发酵罐的设计与放大
合集下载
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
附属零件计算挡板，S，C，管路，空气分布器，传热面积即可，不用算壁 厚。
I
目录
1. 前 言......................................................................................................................... 1 2. 设计依据................................................................................................................... 2
2.1 相似性放大的内容.......................................................................................... 2 2.2 相似性放大的依据.......................................................................................... 2 2.3 相似性放大和它的基本方法.......................................................................... 2 2.4 发酵过程的控制和检测.................................................................................. 2
2.4.1 发酵过程的参数检测意义................................................................... 2 2.4.2 发酵过程监控的主要指标................................................................... 3 2.4.3 监控的方式........................................................................................... 3 2.5 发酵罐结构...................................................................................................... 4 2.6 机械搅拌罐放大流程...................................................................................... 4 3. 工艺设计内容（计算及论述分析）....................................................................... 5 3.1 依据几何相似原则计算发酵罐尺寸.............................................................. 5 3.2 试验罐各参数的计算...................................................................................... 6 3.2.1 搅拌雷诺数 ReM.................................................................................. 6 3.2.2 不通气时的搅拌功率........................................................................... 6 3.2.3 通气时的搅拌功率............................................................................... 6 3.2.4 空气截面气速....................................................................................... 7 3.2.5 体积溶氧系数....................................................................................... 7 3.3 生产罐的各参数计算...................................................................................... 7 3.3.1 空气截面气速的计算........................................................................... 7 3.3.2 生产罐的通气速率............................................................................... 8 3.3.3 通气强度............................................................................................... 8 3.3.4 搅拌器线速度....................................................................................... 8 3.3.5 搅拌器转速........................................................................................... 8 3.3.6 雷诺准数 ReM 计算............................................................................. 8 3.3.7 不通气时的搅拌功率........................................................................... 9 3.3.8 通气时的搅拌功率............................................................................... 9 3.3.9 生产罐的体积溶氧系数 KLα .............................................................. 9 3.4 试验罐与放大计算结果比较.......................................................................... 9 4 附属零件的计算....................................................................................................... 11 4.1 计算挡板数量和尺寸.................................................................................... 11 4.1.1 挡板宽度............................................................................................. 11
II
4.1.2 挡板数量............................................................................................. 11 4.2 冷却装置的设计............................................................................................ 11
成绩
生物工程课程设计说明书
题 目： 25m3 发酵罐的设计（末端系 别：
生物工程
班 级：
112 班
指导教师：
###
设计日期： 2014 年 6 月 11 日~6 月 21 日
设计任务书
一、设计题目
25m3 发酵罐的设计（末端线速度相同）
二、设计内容
某厂在 100L 机械搅拌罐中进行淀粉酶生产试验，所用的菌种为枯草杆菌， 获得良好的发酵效果，拟放大至 25m3 生产罐，粘度μ =2.25×10-3Pa·S，密 度ρL=1120kg/m3。试验罐的尺寸为:直径 D´=375mm，搅拌叶轮 d´=125mm (D´/d´=3.0)，高径比 H´/D´＝2.4，液深 HL´=1.5D´，4 块档板的 W´/D´=0.1，装液 量为 60L，通气速率 1.0vvm，使用 2 档圆盘六直角叶涡轮搅拌器，转速 n´=350r/min。通过实验，证明此发酵为高耗氧的生物反应。 其他参数：
4.2.1 冷却方式............................................................................................ 11 4.2.2 装液量................................................................................................ 11 4.2.3 单位时间传热量................................................................................ 11 4.2.4 对数平均温度差................................................................................ 12 4.2.5 冷却面积............................................................................................. 12 4.2.6 蛇管组合数......................................................................................... 12 4.3 管路尺寸计算................................................................................................ 13 4.4 空气分布器................................................................................................... 13 5. 心得体会................................................................................................................. 14
发酵热=7500kcal/h·m3 发酵温度=32℃ 冷却水进口=20℃；出口=23℃
三、设计要求
