压力表；20.手孔；21.电动机；22.排气孔；23.取样口；24.进料口；25.压力表接口；26.窥镜；27.手孔；28.补料口
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6 轴封
型式：端面轴封和填料函式轴封作用：密封搅拌轴与罐顶（底）间的
缝隙，防止泄漏和染菌组成：

发酵罐设计

目录前言 (2)设计方案的拟定................................................................................... (3)（1）、机械搅拌生物反应器的型式 (3)（2）、反应器用途 (3)（3）、冷却水及冷却装置 (3)（4）、设计压力罐内0.4MPa；夹套0.25 Mpa (4)表-发酵罐主要设计 (4)工艺设计及计算 (5)（1）生产能力、数量和容积的确定 (5)（2）主要尺寸计算 (5)（3）冷却面积的计算 (6)（4）搅拌器设计 (6)（5）搅拌轴功率的计算 (7)（6）i求最高热负荷下的耗水量W (8)ii 冷却管组数和管径 (9)iii冷却管总长度L计算 (10)iv 每组管长l和管组高度 (10)V 每组管子圈数n (10)Vi 校核布置后冷却管的实际传热面积 (10)（7）设备材料的选择 (10)（8）发酵罐壁厚的计算 (11)（9）接管设计 (12)（10）支座选择 (13)设计结果汇总 (14)参考资料 (14)发酵罐设计心得体会 (15)附录及设计图前言生化工程设备课程设计是生物工程专业一个重要的、综合性的实践教学环节，要求我们综合运用所学知识如生化反应工程与生物工程设备课程来解决生化工程实际问题，对培养我们全面的理论知识与工程素养，健全合理的知识结构具有重要作用。

在本课程设计中，通过生化过程中应用最为广泛的设备，如机械搅拌发酵罐、气升式发酵罐、动植物细胞培养反应器，蒸发结晶设备、蒸馏设备等的设计实践，对我们进行一次生化过程发酵设备设计的基本训练，使我们初步掌握发酵设备设计的基本步骤和主要方法，树立正确的设计思想和实事求是，严肃负责的工作作风，为今后从事实际设计工作打下基础。

设计方案的拟定我们设计的是一台25M3机械搅拌通风发酵罐,发酵生产味精。

设计基本依据（1）、机械搅拌生物反应器的型式通用式机械搅拌生物反应器，其主要结构标准如下：①高径比：H/D=1.7-4.0②搅拌器：六弯叶涡轮搅拌器,Di :di:L:B=20:15:5:4③搅拌器直径：Di=D/3④搅拌器间距：S=（0.95-1.05）D⑤最下一组搅拌器与罐底的距离：C=（0.8-1.0）D⑥挡板宽度：B=0.1D，当采用列管式冷却时，可用列管冷却代替挡板（2）、反应器用途用于味精生产的各级种子罐或发酵罐，有关设计参数如下：①装料系数：种子罐0.50-0.65发酵罐0.65-0.8②发酵液物性参数：密度1080kg/m3粘度2.0×10-3N.s/m2导热系数0.621W/m.℃比热4.174kJ/kg.℃③高峰期发酵热3-3.5×104kJ/h.m3④溶氧系数：种子罐5-7×10-6molO2发酵罐6-9×10-6molO2⑤标准空气通风量：种子罐0.4-0.6vvm发酵罐0.2-0.4vvm（3）、冷却水及冷却装置冷却水：地下水18-20℃冷却水出口温度：23-26℃发酵温度：32-33℃冷却装置：种子罐用夹套式冷却，发酵罐用列管冷却。

发酵罐的设计课程设计

发酵罐的设计课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能够理解发酵的基本原理，掌握发酵过程中关键因素的控制方法。

