1、第五章設備的設計與選型 第一節(jié) 概述第二節(jié) 專業(yè)設備的設計與選型 第三節(jié) 通用設備的選型第四節(jié)非標準設備的設計第五節(jié)設備一覽表 第一節(jié) 概述一、設備設計與選型的任務二、設備的設計與選型原則一、設備設計與選型的任務生物工程工廠設備三類專業(yè)設備：僅發(fā)酵工廠使用，專業(yè)性較強的 設備。發(fā)酵罐、糖化鍋、精餾塔等通用設備：各行業(yè)都可用。泵和風機.非標準設備：是指車間的計量桶、攪拌池等設施。 一、設備設計與選型的任務任務：在工藝計算的基礎上，確定車間所有工藝設備的臺數(shù)、型號和主要尺寸進行車間布置設計依據(jù)施工圖設計提供條件非工藝設計（機械設計、土建、儀表控制）等設計項目打好基礎設備的制作和采購提供資料二、設備

2、的設計與選型原則 （1）保證生產(chǎn)過程的安全可靠。（2）技術上先進、經(jīng)濟上合理。（3）投資省，耗材少，加工方便，采購容易。（4）運行費用低，耗水、電、汽等較少。（5）操作方便，耐用易維修，備品配件供應可靠。減輕工人的勞動強度, 盡量實現(xiàn)機械化和自動化。 （6）設備結構緊湊（7）考慮生產(chǎn)波動和設備平衡，要留有一定的余量（8）考慮設備故障及檢修的備用。 材質、強度、清洗、消毒引進先進技術設備酒精工業(yè)：循環(huán)粉碎、雙酶法液化糖化、多效蒸餾新技術、分子篩脫水啤酒工業(yè)：濕法粉碎、快速過濾設備、硅藻土過濾設備、膜過濾設備、灌裝設備引進優(yōu)良菌株新型生化反應器第二節(jié)專業(yè)設備的設計與選型 一、專業(yè)設備設計與選型的依

3、據(jù)二、專業(yè)設備設計與選型的程序和內(nèi)容三、計算選型實例一、專業(yè)設備設計與選型的依據(jù)1、工藝計算結果 成品量、物料量、汽、水、空氣、冷耗量2、工藝操作的最適外部條件 溫度、壓力、真空度等3、設備的構造類型和性能二、設備設計與選型的程序和內(nèi)容（12） （1）設備所負擔的工藝操作任務和工作性質、工作參數(shù)等的確定。（2）不同型號設備的特點和性能評價。（3）設備生產(chǎn)能力的確定。（4）設備臺數(shù)的確定。（5）設備主要尺寸的確定。（6）設備化工過程的計算。使用維修及裕量換熱、過濾、干燥面積二、發(fā)酵設備設計與選型的內(nèi)容（12）（7）設備的傳動攪拌和動力消耗的計算。（8）設備結構的工藝設計。（9）支撐方式的計算選型

4、。（10）壁厚的計算選擇。（11）材質的選擇和用量的計算。（12）其他特殊情況的考慮。三、計算選型實例 對發(fā)酵產(chǎn)品要充分了解。產(chǎn)品之間差異大 生產(chǎn)特點、原料性質來源、現(xiàn)階段生產(chǎn)水平可能達到的技術經(jīng)濟指標、有效生產(chǎn)天數(shù)、各個環(huán)節(jié)生產(chǎn)周期一、間歇式發(fā)酵設備生產(chǎn)能力、數(shù)量和容積的設計計算 二、連續(xù)操作設備生產(chǎn)能力、數(shù)量和容積的設計計算一、間歇式發(fā)酵設備生產(chǎn)能力、數(shù)量和容積的設計計算1、生產(chǎn)能力的確定 間歇式發(fā)酵設備生產(chǎn)能力的表示方法，一般為t/（罐批）或m3/（罐批），對于味精等通風發(fā)酵設備，其生產(chǎn)能力由設備選型來確定。 例如：120000t/a味精廠選容積為550t的發(fā)酵罐，其生產(chǎn)能力為： 550

5、80226095 12299.867.18 t（罐批）式中：80填充系數(shù) 22發(fā)酵培養(yǎng)基終糖濃度 60糖酸轉化率 95提取率 122精制收率 99.8發(fā)酵成功率（發(fā)酵染菌率0.2%） 對于啤酒生產(chǎn)，糖化設備的生產(chǎn)能力可根據(jù)生產(chǎn)規(guī)模的大小、日糖化次數(shù)來確定。 2、設備數(shù)量的確定間歇式發(fā)酵設備數(shù)量的確定 一般可由下列公式求出： NZ/（mt）或NV0/（24V） 式中：N設備的操作臺數(shù)（不含備用） Z每日加工原料和半成品的質量（t/d） 設備的一個操作周期（h） m 設備操作的有效量（t） t每日設備操作時間（h/d） V0每日(24h）加工的原料和半成品的容量（m3） V一臺設備的容量（m3）

