发酵罐设计计算20151114

9.1.1.2考虑到罐体上搅拌电机等重量 筒体壁厚取（mm） 封头壁厚取（mm） 选用A3钢制作，以降低设备费用 ①计算法确定发酵罐的壁厚S(mm) 设计压力P(Mpa) 〔σ〕1.钢的应用应力(MPa) φ——焊接缝隙 C——壁厚附加量（mm） C1——钢板负偏差(mm)
C2——为腐蚀余量(mm)
4.8 2
92.37819122 38.49091301 1.235412538 114.1251757 47.55215654
2
76.08345046
190.2086262
9.1.1.6.2通气搅拌功率 通风量Qg（m3/min） =Q0*((273+t)/273)*(0.1/((0.1+p)+(1/2)*(HL*ρ*（10-5）))) 发酵罐压p（MPa） 通气时的轴功率Pg(kw)=0.157*（（P2*n*d3）/Qg0.56）0.45(kw)
6
则L总（m） 每组管长L0（m）=L/n V管=(π/4)*d0*L 取竖蛇管两直管距离为（m） 则两端弯管总长l0=πD（m） 取罐内附件体积为（m3） 罐内总体积V总=V液+V管+V附体=V公称*装料系数+V管+V附体(m3) 筒体部分液体深度=（V总-V封）/S 竖蛇管总高H管=筒体部分液深+深入封头部分 蛇管深入封头部分高度取（m） 直管高h=H管-两端弯管高度（m） 一圈管长l=2h+l0（m） 6组蛇管每组绕圈数，则 传热面积=πdl*圈数*6(m2) 需增加传热面积 蛇管距筒壁距离取（m） 管间距取2.5倍管径（m） 校核筒体内宽度=搅拌器+（管径*圈数+管间距*（圈数-1）+壁 距）*2 合格
364.098622 59.68310366 0.56953125
0.5 1.570796327
0.5 40.26453125 5.156265938 5.406265938
0.25 4.906265938 11.3833282
4 38.62272267
0.15 0.1 2.385
0.1 6.766501401
10 0.5 9.424777961 48.04750063
5.5
1.125 0.9
2.025 1.6875
4.6125
57585.9375
1050 0.05 130
9.1.1.6.1不通气搅拌功率 底层弯叶涡轮搅拌功率准数Np1 中间及上层平叶旋桨搅拌功率准数Np2,3 底层弯叶涡轮搅拌功率P1=Np1*n3*d5*ρ/1000（kw） 中间及上层平叶旋桨搅拌功率P2,3=Np2,3*n3*d5*ρ/1000（kw） 校正系数f=1/3√((D/d)*(HL/d)) 底层弯叶涡轮校正搅拌功率P1*（kw） 中间及上层平叶旋桨校正搅拌功率P2,3*（kw） 搅拌桨层数m 中间及上层平叶旋桨校正总搅拌功率P2,3m（kw）=P2,3*（1+0.6 （m-1）） ΣP=P1*+P2,3m(kw)
9.1.1.5冷却水管计算
最大热负荷下耗水量W大=Q大/（c*Δt）（kg/hr）
Δt（℃） 水比热C（kcal/kg.℃） 冷却水流速v1.5~3m/s，取 冷却水管总截面积S（m2）=W/v 进水总管直径d总=√（S/π/4）(m) 取d总=100mm，φ108*4
9.1.1.5.1内蛇管 选冷拔无缝钢管GB8163-88 取冷却管竖直蛇管组数n 冷却蛇管直径d0（m）=√（S/n/(π/4)） 取d0=40mm，φ45*2.5 冷却管总长L=A/A0=A/(πd0)(m) 外加连接管（m）
4493.2 5998.9 6285.7 7002.7 7982.6 2796.3
9设备计算及选型 9.1设备衡算 如无特别说明，设备均采用不锈钢材质
9.1.1发酵罐 9.1.1.1发酵罐的选型 公称容积V0(m3)=Vc+Vd=(π/4)*H*D2+(π/24)D3=((π /4)*(H/D)+0.13)D3 髙径比H/D D(m) H(m) 圆整D(m) 圆整H(m) ha封头椭圆高(m) hb封头直边高度(m) 封头高(m)=ha+hb 封头容积Vd(m3) 直筒部分容积Vc(m3) 验算公称容积V0(m3)=Vc+Vd 验算全容积V(m3)=V0+Vd 符合设计要求，可行。 计算后的公称容积 (m3)取 计算后的全容积 (m3)取 人孔取 视镜取 支座采取