2. 学生能够了解发酵罐的结构、功能及其设计原理，掌握发酵罐操作的基本步骤。

3. 学生能够掌握发酵过程中常见问题的解决方法，提高对发酵工程的认识。

技能目标：1. 学生能够运用所学的发酵知识，设计并制作一个简单的发酵罐模型，提高动手实践能力。

2. 学生能够通过小组合作，完成发酵罐的设计、搭建和调试，培养团队协作能力和沟通技巧。

3. 学生能够运用所学知识，分析和解决发酵过程中出现的问题，提高问题解决能力。

情感态度价值观目标：1. 学生对发酵工程产生兴趣，认识到生物技术在生产生活中的重要作用，培养对生物工程的热爱。

2. 学生通过实践活动，增强对科学研究的信心，培养勇于探索、积极创新的科学精神。

3. 学生在小组合作中，学会尊重他人意见，培养合作精神，提高人际交往能力。

本课程针对高年级学生，结合发酵工程学科特点，注重理论联系实际，提高学生的实践操作能力。

课程设计以学生为主体，鼓励学生主动参与、积极思考，培养学生的创新意识和解决问题的能力。

通过本课程的学习，使学生能够在实际操作中巩固所学知识，提升技能，形成正确的价值观。

二、教学内容本课程教学内容主要包括以下三个方面：1. 发酵基本原理：- 发酵过程的定义、类型及特点- 发酵过程中微生物的生长规律- 发酵过程中关键因素（如温度、pH、溶氧等）的控制2. 发酵罐设计与操作：- 发酵罐的结构、功能及其设计原理- 发酵罐的选型与计算- 发酵罐的操作步骤及注意事项3. 发酵过程问题分析与解决：- 发酵过程中常见问题的原因分析- 发酵过程参数的检测与调整- 发酵过程中异常情况的处理方法教学大纲安排如下：第一周：发酵基本原理学习，了解发酵过程的关键因素；第二周：发酵罐的结构、功能及设计原理学习，进行发酵罐选型与计算；第三周：发酵罐操作步骤学习，实践操作发酵罐；第四周：发酵过程问题分析与解决，总结经验，提高发酵成功率。

发酵工程课程设计1

1、课程设计的内容(1)、通过查阅机械搅拌通风发酵罐或厌氧发酵罐的有关资料，熟悉基本工作原理和特点。

(2)、进行工艺计算(3)、主要设备工作部件尺寸的设计(4)、撰写课程设计说明书2、课程设计的要求与数据（ 1）酒精发酵罐设计年产 2 万吨 95%食用酒精发酵罐设计高径比为 2.5 ，地点为安徽省合肥市，蛇管冷却，初始水温18℃，出水温度26℃（ 2）其他数据生产方法：以薯干为原料，双酶糖化，连续蒸煮，间歇发酵。

三塔蒸馏。

副产品：次级酒精（成品酒精的3%）；杂醇油（成品酒精的0.6% ）原料：薯干（含淀粉68%，水分 12%）酶用量：高温淀粉酶（20,000U/ml ）： 10U/g 原料糖化酶（ 100,000U/ml ）： 150U/g 原料（糖化醪）； 3000U/g 原料（酵母醪）硫酸铵用量：7kg/吨酒精硫酸用量：5kg/吨酒精蒸煮醪粉料加水比：1：2.5发酵成熟醪酒精含量：11% （V ）使用活性干酵母，使用量为 1.5kg / 吨原料活料干酵母的复活用水：10 倍于活性干酵母质量的2%的葡萄糖水发酵罐洗罐用水：发酵成熟醪的2%生产过程淀粉总损失率9%全年生产天数：320 天具体要求：①按要求进行酒精工艺选取及说明② 作全厂物料衡算③ 发酵罐具体设计及计算④发酵罐装配图纸一张（ 2 号图纸）3机械式：本设计设备是？ m 全容积的机械搅拌生物反应器，此反应器内部结构简单，包括进气装置，搅拌装置和取样装置。

外部结构包括：夹套、支座、电动机、减速机以及种类管道的进出口等。

设计本着结构简单，制造方便、拆选方便、经济效益高的特点而设计的。

确定具体的各部分结构形式和尺寸（如封头，传热面等）；根据压力、温度、介质情况合理选材；研究电动机、减速器、联轴器等的选用；对重要的数据进行必要的稳定性的校核。

本设计查阅了多方面的资料，还运用了多方面的知识，采用了许多方法和技巧，使得整个设计合理。

三、生产工艺设计及说明四、全厂物料恒算4.4 原料消耗的计算(1)、淀粉原料生产酒精的总化学反应式为：糖化：（ C H O ）+ nH2O nC H O（1）6 10 5 n612616218180发酵：C H O2C HOH+2CO（2）612625218046×2 44×2(2)、生产 1000kg 无水酒精的理论淀粉消耗量由（ 1）、（2）式可求得理论上生产1000kg 无水酒精所耗的淀粉量为：1000×（ 162/92 ）=1760.9 （kg）(3)、生产 1000kg 国标食用酒精的理论淀粉消耗量国标燃料酒精的乙醇含量在99.5%（体积分数）以上，相当于92.41%（质量分数），故生产 1000kg 食用酒精成品理论上需淀粉量为：1760.9 ×92.41%=1627.2（kg）淀粉损失率为 9%。

