50立方米发酵罐设计说明书Word文档格式.docx
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(3)可用任何材料制造;
(4)蛇管能承受高的压力,常用于高压流体的冷却。
使用水作冷却介质,设计简单,使用方便、廉价。
这次设计包括一套图样,主要是装配图,还有一份说明书。
而绘制装配图是生物工程设备的机械设计核心内容,绘制装配图要有合理的选择基本视图,和各种表达方式,合理的选择比例,大小,和合理的安排幅面。
说明书主要用于写清楚设计的思路和步骤。
项目项目及代号参数及结果备注
红霉素链霉发酵菌种由工艺条件确定菌
常压工作压力由工艺条件确定
0.60MP设计压力由工艺条件确定
31?
发酵温度(工作温度)根据参考文献选取
设计温度由工艺条件确定
冷却方式水冷由工艺条件确定
酵母膏10g,
麦芽膏10g,
葡萄糖4g,琼培养基根据参考文献选取
脂20g,蒸馏
水1000ml
2
Di,搅拌叶直径
D,罐体直径
Ho,罐体直筒部位高度B,挡板宽度
ha,椭圆封头短半轴长度S,搅拌叶间距
C,底搅拌叶至底封头高度hb,椭圆封头的直边高度
3
2.几何尺寸的确定
根据工艺参数和高径比确定各部几何尺寸;
高径比H/D=2.2
初步设计:
设计条件给出的是发酵罐的公称体积公称体积,,罐的筒身(圆柱)体积和底封头体积之和
3设计公称体积:
50m查附表,取D=3000mm此时,ha=750mmhb=40V封=3.82
H=2.2D=6600mm
h=750+40=790
ho=H-2h=6600-2790=5020,
223V筒Dh,0.785,3,5.02,35.47=m04
3V公=V筒+V封=35.47+3.82=39.29m
3由于与所要求公称体积V公=50m相差太大,故取D=3200此时,ha=800mmhb=40V封=4.61
H=2.2D=7040mm
h=800+40=840
ho=H-2h=7040-2840=5360,
223Dh,0.785,3.2,5.36,43.08V筒=m04
3V公=V筒+V封=43.08+4.61=47.69m
3同理,若取D=3400,按同样的方法计算得V公=57.14m
3经以上验证,当D取3200时与公称体积所要求50m最为接近,故D取3100mm
3公称体积调整为V公=V筒+V封=43.08+4.61=47.69m
3全体积V,V,V,47.69,4.61,52.3m封0
1D,D,1070mmi3
H,0.25D,800mma
4
h,H-h,40mmba封
S,3D,3200mmi
C,D,1070mmi
3.主要部件尺寸的设计计算
3.1考虑压力,温度,腐蚀因素,选择罐体材料和封头材料,封头结构、与罐
体连接方式,发酵液PH为近中性,对罐体使用A3钢会有点腐蚀,使用不锈钢
成本较高。
考虑使用A3钢为材料,内涂环氧树脂防腐。
即可达到要求,又降
低成本。
3.2罐体壁厚
PD0.60,3200,,,C,,3,12.0mm1,,,,2,P2,127,0.8,0.60
D,罐体直径(mm)
P,耐受压强(取0.60MPa)
φ,焊缝系数,现用无缝焊取0.8
2〔σ〕,设计温度下的许用应力(),A3钢焊接压力容器许用应力为kgfcm150?
,127Mpa
-C,10mmC,腐蚀裕度,当时,C,3mm3.3封头壁厚计算
PDy0.60,3200,2.3,,,C,,3,21.7mm2,,,,2,P2,127,0.8,0.6
p,耐受压强(取0.60MPa)
y,开孔系数,取2.3
φ,焊缝系数,无缝焊取0.8
-C,10mmC,腐蚀裕度,当mm时,C,3mm3.4挡板
5
本设计用内冷凝水管,可以省略挡板。
表2-1×
×
m3发酵罐的几何尺寸
参数及计算项目备注结果
3设计条件公称体积V47.69m0
3全体积V计算52.3m
罐直径D3200mm计算
筒体高H5360mm计算0
7040mm计算罐总高H
搅拌叶间距S3200mm计算
1070mm计算底搅拌叶至底封头高度C
800mm计算椭圆封头短半轴长度ha
椭圆封头直边高度h40mm计算b
3.5搅拌器
1D,D,1060mm叶径:
i3
盘径:
d,0.75D,826.4mmii
叶宽,0.2D,212mmi
叶弦长:
0.25D,265mmi
l,0.375D,461mm叶弧长:
i
Y,D,1060mm叶距:
3.6人孔和视镜
本次设计只设置了1个人孔,标准号为:
HG21517,1995回转盖带颈平
焊法兰人孔RF型(PN1.0MPaDN400)开在顶封头上。
本次设计只设置了2个视镜,公称压力PN1.0,公称直径DN150,D,250mm,
D,215mm,b,40mm,b,30mm,材料为不锈钢,标准号为:
视镜?