按照末端线速度相等的原则，计算发酵罐的公称体积、有效体积、放大倍数、 直径、高径比、液柱高、搅拌叶轮等附属尺寸、通气强度、P/VL、Pg/VL、搅拌 转速、叶尖线速度、轴功率、传热面积等参数，并绘出发酵罐装配图。
I
目录
1. 前 言......................................................................................................................... 1 2. 设计依据................................................................................................................... 2
2.1 相似性放大的内容.......................................................................................... 2 2.2 相似性放大的依据.......................................................................................... 2 2.3 相似性放大和它的基本方法.......................................................................... 2 2.4 发酵过程的控制和检测.................................................................................. 2
2.4.1 发酵过程的参数检测意义................................................................... 2 2.4.2 发酵过程监控的主要指标................................................................... 3 2.4.3 监控的方式........................................................................................... 3 2.5 发酵罐结构...................................................................................................... 4 2.6 机械搅拌罐放大流程...................................................................................... 4 3. 工艺设计内容（计算及论述分析）....................................................................... 5 3.1 依据几何相似原则计算发酵罐尺寸.............................................................. 5 3.2 试验罐各参数的计算...................................................................................... 6 3.2.1 搅拌雷诺数 ReM.................................................................................. 6 3.2.2 不通气时的搅拌功率........................................................................... 6 3.2.3 通气时的搅拌功率............................................................................... 6 3.2.4 空气截面气速....................................................................................... 7 3.2.5 体积溶氧系数....................................................................................... 7 3.3 生产罐的各参数计算...................................................................................... 7 3.3.1 空气截面气速的计算........................................................................... 7 3.3.2 生产罐的通气速率............................................................................... 8 3.3.3 通气强度............................................................................................... 8 3.3.4 搅拌器线速度....................................................................................... 8 3.3.5 搅拌器转速........................................................................................... 8 3.3.6 雷诺准数 ReM 计算............................................................................. 8 3.3.7 不通气时的搅拌功率........................................................................... 9 3.3.8 通气时的搅拌功率............................................................................... 9 3.3.9 生产罐的体积溶氧系数 KLα .............................................................. 9 3.4 试验罐与放大计算结果比较.......................................................................... 9 4 附属零件的计算....................................................................................................... 11 4.1 计算挡板数量和尺寸.................................................................................... 11 4.1.1 挡板宽度............................................................................................. 11
II
4.1.2 挡板数量............................................................................................. 11 4.2 冷却装置的设计............................................................................................ 11
成绩
生物工程课程设计说明书
题 目： 25m3 发酵罐的设计（末端系 别：
生物工程
班 级：
112 班
指导教师：
###
设计日期： 2014 年 6 月 11 日~6 月 21 日
设计任务书
一、设计题目
25m3 发酵罐的设计（末端线速度相同）
二、设计内容
某厂在 100L 机械搅拌罐中进行淀粉酶生产试验，所用的菌种为枯草杆菌， 获得良好的发酵效果，拟放大至 25m3 生产罐，粘度μ =2.25×10-3Pa·S，密 度ρL=1120kg/m3。试验罐的尺寸为:直径 D´=375mm，搅拌叶轮 d´=125mm (D´/d´=3.0)，高径比 H´/D´＝2.4，液深 HL´=1.5D´，4 块档板的 W´/D´=0.1，装液 量为 60L，通气速率 1.0vvm，使用 2 档圆盘六直角叶涡轮搅拌器，转速 n´=350r/min。通过实验，证明此发酵为高耗氧的生物反应。 其他参数：
4.2.1 冷却方式............................................................................................ 11 4.2.2 装液量................................................................................................ 11 4.2.3 单位时间传热量................................................................................ 11 4.2.4 对数平均温度差................................................................................ 12 4.2.5 冷却面积............................................................................................. 12 4.2.6 蛇管组合数......................................................................................... 12 4.3 管路尺寸计算................................................................................................ 13 4.4 空气分布器................................................................................................... 13 5. 心得体会................................................................................................................. 14
发酵热=7500kcal/h·m3 发酵温度=32℃ 冷却水进口=20℃；出口=23℃
三、设计要求
按照末端线速度相等的原则，计算发酵罐的公称体积、有效体积、放大倍数、 直径、高径比、液柱高、搅拌叶轮等附属尺寸、通气强度、P/VL、Pg/VL、搅拌 转速、叶尖线速度、轴功率、传热面积等参数，并绘出发酵罐装配图。