生物发酵罐设计报告

生物发酵罐设计报告一、引言生物发酵是指利用微生物在适宜条件下进行代谢活动，产生有用物质的过程。

生物发酵技术在食品、饲料、医药、化工等行业有广泛应用。

发酵罐是生物发酵过程中装置的关键部分，设计合理的发酵罐能够提高发酵效果，降低能耗，提高生产效率。

本报告将对发酵罐的设计进行详细阐述。

二、设计目标1.提供合适的发酵环境：发酵罐内的温度、湿度、pH值等参数需要精确控制，以满足微生物生长的要求。

2.实现高效的氧气传递：发酵罐内需要保持充足的氧气供应，以促进微生物的代谢过程。

3.提供良好的搅拌效果：发酵过程中需要对培养基进行均匀的混合，以保证微生物充分接触到培养基。

4.实现可靠的物料输入和产物输出：发酵过程中需要定期添加原料和收集产物，设计合理的输入和输出系统能够提高生产效率。

三、发酵罐设计方案1.材料选择：发酵罐应采用耐腐蚀的材料，如不锈钢，以保证长期使用的稳定性。

2.结构设计：发酵罐采用立式圆筒形结构，底部设有锥形底板，以方便培养基的排出。

罐体上部设置天窗和进气口，方便观测和气体输入。

3.加热和冷却系统：发酵罐底部设有加热和冷却系统，通过控制加热和冷却介质的流动，实现对发酵罐内温度的精确控制。

4.pH调节系统：发酵罐内设有pH传感器和调节装置，可以根据实时监测到的pH值，自动调节pH值以满足微生物生长的需要。

5.搅拌系统：发酵罐内设有搅拌器，通过机械或气体动力驱动，实现对培养基的均匀搅拌，以确保微生物与培养基的充分接触。

6.氧气供应系统：发酵罐顶部设置氧气输入装置，并配备氧气流量计，根据不同微生物的需氧性，设定合理的氧气输入量。

7.输入和输出系统：发酵罐底部设有原料输入和产物输出口，通过泵或其他输送设备实现物料的输入和输出，可根据需要进行定时或连续操作。

四、结论在设计生物发酵罐时，需要充分考虑发酵环境、氧气传递、搅拌效果以及输入和输出系统等因素。

设计合理的发酵罐能够提高生物发酵过程的效率和产量，减少能耗，从而实现经济效益和环境友好性。

生物工程课程设计——7立方米发酵罐设计

成绩大连民族学院生物工程课程设计题目：7m3发酵罐的设计（末端线速度相同）设计人：刘菲菲系别：生物工程班级：生物051 班指导教师：朴永哲老师设计日期：2008年09月15 日~ 26日●封面：●包括课程设计题目、系别、班级、学生姓名、设计时间等。

●目录●设计任务●概述与设计方案的分析和和拟定, 工艺流程简图●设计条件及主要物性参数表●按设计任务顺序说明(有关参数计算、物料衡算，主要设备各部分工艺尺寸的确定和设计计算、设计结果校核)●设计结果汇总表●工艺流程图的绘制或主要设备装配图的绘制；●对本设计的评述本部分主要介绍设计者对本设计的评价及设计者的学习体会。

●参考文献●附录目录设计任务书某厂在100L机械搅拌罐中进行淀粉酶生产试验，所用的菌种为枯草杆菌，获得良好的发酵效果，拟放大至7m3生产罐，粘度μ=2.25×10-3Pa·S，密度=1120kg/m3。