PN1.0112
DN150HGJ501,86,20开在顶封头上。
3.7管道接口:
6
进出料口、进排气口、补料口、温度计平焊法兰:
HG20592,1997,DN100,外径108
冷却管进出口、取样口平焊法兰:
HG20592,1997,DN60,外径68
压力表平焊法兰:
HG20592,1997,DN15,外径21.3
进料口:
采用管法兰接口,冷扎钢管DN100,3.4kg/m,厚度4mm,开在封头上;
排料口:
采用管法兰接口,冷扎钢管DN100,3.4kg/m,厚度4mm,开在罐底;
进气口:
采用管法兰接口,冷扎钢管DN100,3.4kg/m,厚度4mm,开在罐身;
排气口:
冷取水进、出口:
采用管法兰接口,合金钢管,Φ60×
3.5,开在罐身;
取样口:
DN60,开在封头上;
补料口:
DN100,开在封头上;
3.8仪表接口:
温度计:
装配式热电阻温度传感器Pt100型,D,100mm,开在罐身上;
压力表:
弹簧管压力表(径向型),d=20mm,精度2.5,型号:
Y,250Z,1
开在封头上
液位计:
采用HG5型反射式玻璃板液位计标准号:
HG5-1364-80型号:
AT25-I-2000直径:
2000mm,开在罐身上;
溶氧探头:
SE,N,DO,F;
pH探头:
PHS,2型;
表2-2发酵罐主要部件尺寸的设计计算结果
项目及代号参数及结果备注
A3钢罐体材料由工艺条件确定
罐体壁厚,12mm计算1
回转盖带颈
平焊法兰人根据参考文献HG21517-95
人孔孔RF型
选取(PN1.0MPa
DN400)
21.7mm封头壁厚计算
六平叶涡轮搅拌器种类根据参考文献选取
搅拌器层数2计算
1060mm搅拌器直径计算
7
4.冷却装置设计
4.1冷却方式:
发酵罐容量大,罐体的比表面积小。
夹套不能满足冷却要求,使用列管
或蛇管冷却,综合比较列管的冷却效果好,在使用水作冷却介质时,选用列管。
4.2冷却面积的计算
发酵罐装料系数:
60%
52.3,0.60,发酵罐装料液体积:
=全体积×
装料系数=31.38V1
3不计算下封头时的装液体积:
V柱=-下封头体积,36.61-4.61,34.615mV1
22装液高度:
,,,,h,V0.785,D,320.785,3.2,4.3m柱1
单位时间传热量,发酵热×
装料量
3即:
Q,Q,V,26300,36.61,825294kjm,h发1
冷却水耗量(W)
Q825294W,,,24644.78kgh,,,,Ct,t4.186,28,20p12
Q,单位时间传热量
0Cp,冷却水的平均比热,取4.186,,kjkg,Ct2,t1,冷却水进出口温度差
平均温度差
t,t,t,t,,,,31,20,31,28,,,,0F1F2,t,,,6.156Cm,,,,t,t31,20F12.303lg2.303lg,,,,31,28t,tF2
t1,冷却水进口温度
t2,冷却水出口温度
t,发酵温度F
冷却面积(A)
Q8252942A,,,43.25mK,,t3100,6.156m
8
对数平均温度差,tm
K,传热总系数,取3100kJ/(m2?
h?
?
)
2A,,dL冷却面积():
m
冷却蛇管取,76,3.5mm
冷却蛇管总长度(m)
A43.25()L,,,199.6m,3,d3.14,69,10
d,蛇管内径,
d,外径,壁厚
外径取50,80mm,壁厚取3.5,5mm
4.3蛇管参数计算
蛇管一般分为4组或6组,则每组长度:
L/4或L/6