6、填充系數(shù)從投資看，相同規(guī)模下，容量大、臺數(shù)少優(yōu)于容量小、臺數(shù)多。而老廠改造，就要考慮原有設備利用問題。有時出于工藝的要求以及生化反應和化學工程學的需要，還要優(yōu)先考慮對生產(chǎn)有利的因素，而將設備投資的經(jīng)濟觀點放到次要地位。例如：酒精生產(chǎn)的拌料罐的容積不能過大，以防止原料中因酶的作用而轉化出過多的糖；好氣發(fā)酵設備要求有一定的高徑比；啤酒大罐發(fā)酵時要求15h之內(nèi)滿罐等。 3、設備體積的計算 V=V0/（24） 式中：V設備的總體積（m3） V024h內(nèi)加工的成品或半成品的體積（m3） 操作周期，包括預備時間、操作和清洗等輔助操作時間（h） 填充系數(shù)，一般情況下，裝有攪拌和冷卻裝置的或產(chǎn)生泡沫多的物料，

7、0.6-0.8，酒精發(fā)酵罐等取0.8-0.85，氣液分離器取0.7等。 4、設備主要尺寸的計算發(fā)酵工廠的設備多為容器型設備，不同的設備，根據(jù)其用途和設備特性，高徑比有很大差別。如錐形底制作容易，排料干凈，間歇操作采用較多。當確定各部尺寸時，通常根據(jù)已知容量V以及高徑比、封頭高度（折算成相同直徑筒高），列出數(shù)學方程式求出。直徑計算出來后，應將其值圓整到接近的公稱直徑系列（查附錄一表13）P272。然后校核總容量是否可滿足工藝計算的容量要求。如偏差太大，還要作相應調整，直到符合要求。直徑計算確定后，可根據(jù)關系求出其他尺寸。 例1 年產(chǎn)120000t/a味精發(fā)酵車間主要設備設計計算與選型1000kg

8、純度為100%的味精需濃度為22%的糖液6.55 t1、發(fā)酵罐2、種子罐 評價發(fā)酵罐技術性能：體積溶氧系數(shù)KLa 經(jīng)濟性能：溶氧效率1、發(fā)酵罐（1）發(fā)酵罐的選型（2）生產(chǎn)能力、數(shù)量和容積的確定（3）主要尺寸的計算（4）冷卻面積的計算（5）攪拌器設計（6）攪拌軸功率的計算（7）設備結構的工藝設計（8）設備材料的選擇（9）發(fā)酵罐壁厚的計算（10）接管的設計（11）支座設計（1）發(fā)酵罐的選型表5-1P109機械攪拌型 多漿、Waldhof、自吸式、臥式攪拌槽氣相連續(xù)型 噴淋塔、水平攪拌槽水泵型 強迫循環(huán)型、有導流筒噴射通風器氣升型 氣升型、差壓循環(huán)型、篩板型谷氨酸發(fā)酵：機械渦輪攪拌通風發(fā)酵罐（通用罐

9、）瓦爾德霍夫型發(fā)酵罐Waldhof fermenter 好氣性發(fā)酵設備圓柱體容器：裝有旋轉軸、通風器、導流筒和溢流管無菌空氣由空心軸進入通風輪的空心管，當旋轉軸由馬達驅動旋轉時，使空氣呈放射狀噴出，迫使液體由導流筒外側上升，再進入導流筒而下降，形成反復的循環(huán)翻動。營養(yǎng)液、糖液等從上部加入罐內(nèi)，細胞培養(yǎng)液以泡沫形式從上部溢流管排出。優(yōu)點：(1)由于空氣在培養(yǎng)液中分散均勻，與菌體接觸時間較長，氧的傳遞與吸收良好，因而可提高菌體產(chǎn)率；(2)由于自動機械消泡，不需加消泡劑。缺點：結構較復雜，清洗較困難。適用于以廢糖蜜、木材水解液和亞硫酸廢液等為原料的酵母或其他單細胞蛋白的生產(chǎn)。 （2）生產(chǎn)能力、數(shù)量和