试验罐的尺寸为：直径D=375mm，搅拌叶轮d=125mm (D/d=3.0)，高径比H/D＝2.4，液深H L=1.5D，4块档板的W/D=0.1，装液量为60L，通气速率1.0vvm，使用2档圆盘六直角叶涡轮搅拌器，转速n=350r/min。

通过实验，证明此发酵为高耗氧的生物反应。

要求计算发酵罐的公称体积、有效体积、放大倍数直径、高径比、液柱高、搅拌叶轮d/D、通气强度、P/V L、Pg/V L、搅拌转速、叶尖线速度等参数，绘出发酵罐装配图。

设计概述发酵罐是一种搅拌反应器, 主要利用浆叶搅拌, 使参加反应的物料混合均匀, 使气体在液相中很好地分散、强化相间的传热、传质。

搅拌设备在工业生产中应用范围很广, 尤其在化工生产过程中, 它是重要的操作单元之一。

搅拌反应器主要由搅拌装置、轴封和搅拌罐三部分组成。

三个组成部分各起如下的作用: 搅拌装置: 由传动装置、搅拌轴、搅拌器组成, 由电动机和皮带传动驱动搅拌轴使搅拌器按照一定的转速旋转, 以实现搅拌的目的。

赖氨酸发酵毕业设计说明

目录摘要 (VII)Abstract.............................................................................................................................................. I X 第一章绪论. (1)1.1赖氨酸简介 (1)1.2赖氨酸的性质 (1)1.3赖氨酸的发展现状 (2)1.4赖氨酸的作用及缺乏症 (3)1.5赖氨酸的生产方法 (3)1.4.1二步发酵法 (3)1.4.2直接发酵法 (3)1.6赖氨酸的提取与精制 (4)1.7电渗析的原理 (4)1.8生物工业下游技术的一般工艺过程 (5)第二章赖氨酸的生产工艺流程 (6)2.1赖氨酸生产工艺概述 (6)2.2赖氨酸生产工艺流程图 (6)2.3原料预处理及淀粉水解糖的制备 (7)2.3.1赖氨酸的发酵生产法 (7)2.3.2原料的预处理 (10)2.3.3淀粉水解糖的制备 (10)2.4种子扩大培养 (11)2.5赖氨酸发酵工艺条件控制 (12)2.6赖氨酸的提取 (13)2.7赖氨酸的精制 (13)第三章工艺计算 (14)3.1物料衡算 (14)3.1.1工艺技术指标 (14)3.1.2赖氨酸发酵车间物料衡算 (15)3.1.3年产4000t赖氨酸厂发酵车间物料衡算结果汇总 (18)3.1.4年产4000t赖氨酸提取车间物料衡算 (20)3.2热量衡算 (21)3.2.1淀粉液化工序的热量衡算 (21)3.2.2液化液糖化过程的热量衡算 (23)3.2.3发酵车间热量衡算 (23)3.2.4赖氨酸溶液浓缩结晶过程的热量衡算 (27)3.2.5赖氨酸干燥过程的热量衡算 (29)3.2.6年产4000t赖氨酸厂热量衡算结果汇总 (30)3.3.1糖化工序用水量 (31)3.3.2连续灭菌工序的用水量 (31)3.3.3发酵工序的用水量 (32)3.3.4提取工序的用水量 (32)3.3.5中和脱色工序的用水量 (32)3.3.6精制工序的用水量 (32)3.3.7动力工序的用水量 (33)3.3.8年产4000t赖氨酸水量衡算结果汇总 (33)3.4无菌空气消耗量的计算 (33)3.4.1无菌空气消耗量计算的方法和步骤 (33)3.4.2年产4000t赖氨酸厂无菌空气计算 (36)3.4.3年产4000t赖氨酸厂无菌空气衡算结果汇总 (37)第四章设备设计与选型 (38)4.1设备设计与选型的任务和原则 (38)4.1.1设备设计与选型的任务 (38)4.1.2设备设计与选型的原则 (38)4.1.3 专业设备设计与选型的依据 (39)4.1.4专业设备设计与选型的程序和内容 (39)4.2.1发酵罐的选型及容积的确定 (39)4.2.2发酵罐个数的确定 (40)4.2.3主要尺寸设计 (41)4.2.4冷却面积的确定 (42)4.2.5搅拌器及搅拌轴功率的设计 (43)4.2.6设备结构的设计 (46)4.2.7设备材料的选择 (49)4.2.8发酵罐壁厚的计算 (49)4.2.9接管设计 (51)4.2.10支座的选择 (52)4.3 种子罐的选型 (53)4.3.1种子罐容积和数量的确定 (53)4.3.2冷却面积的计算 (53)4.3.3种子罐壁厚的计算 (54)4.3.4设备结构的工艺设计 (55)4.3.5支座的选择 (57)4.4糖化锅的选型 (57)4.4.1设备主要尺寸设计 (57)4.4.2设备材料的选择 (57)4.4.3糖化锅壁厚的计算 (58)4.4.4发酵车间主要设备参数一览表 (59)4.5消泡剂贮罐的选型 (59)4.6空气过滤器的选型 (60)4.6.1发酵罐分过滤器 (60)4.6.2种子罐分过滤器 (61)4.7部分辅助设备的选型 (61)4.8电渗析装置的选型 (65)4.9年产4000t赖氨酸厂主要设备一览表 (65)第五章厂址选择与工厂总平面设计 (67)5.1厂址选择的重要性及原则 (67)5.2工厂总平面设计 (68)第六章清洁生产与三废处理 (70)6.1概述 (70)6.1.1清洁生产的定义 (70)6.1.2赖氨酸厂污染物的特点 (70)6.1.3赖氨酸厂的清洁生产 (71)6.2末端治理 (71)第七章公用工程概述 (73)7.1给排水工程 (73)7.2供热工程 (74)7.3供电工程 (75)第八章车间生产管理制度 (76)8.1生产管理概述 (76)8.2信息化生产管理 (76)8.3赖氨酸厂车间管理制度 (77)致谢 (78)参考文献 (80)附录 (82)摘要赖氨酸（即2,6—二氨基己酸）于1889年首次从酪蛋白水解物中分离得到，是一种人体必需的氨基酸，人体和高等动物体内不能合成。

