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