发酵罐的设计共16页

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= 30

m3 ∅=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+ 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 π

π⎡⎤++⎢⎥⎣⎦=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S 0=6mm

直角边h 0=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/cm 2

S=[PD/([∂]℘-P)]+C （C 2=0.6,C 2=2,C 3=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/cm 2（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