发酵罐的设计课程设计

发酵罐的设计课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解发酵罐的基本结构和工作原理，掌握发酵过程中微生物的生长规律。

2. 学生能掌握发酵罐设计的基本要求，包括材料选择、容积计算、通气方式等。

3. 学生了解发酵罐在生物制药、食品工业等领域的应用。

技能目标：1. 学生具备运用发酵罐进行微生物发酵实验的能力，能够独立完成发酵罐的操作和监控。

2. 学生能够运用所学的知识，设计并优化发酵罐，提高发酵效果。

3. 学生能够通过查阅资料、开展实验等方式，解决发酵过程中出现的问题。

情感态度价值观目标：1. 学生培养对生物技术及其应用的兴趣，增强对科学研究的热情。

2. 学生树立环保意识，认识到发酵技术在资源利用和环境保护方面的重要性。

3. 学生培养团队协作精神，学会与他人共同解决问题，提高沟通与交流能力。

本课程旨在帮助学生掌握发酵罐设计与操作的基本知识，提高实践能力，培养学生对生物技术的兴趣和环保意识，为后续相关课程的学习打下坚实基础。

在教学过程中，注重理论与实践相结合，充分调动学生的积极性，鼓励学生主动参与实验和设计，培养其创新思维和实际操作能力。

二、教学内容1. 发酵罐的基本概念：包括发酵罐的定义、分类、应用领域等。

- 教材章节：第1章发酵技术与设备概述2. 发酵罐的结构与工作原理：讲解发酵罐的各部分结构及其功能，发酵过程中的微生物生长规律。

- 教材章节：第2章发酵罐的结构与原理3. 发酵罐的设计要求：介绍发酵罐设计中的材料选择、容积计算、通气方式、温度控制等方面的要求。

- 教材章节：第3章发酵罐的设计与优化4. 发酵罐操作与监控：讲解发酵罐的操作流程、监控参数及注意事项。

- 教材章节：第4章发酵罐的操作与维护5. 发酵罐在生物技术领域的应用：介绍发酵罐在生物制药、食品工业、生物化工等领域的应用案例。

- 教材章节：第5章发酵技术的应用实例6. 发酵罐设计与实验操作：指导学生进行发酵罐设计，开展实验操作，分析实验结果。

发酵罐的设计与放大ppt课件

精选ppt课件2021
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• 外循环式的循环管设计在罐体外部，内循环管是两根，设计罐体内部。
• 在气升式发酵罐中，循环管的高度一般不高于罐内液面。
精选ppt课件2021
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气升式发酵罐的结构分为内循环和外循环两种。
主要结构包括： • 罐体 • 上升管 • 空气喷嘴
精选ppt课件2021
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精选ppt课件2021
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改良通风式发酵罐
• (1)瓦尔德夫发酵罐，有独特的消泡装置。 • (2)一种带有上下两个分离搅拌器的发酵罐。上搅
拌采用螺旋桨，用以加强轴向流动；下搅拌采用涡轮桨分散气体，可以提高氧传递效率。这种设计方法充分发挥了这两种搅拌桨的各自特长。
精选ppt课件2021
55
• (3)完全填充反应器是一种比通气搅拌罐能更有效地提高氧传递效率的发酵罐。混合时间短，即使对十分黏稠的液体也有同样效果，消除了罐顶的空间，空气在罐内的滞留时间比通气搅拌罐长。改良型通风式发酵虽然有一些改进，但是它的实际应用却远没有通风发酵广泛。
精选ppt课件2021
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• 3.按容积分类一般认为，500L以下的实验室发酵罐， 500～5000L是中试发酵罐，5000L以上是生产规模的发酵罐。
精选ppt课件2021
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4.按微生物生长环境分类
• 发酵罐内存在两种系统，即悬浮生长系统和支持生长系统。一般说来，大多数发酵罐都有这两种系统。悬浮生长系统中的微生物细胞是浸泡在培养液中且伴随着培养液一起流动；
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自吸式发酵罐的结构 • 罐体 • 自吸搅拌器及导轮 • 轴封 • 换热装置 • 消泡器
精选ppt课件2021
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生物工程设备课程设计--75M3酶解发酵罐设计

生物工程设备课程设计--75M3酶解发酵
罐设计
一、设计背景
本生物工程设备课程设计的目的是掌握酶解发酵罐的设计原理和方法，为生物制药企业提供高质量的生产设备。

本次课程设计要设计容积为75m3的酶解发酵罐。

二、设计要求
1. 酶解发酵罐容积为75m3，有效直径不小于5m。

2. 设计压力为0.2MPa，最高使用温度为120℃。

3. 材料为316L不锈钢。

4. 设计要满足GMP要求。

三、设计方案
1. 选择有效直径为5.6m，总高度为19m的罐体结构，下封头采用标准半球形封头，上盖采用锥形封头。

这样设计可以保证罐体在压力和温度的作用下不会发生变形，符合设计要求。

2. 选择内衬316L不锈钢材料，提高罐体的耐腐蚀性，同时也符合GMP要求。

3. 设计罐体配有搅拌器，搅拌器可控制转速，保证发酵物质的均匀混合，提高反应效率。

另外，配备发酵锅加热器和冷却器，保证反应体系的温度控制，提高反应效果。

4. 选择集中控制系统，实现自动控制，可记录反应过程中的各种参数。

四、设计结论
本文针对生物工程设备酶解发酵罐的设计要求，提出了一种适合75m3容积的酶解发酵罐的设计方案，并且符合GMP要求。

该设计方案可满足生物制药企业75m3酶解发酵罐的生产需要。

赖氨酸课程设计---年产5万吨赖氨酸工艺设计[30页]doc

赖氨酸是生物体中重要的氨基酸，其在营养、抗酸、甜味剂、抗病毒、抗菌等方面具有重要的应用价值。

赖氨酸的工艺设计是赖氨酸的生产、使
用和应用的基础。

本文设计了一种以天然赖氨酸为原料，以赖氨酸乳精为
产品，年产5万吨的赖氨酸工艺设计。

一、原料及其准备:
本设计中的原料为天然赖氨酸，其分子式为C3H7NO2，熔点154℃，
极性为正，重量分数为100.09%，它是一种温和的植物氨基酸，具有很强
的甜味性，能够有效改善食材的口感与营养价值，增加食物的表面活性，
且具有降低食物胆固醇、抑菌、降血压、抗血小板凝块等作用。