10、容積的確定容積的確定 系列5、10、20、50、60、75、100、120、150、200、250、500、550、600、780m3A、單罐容量越大，經(jīng)濟性能越好，但風險越大，要求技術管理水平也越高。B、擴建：可取與原有發(fā)酵罐相同的容積。50m3C、新建：盡量取較大容量。550m3現(xiàn)以550m3罐為例（2）生產(chǎn)能力、數(shù)量和容積的確定生產(chǎn)能力計算 V糖=6.55120000/300=2620(m3/d) V0= V糖/=2620/0.8=3275 (m3/d)每噸味精需糖液年產(chǎn)量t/a生產(chǎn)天數(shù)發(fā)酵罐的總容積m3 /d糖液體積m3 /d填充系數(shù)（2）生產(chǎn)能力、數(shù)量和容積的確定發(fā)酵罐個數(shù)的確定 裝

11、液高度系數(shù)：圓筒部分高度系數(shù) 封底則與冷卻管、輔助設備體積相抵消 公稱容積：罐的圓柱部分+底封頭容積（圓整）罐的全容積：罐的圓柱部分+兩封頭容積（2）生產(chǎn)能力、數(shù)量和容積的確定發(fā)酵罐個數(shù)的確定 公稱容積500m3的發(fā)酵罐，總容積550m3. NV0/（24V） =327540(245500.8) =10(個)N0=3275/550=6(個/d）實際產(chǎn)量=5500.86300/6.55=120916（t/a）富裕量=（120916-120000）/120000=0.7% 滿足產(chǎn)量要求（3）主要尺寸的計算550m3發(fā)酵罐直徑D,高度HV全=V筒+2V封V0=0.785D21.95D+/24D32=

12、550H=1.95DD=6.8mH=1.95D=12.9(m） 驗算全容積V0=0.785D22D+/24D32 +0.785D20.05 =550曲面高度直邊高度（4）冷卻面積的計算影響冷卻面積的因素：不同菌種系統(tǒng)基質濃度材質冷卻水溫、流速、水質計算方法：經(jīng)驗值計算法傳熱公式計算法（4）冷卻面積的計算經(jīng)驗值計算法發(fā)酵產(chǎn)品裝料體積冷卻面積比值酵母50400.8谷氨酸40601.5檸檬酸4016200.40.5酶制劑2010200.51抗生素40406011.5550m3的發(fā)酵罐換熱面積A=V全=5500.81.5=660（4）冷卻面積的計算傳熱公式計算法：平均溫差tm： tm=（t1-t2）/

13、ln（t1/t2） t1=32-20=12 ( ) t2=32-27=(5)tm=8 ( ) P118換熱面積(牛頓傳熱定律公式）A=Q/(Ktm) =4.186000440/(4.185008) =660(m2）每m3發(fā)酵液每小時傳給冷卻器的最大熱量4.186000kJ/(m3h)豎式列管式換熱器K=4.18500kJ/(m3h )發(fā)酵熱生成高峰、高溫天氣、冷卻水溫（5）攪拌器的設計機械攪拌通風發(fā)酵罐的攪拌渦輪 平葉、彎葉、箭葉式三種 葉片有三個、六個、八個 在相同攪拌功率下粉碎氣泡的能力，平葉彎葉箭葉；但徑向攪動量即翻動液體的能力則與以上相反。 可根據(jù)發(fā)酵特點、基質及菌體特性選用。谷氨酸發(fā)

14、酵過程有中間補料，混合要求高，選用六彎葉。 平葉 彎葉、箭葉式（5）攪拌器的設計攪拌器的各部尺寸與罐徑D有一定比例關系攪拌器葉徑Di=D/3=6.8/3=2.27(m）葉寬B=0.2Di =0.22.27=0.454 （m）弧長l=0.375Di=0.85 （m）底距C=D/3=2.27 （m）盤徑di=0.75Di=0.752.27=1.7 （m）葉弦長L=0.25Di=0.252.27=0.57 （m）葉距Y=D=6.8 （m）彎葉板厚=14mm取2擋攪拌，攪拌轉速110r/min（6）攪拌軸功率的計算 修正的邁凱爾（Michel.B.J)公式求攪拌功率，并由此選擇電機。 淀粉水解糖低濃度

