1、(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
2、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=750mm hb=40 V封=3.82 H=2.2D=6600mm h=750+40
3、=790 ho=H-2h=6600-2790=5020 ,,223V筒Dh,0.785,3,5.02,35.47=m 043V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=800mm hb=40 V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=m 043V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
4、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01D,D,1070mm i3H,0.25D,800mm a4 h,H-h,40mmba封S,3D,3200mmiC,D,1070mmi3.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.
5、60,3200, ,,C,,3,12.0mm1,2,P2,127,0.8,0.60D,罐体直径(mm) P,耐受压强 (取0.60MPa) , 焊缝系数,现用无缝焊取0.8 2,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,3mm 3. 3 封头壁厚计算 PDy0.60,3200,2.3, ,,C,,3,21.7mm2,2,P2,127,0.8,0.6p,耐受压强 (取0.60MPa) y,开孔系数,取2.3 , 焊缝系数,无缝焊取0.8 ,-C,10mmC ,腐蚀裕度,当mm时,C,3mm 3. 4挡板 5
6、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 V 47.69m03全体积V 计算 52.3m罐直径D 3200mm 计算 筒体高 H5360mm 计算 07040mm 计算 罐总高H 搅拌叶间距S 3200mm 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 b3. 5搅拌器 1D,D,1060mm叶径: i3盘径: d,0.75D,826.4mm ii叶宽,0.2D,212mm i叶弦长: ,0.25D,265mm il,0.375D,461m
7、m叶弧长: iY,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(PN1.0MPa DN400)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?PN1.0 112DN150 HGJ 501,86,20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,DN6
8、0,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,603.5,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=20
9、mm,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HG 21517-95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
10、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=31.38 V13不计算下封头时的装液体积:V柱=-下封头体积 ,36.61-4.61,34.615mV122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) Q8
11、25294W,24644.78kgh ,Ct,t4.186,28,20p12Q,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,6.156C m,t,t31,20F12.303lg2.303lg,31,28t,tF2t1,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,43.25m K,t3100,6.156m8 ,对数平均温度差 ,tmK,传热总系数,取3100 kJ/(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,d3.14,69,10d,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
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