（1）原料的选用：原料应选用优质天然赖氨酸，产量高、成分纯度高、无污染，有利于发酵生产。

（2）原料检测：在开展生产前，应取样检测原料的纯度、熔点、溶
解度等指标，确保其质量符合工艺要求。

二、发酵工艺：
发酵是生产赖氨酸乳精的重要环节，其发酵工艺主要有原料调配、发
酵培养、发酵反应、发酵终止等几个步骤。

（1）原料调配：发酵前应将原料进行调配，调配的原料应包括赖氨酸、氮源、碳源、矿物质、营养剂等，以保证发酵过程中的酸碱度、氧含量、温度、光照等指标的达标。

生物工程发酵工程课程设计

（一冷却水初、终温为20℃和25℃（二）生产能力计算：每天生产334t 酒精，生产1吨酒精需糖化醪1076 10 13.178=12.25m （糖化醪比重：1076kg/m 3）∴每天生产需糖化醪体积334=⨯25.124091.5m 3设发酵罐填充系数为0.9，则V 0=ϕV =0.94091.5=4546.1m ³ 选择工称容量为500m ³，全容量为550m ³的发酵罐则：每天需发酵罐：5501.4546=8.26个取9个共需发酵罐数：N 1=24·0总V V τ=24550601.4546⨯⨯=20.6 取21个每天应有9个发酵罐出料，每年工作300天，实际产量检验：25.1230099.0550⨯⨯⨯=109102＞100200 设备富余量：109102100200109102-=8.16% 能满足生产需求。

