通用式发酵罐

第一章发酵车间设备得选型

一，酵罐得设计

谷氨酸发酵属于好氧型发酵,因此均用机械搅拌通风发酵罐进行生产。现在主要根据设计工厂得年产量以及工艺计算,考虑到生产管理操

作占地面积以及后续工程得配套方面,并通过对功率消耗利用率得分

析。本设计采用公称容积200立方米带有机械通风式发酵罐。

⑴,发酵罐型得设计

1, 罐直径D 选高径比1:2 即 D/H = 1/2

由 2 H=2D 取D=5m 则 V=196、25m3

2,封头

发酵罐得封头有碟型与椭圆型两种。椭圆型封头中得曲率半径变化就是连续得,其中应力就是均匀得,因而在同样条件下,椭圆型封头产生得应力比碟型小,但制造困难。综合考虑本设计采用碟型封头。

由《化工设备机械设计基础》,得:

D=5000mm h

1=1240mm h

2

=60mm

M=1、0748D2=26、87m2 V

=0、1227 D3 =15、34m3 ⑴,发酵罐得容积:

①公称容积指圆柱部分与底料容积之与

V

公称= V+ V

=196、25+15、34=211、59 m3

②罐得总容积

V

总= V+2 V

=226、93 m3

③罐得容积装料系数0、773

V= 0、773V

总

=175、42 m3

⑵高度

①罐体高度

h

= H+=10000+=12600 mm=12、6 m

②圆筒高度 H=10 m

⑶表面积

①圆柱得内表面积 M

1

==3、14=157 m2

②罐得总表面积M=210、74 m2

3,罐壁厚得设计

发酵罐在使用过程中,其内部承受一定得压力,如灭菌蒸汽压力,运转时得保压,搅拌时得震动及装液负荷等,同时考虑到各接管口得影响罐体应有一定得强度。现取在过程中承受得最大压力0、4Mpa(表压)作为设计压力。

⑴罐圆柱体部分壁厚,可有下式计算

其中:Pc :罐压 Di :罐径 :许用应力 :焊缝系数

、

=16 mm

⑵封头壁厚

标准碟型封头,参考《化工设备机械设计基础》第201页

4,支座

大型发酵罐由于重量大以及要求运转稳定,故采用裙式支座直接装在基础上。裙座为圆筒型,其内径与罐内径相等。群做筒体与罐封头应采用全焊缝对接连续焊裙座,底座高度现取600 m m

二，冷却装置得确定

1，冷却装置形式得确定采用列管式换热器

⑴热负荷

m3

则总热负荷106W

⑵传热温度得计算

一般取醪液温度T=3233℃,本设计取33℃,因发酵为3334℃, 考虑到近年气温普遍升高,现采用地下水。冷却水进口温度10℃,出口20℃,则平均温度

℃

⑶传热系数得确定

①罐内发酵液得传热膜系数

发酵液得性质103 Kg/ m3 N=2103PaS Re=1、53106 得发酵罐内发酵液传热膜系数为 3、76103W/ m2K

②总传热面积得计算

由总传热系数1/K=0、00195 得 K=512W/ m2

则传热面积为1、53106/13、74512=217、5 m2

三，搅拌器得设计

1、搅拌器直径得选择

通常取d/D=1/3~1/4 (见《化工工艺设计》6~13页)

先取d/D=0、3 则搅拌器直径d为 1、5m

搅拌器得安装尺寸:

=3/4d

盘径d

i

叶径d=0、3 D=1500

叶高H=0、2d=300 叶炫长 L=0、25d=375

弧长 r=0、375d=562、5 叶距 y=D=50

2,搅拌转速得确定

通常搅拌器叶端圆周线速度 V=3~8m/s

本设计选用得涡轮式搅拌器取 V=7 m/s

则转速取90

3,搅拌器得尺寸

①层数得确定

取3

②层间距得确定

=12、6m H=10m 装液高度8、3m m=3 d=1、5m H

搅拌器应位于发酵罐筒体底部0、8d ,即1、2 m ,距液面0、8~1d 即1、2~1、5 m 故S= 取3m

4,搅拌功率得确定

①单层搅拌功率得计算

②多层搅拌功率得确定

P

总

=3P=480KW

5,搅拌轴得设计

发酵罐就是竖直安装得。皮带轮直接接于支座旁。可以认为没有弯管曲载荷作用得影响,仅需考虑扭转作用,所以轴计算主要以扭转强度计算与扭转刚度计算。

曲轴径170mm,查《材料与零部件》轴上安装零件设计选用:

A 。轴承

搅拌器受轴向力与径向力得共同作用,故轴承得选择用双向心球面滚子

轴承,查《材料与零部件》中P

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,选GB28664轻宽(5)系列3520。

B.联轴器得选用

轴分为三段,选用两个夹套联轴器连接,其优点在于装拆方便,拆卸时不

需要做轴项运动,易对中,径向尺寸小,查《材料与零部件》中P

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,选用AG521365立式,夹壳联轴器。

C.轴封

采用封面轴封(其封面要求不高)。

6,传动部分设计

1．皮带形式设计

搅拌器用电机拖动,三角皮带转动,查《材料与零部件》,知三角皮带传动效率为η=0。94,因立式夹壳联轴器联结效率为0。98,罐内装两只磙子器轴承,传动效率为0。97,罐外装两只滑动轴承,传动效率为0。98,因此传动效率;

N

传=N

/[(0。942)*(0。982)*0。97]=11。56(kw)

查《机械零件设计手册》选三间皮带B型。2．皮带轮直径

查《材料与零部件》选JO2718型电机带动。

用D

1=160mm,实心轴带动,则大皮带轮直径:D

2

=m

1

/m

2

*D