通用式发酵罐

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1、第一章发酵车间设备的选型一，酵罐的设计谷氨酸发酵属于好氧型发酵，因此均用机械搅拌通风发酵罐进行生产。现在主要根据设计工厂的年产量以及工艺计算，考虑到生产管理操作占地面积以及后续工程的配套方面，并通过对功率消耗利用率的分析。本设计采用公称容积200立方米带有机械通风式发酵罐。⑴，发酵罐型的设计1，罐直径D选高径比1：2即D/H=1/2由2H=2D取D=5m则V=196.25m32，封头发酵罐的封头有碟型和椭圆型两种。椭圆型封头中的曲率半径变化是连续的，其中应力是均匀的，因而在同样条件下，椭圆型封头产生的应力比碟型小，但制造困难。综合考虑本设计采用

2、碟型封头。由《化工设备机械设计基础》，得：D=5000mmh1=1240mmh2=60mmM=1.0748D2=26.87m2V0=0.1227D3=15.34m3⑴,发酵罐的容积：①公称容积指圆柱部分和底料容积之和V公称=V+V0=196.25+15.34=211.59m3②罐的总容积V总=V+2V0=226.93m3③罐的容积装料系数0.773V=0.773V总=175.42m3⑵高度①罐体高度h0=H+=10000+=12600mm=12.6m②圆筒高度H=10m⑶表面积①圆柱的内表面积M1==3.14=157m2②罐的总表面积M=210

3、.74m23，罐壁厚的设计发酵罐在使用过程中，其内部承受一定的压力，如灭菌蒸汽压力，运转时的保压，搅拌时的震动及装液负荷等，同时考虑到各接管口的影响罐体应有一定的强度。现取在过程中承受的最大压力0.4Mpa(表压)作为设计压力。⑴罐圆柱体部分壁厚，可有下式计算其中：Pc：罐压Di：罐径：许用应力：焊缝系数、=16mm⑵封头壁厚标准碟型封头，参考《化工设备机械设计基础》第201页4，支座大型发酵罐由于重量大以及要求运转稳定，故采用裙式支座直接装在基础上。裙座为圆筒型，其内径与罐内径相等。群做筒体与罐封头应采用全焊缝对接连续焊裙座，底座高度现取60

4、0mm一，冷却装置的确定1，冷却装置形式的确定采用列管式换热器⑴热负荷m3则总热负荷106W⑵传热温度的计算一般取醪液温度T=32-33℃，本设计取33℃，因发酵为33-34℃，考虑到近年气温普遍升高，现采用地下水。冷却水进口温度10℃，出口20℃，则平均温度℃⑶传热系数的确定①罐内发酵液的传热膜系数发酵液的性质103Kg/m3N=210-3PaSRe=1.53106得发酵罐内发酵液传热膜系数为3.76103W/m2K②总传热面积的计算由总传热系数1/K=0.00195得K=512W/m2则传热面积为1.53106/13.74512=217.5

5、m2一，搅拌器的设计1.搅拌器直径的选择通常取d/D=1/3~1/4（见《化工工艺设计》6~13页）先取d/D=0.3则搅拌器直径d为1.5m搅拌器的安装尺寸：盘径di=3/4d叶径d=0.3D=1500叶高H=0.2d=300叶炫长L=0.25d=375弧长r=0.375d=562.5叶距y=D=502，搅拌转速的确定通常搅拌器叶端圆周线速度V=3~8m/s本设计选用的涡轮式搅拌器取V=7m/s则转速取903，搅拌器的尺寸①层数的确定取3②层间距的确定m=3d=1.5mH0=12.6mH=10m装液高度8.3m搅拌器应位于发酵罐筒体底部0.8

6、d，即1.2m，距液面0.8~1d即1.2~1.5m故S=取3m4，搅拌功率的确定①单层搅拌功率的计算②多层搅拌功率的确定P总=3P=480KW5，搅拌轴的设计发酵罐是竖直安装的。皮带轮直接接于支座旁。可以认为没有弯管曲载荷作用的影响，仅需考虑扭转作用，所以轴计算主要以扭转强度计算和扭转刚度计算。曲轴径170mm，查《材料与零部件》轴上安装零件设计选用：A。轴承搅拌器受轴向力和径向力的共同作用，故轴承的选择用双向心球面滚子轴承，查《材料与零部件》中P416，选GB28-6-64轻宽（5）系列3520。B．联轴器的选用轴分为三段，选用两个夹套联轴

7、器连接，其优点在于装拆方便，拆卸时不需要做轴项运动，易对中，径向尺寸小，查《材料与零部件》中P547，选用AG5-213-65立式，夹壳联轴器。C．轴封采用封面轴封（其封面要求不高）。6，传动部分设计1．皮带形式设计搅拌器用电机拖动，三角皮带转动，查《材料与零部件》，知三角皮带传动效率为η=0。94，因立式夹壳联轴器联结效率为0。98，罐内装两只磙子器轴承，传动效率为0。97，罐外装两只滑动轴承，传动效率为0。98，因此传动效率；N传=N0/[（0。942）*（0。982）*0。97]=11。56（kw）查《机械零件设计手册》选三间皮带B型。1

8、．皮带轮直径查《材料与零部件》选JO2-71-8型电机带动。用D1=160mm，实心轴带动，则大皮带轮直径：D2=m1/m2*D式中：m1——电机转速