最新发酵罐的设计

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发酵罐的设计

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:m3

2.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= 30m3 ∅=85%

则:V有效=V全*∅= 25.5 m3

二、基础参数选择

1、D:H:由指定参数选用D:H=1:4

2、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A3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/CM3

外压:0.3KG/CM3

6、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200mm

8、内壁涂料:环氧树脂

三、D、H的确定

由D:H=1:4,则锥体高度H1=D/2tg450=0.5D

封头高度H2=D/4=0.25D

圆柱部分高度H3=(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+ 4

π×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=6624mm

F=36.90m 2

V=22.14m 3

锥体的几何尺寸为:

h 0=25mm

r=360mm

H=1200mm

F=()220.70.3cos 0.644sin d a a ππ⎡⎤-++⎢⎥⎣⎦

=3.705m 2 V=()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 2

S= []2t PDg

C 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2mm

C 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S0=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<=[∂]t

2.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)]+C

P设=1.1*(2.5+0.9)=3.74kg/cm2(其中0.9为静压)

K=0.75

S=[(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=5.31mm

2)锥体

S=[(f* P设Dg)/( [∂]t-0.5P)]+C

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