20.74052256
0.03 86.23800301
9.1.1.7求电机功率P电(kw)=Pg*（1+η2）/η1
皮带传动机械效率η1
轴封摩擦损失增加功率η2 选用电动机： 型号 Y280S-4 选用减速机： 型号 LPJ500-19
99.85452981 0.95 10%
功率kw 100
功率kw 100
9.1.1.5.2外加盘管 取热轧无缝钢管GB8163-87，φ108*4 n=A/(πDd)(圈) 取外盘管圈数n 圈间距（m） 则盘管传热面积A盘管=πDd*n（m2） 校核总传热面积A=A蛇管+A盘管 合格 校核总高度h0=管径*n+间距*（n-1） 合格
9.1.1.6搅拌器计算 搅拌桨直径d=0.375D(m) 底搅拌距罐底距离S1=0.8d(m) 底搅拌距第二层搅拌距离S2=1.8d(m) 第二层搅拌距上层层搅拌距离S3=1.5d(m) 校核 最上层搅拌距罐底距离（m）=S1+S2+S3 可采用三层搅拌 底层采用圆盘弯叶涡轮桨，上两层采用平叶旋桨式 计算Rem=(D2*N*ρ)/μ 淀粉水解糖液低浓度细菌醪，可视为牛顿流体 发酵液密度ρ（kg/m3） 发酵液粘度μ（N•s/m2） 取值rpm 视为湍流
0.8 2 1 11
5.004958217 5.794958217
400 36 20
25
13.34424183
9
14 24.41472858
39.41306721 45
42075 5 1
1.8 0.006493056 0.090924227
0.1
6 0.03711966
0.04 358.098622
0.045
0.108 2.453333333
转速rps？
通气消耗空气量 通气比 29.39625
转速rpm？
0.75
转速rpm
效率
1480
功率因数 92.70%
转速rpm
输出rpm
1500
减速比 1.35
0.88 11
kal/m3.h r
w
hp
5497 6393.011 8.692061
Βιβλιοθήκη Baidu
3298.2
C3——加工减薄量(mm) A3钢厚度（mm） ②封头壁厚计算δ=(P*D)/(2[σ]t*φ-P)+C 设计压力P(Mpa) 〔σ〕——钢的应用应力(MPa) φ——焊接缝隙 C——壁厚附加量（mm）
51
2.3 2.974792034 6.842021679
3 6.9 0.75 0.04 0.79 3.817035074 48.77322595 52.59026102 56.4072961
φ700mm Dg150 裙座
52.26 55.77
12 14
9.564374295 0.4 127 0.7 2.8 0.8
2
0 10 10.5643743 0.4 127 0.7 3.8
C1——钢板负偏差(mm) C2——为腐蚀余量(mm) C3——加工减薄量(mm) A3钢厚度（mm）
9.1.1.3料液高度 筒体部分静止液浸没高度Hc液=(V液-Vd)/((π/4)*D2)=(V0*装液 量φL-Vd)/((π/4)*D2) HL（m）=Hc液+h封
9.1.1.4传热面积的计算 采用竖式蛇管换热器，传热膜系数K为300-450kcal/(m2.h.℃)，计 算时取经验值 发酵温度为（℃） 循环水进口温度（℃）
循环水出口温度（℃）
平均温差（℃）Δtm
低温水进口温度（℃）
低温水出口温度（℃）
平均温差（℃）Δtm 则设计计算时均以传热温差较小的循环水数据 换热面积A(m2)=Q/(K.Δtm)(m2) 换热面积A取(m2)
3.141592654 3.534291735
装液量
0.75
发酵热
单位发酵热
210375
5500
各类发酵
品种的发
酵热
品种
发酵热 KJ/m3.h
青霉素丝 状菌
23000
青霉素球 状菌
13800
链霉素
18800
四环素 红霉素 谷氨酸 赖氨酸 柠檬酸
酶制剂
25100 26300 29300 33400 11700 1470018800