（三）发酵罐主要尺寸计算：发酵罐采用圆柱器身，底和锥为锥形盖，选取结构尺寸比例关系如下：H=1.9D h 1=h 2=0.1DV=0.785D 2(H+1/3h 1+1/3h 2)⇒550=0.785D 2（1.9D+32.0D ）⇒D=7.08m 则：H=1.D=7.089.1⨯=13.47m h 1=h 2=0.71m由发酵罐的基本结构尺寸，可确定全罐表面积，罐体圆柱部分表面积F 1和罐底，灌顶表面积F 2,F 3分别为：F 1=DH π=3.14⨯7.08⨯13.47=299.45m 2F 2=F 3=22h r r +π=3.142271.0)208.7(208.7+⨯⨯=40.13m 2 r ——罐的半径（m ）∴全罐表面积F=F 1+F 2+F 3=379.71m 2（四）冷却水的消耗量：F=mt k Q ∆ （1）总的发酵量QQ=Q 1-(Q 2+Q 3)Q 1=GSq 式中：G ——每罐发酵醪量（公斤）S ——糖度降低百分比（%）q ——每公斤糖发酵放出的热量（焦耳）（Q 1——主发酵期，每小时糖度降低1度所放出的热量（焦耳））∴Q 1=550⨯0.9⨯1076⨯1%⨯418.6=2.23⨯106(KJ/h)Q 2=5%Q 1=0.05⨯2.23⨯106=111500(KJ/h)Q 3=F )(B t t w C -α假定罐壁不包括扎保护层，壁温最高可达35℃，生产厂所在地区的夏季平均温度可查阅有关资料，现查得32℃∵c α=幅对αα+ =1.74B w t t -+Bw 4B 4W t t ])100T (-)100T C[(- =1.74B w t t -+32-35])10032273(-)100352734.88[(44++ =8(千卡/米2·小时·℃)=33.5（KJ/m 2·h ·℃）∴Q 3=379.71⨯33.5⨯(35-32)=38160.86(KJ/h)∵Q=Q 1-(Q 2+Q 3)=2.23⨯106-(11⨯106(KJ/h)（2）冷却水消耗量计算： Q A =Q B =WC P (t 2-t 2) ∴W=)2025(186.41008.26-⨯⨯=99378(kg/h) （3）对数平均温度差的计算：m t ∆=2121log 3.2)()(t t t t t t F F F F ---- 主发酵期控制发酵液温度t F 为30℃，按题意，冷却水进出口温度分别为t 1=20℃，t 2=25℃∴∆t m =25302030lg 3.2)2530()2030(-----=7.2（℃）（4）总传热系数K 值的确定：选取蛇管为水、煤气输送钢管，其规格53/60（毫米），则管的横截面积为： 0.785⨯（0.053）2=0.0022（m 2）考虑罐径较大，设罐内同心装四列蛇管，并同时进入冷却水，则水在管内流速为： W=10000022.03600499378⨯⨯⨯=3.136m/s 设蛇管圈直径为5m ，由水温表查得A=6.45∴2α=4.186A R d 77.11dw 0.20.8+（）（ρ) =4.186⨯6.45⨯)5.2053.077.11()053.0()1000136.3(28.0+⨯ =6.25⨯106(KJ/m 2·h ·℃) 1α按生产经验取2700 KJ/m 2·h ·℃故总传热系数： K=1675011880265.0270011025.6116+++⨯=1750（KJ/m 2·h ·℃）其中188——钢管导热系数（KJ/m 2·h ·℃）1/16750——管壁水污垢层热阻（m 2·h ·℃/KJ ）（5）冷却面积和主要尺寸确定：F=m t K Q ∆=2.717501008.26⨯⨯=165m 2 ∴四列蛇管总长度L=cp d F π=056.014.3165⨯=938m式中d cp ——蛇管平均直径（m ）每圈蛇管长度l=22)(p p h d +π式中：d p ——蛇管圈直径（m ）h p ——蛇管圈之间间距（m ）取为0.15m∴l=22)15.0()514.3(+⨯=15.7（m ） ∴四列蛇管总圈数N P =7.15938=l L =59.7 取60圈四列蛇管总高度H=(N P -1)h p =59⨯0.15=8.85m（五）发酵罐壁厚计算：（1）发酵罐壁厚： S=C PPD +-ϕσ][2(cm) 其中：P ——设计压力，取最高压力的1.05倍，现取P=0.4pa μD ——发酵罐内径 708cm[σ]——A 3钢的许用应力，[σ]=127pa μϕ——焊缝系数，可取ϕ=0.7C ——壁厚加量（cm ）C=C 1+C 2+C 3其中：C 1——钢板负偏差，可取C 1=0.9mmC 2——腐蚀余量取C 2=2mmC 3——加工减薄量取C 3=0C=0.9+2+0=2.9mm=0.29cm S=4.07.012727084.0-⨯⨯⨯+0.29=1.80(cm) ∴可选厚度为18mm 的A 3钢板（2）封头壁厚： S=C PPD +-ϕσ][2(cm)其中：P ——设计压力，现取P=0.4pa μD ——发酵罐内径 708cm[σ]——A 3钢的许用应力，[σ]=127pa μϕ——焊缝系数，可取ϕ=0.7C ——壁厚加量（cm ）C=C 1+C 2+C 3其中：C 1——钢板负偏差，可取C 1=0.9mmC 2——腐蚀余量取C 2=2mmC 3——加工减薄量取C 3=1.1mm则：C=0.9+2+1.1=4mm=0.4cm S=4.07.012727084.0-⨯⨯⨯+0.4=2.0cm ∴可选用S=20mmA 3钢板（六）接管设计：接管直径的确定，主要根据流体力学方程式计算。

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150℃，170MPa）
C－腐蚀裕度，当δ－C<10mm时，C＝3mm
3.3封头壁厚计算
δ2= +C= +3=14.85mm取15mm
[σ]－设计温度下的许用应力（16MnR钢焊接压力容器许用应力为150℃，170MPa）
D－罐体直径（mm）p－耐受压强(取0.3MPa)
y－开孔系数，取2.3φ－焊缝系数，双面焊取0.8
4.3冷却水耗量.........................................................................
4.4冷却面积......................................................................
3.2罐体壁厚........................................................................
3.3封头壁厚计算.....................................................................
H2=0.05~0.1D
根据此次所设计的发酵罐体积选取以下H/D等
算出D=4.7（米）
H=1.2D=5.6（米）
=0.47（米）
由发酵罐的基本结构尺寸，可确定全罐表面积，罐底圆柱部分表面积和罐底、罐顶表面积 , 分别为：
式中R—罐底得半径，m
所以全罐表面积
3罐体主要部件尺寸的设计计算
3.1罐体
考虑压力，温度，腐蚀因素，选择罐体材料和封头材料，封头结构、与罐体连接方式。因糖化酶是偏酸性，对罐体不会有太大腐蚀，所以罐体和封头都使用