15、細菌醪，可視為牛頓流體。1、計算Rem2、計算不通氣時攪拌功率P03、計算通氣時的攪拌功率Pg4、求電機功率谷氨酸發(fā)酵按1kW/m3發(fā)酵醪，550m3裝440m3取功率大于440kW的電機（6）攪拌軸功率的計算1、計算RemRem=D2N/D-攪拌器直徑 ,D=1.3mN-攪拌器轉速，N=95/60=1.58(r/s)-醪液密度，=1050kg/m2-醪液粘度，=1.310-3Ns/m2Rem=2.2106 視為湍流，則攪拌功率準數(shù)NP=4.7（6）攪拌軸功率的計算2、計算不通氣時攪拌功率P0P0=NPN3D5D-攪拌器直徑 ,D=1.3mN-攪拌器轉速，N=95/60=1.58(r/s)-醪

16、液密度，=1050kg/m2-醪液粘度，=1.310-3Ns/m2NP-攪拌功率準數(shù)，NP=4.7P0=71.9103W72kW兩檔攪拌P0=2P0=144kW（6）攪拌軸功率的計算3、計算通風時攪拌功率PgPg=2.2510-3（P0ND3/Q0.08)0.39 (kW)D-攪拌器直徑 ,D=1.3mN-攪拌器轉速，N=95 (r/min)P0-不通風時攪拌功率144kWQ-通風量（ml/min),設通風比vvm=0.110.18取低限通風量變大，為安全。Q=79.10.11106=8.7106 （ml/min)Pg=116.1 (kW)（6）攪拌軸功率的計算4、計算電機功率P電P電=Pg1

17、.01/（123) (kW)Pg=116.1 (kW)三角傳動1=0.92滾動軸承2=0.99滑動軸承3=0.98端面密封增加的功率為1%P電=131.2(kW)，查手冊選合適的電機。（7）設備結構的工藝設計1、空氣分布器2、擋板3、密封方式4、冷卻管布置（7）設備結構的工藝設計1、空氣分布器 多孔（管式）：通風量?。≦=0.020.5mL/s) 單管式:通風量大。(選用）2、擋板 加強攪拌強度，防止產(chǎn)生渦旋。 豎式冷卻蛇管，扶梯可當擋板。 擋板上沿略低于液面，減少泡沫3、密封方式：雙面機械密封（7）設備結構的工藝設計4、冷卻管布置 夾套：（F=660,滿足要求（8）設備材料的選擇 優(yōu)先滿足工

18、藝，其次是經(jīng)濟性。 不銹鋼：1Gr18Ni9Ti 碳鋼內(nèi)襯不銹鋼 碳鋼 復合材料 噴涂金屬和耐腐蝕涂料 本設備選用1Gr18Ni9Ti鋼制作（9）發(fā)酵罐壁厚的計算 公式計算和查表法。P273-275 查表法是前人用公式計算的結果，要注意選用材質和工作條件相應的表格。計算法確定發(fā)酵罐的壁厚封頭壁厚計算計算法確定發(fā)酵罐的壁厚P273 S=PD/(2)+CP-設計壓力，取最高工作壓力的1.05倍，不限取0.4MPaD-發(fā)酵罐內(nèi)徑6800mm- 1Gr18Ni9Ti鋼的許用應力1400kg/cm2-焊縫系數(shù)，焊接及探傷查表。0.9C-壁厚附加量，C=C1+C2+C3C1-鋼板負偏差，厚度查表，0.13

19、1.3，取0.5mmC2-腐蝕裕量0，A3鋼：單面1mm，雙面2mm（?。〤3加工減薄量，冷加工0（?。?，熱加工0.1S0S=1.6(cm）計算法確定發(fā)酵罐的壁厚 選用12mm厚A3鋼板制作，查表，每米高重1189kg，C筒=11898=9488kgS封=PD/(2-P)+C=12.8 查鋼材手冊圓整為S=14 G封=2005kg 壁厚表和橢圓封頭壁厚表18（10）接管設計P1151、接管長度：直徑和保溫層 表5-2公稱直徑Dg不保溫接管長保溫設備接管長適用公稱壓力（MPa）15801304020501001501670350150200167050015020010（10）接管設計2、接管直

20、徑的確定：流體力學。流量、流速管道截面積管徑園整。排料管（也是通風管）：醪量440m3，2h排空Q=440/(36002)=0.06(m3/s)物料流速=1m/sF截面=Q/V=0.06(m2）F截面=0.785d2d=0.28（m）查表P271表12取無縫管3258，325-8*2=309280mm適用。（10）接管設計2、接管直徑的確定：流體力學流量、流速管道截面積管徑園整。排料管（也是通風管）：壓縮空氣0.4MPa，支管氣速2025m/s 通風比0.180.35（20，0.1MPa）風量Q1取大值=4400.35=154（m3/min)=2.57(m3/s)工作狀態(tài)風量Qf=2.570.

21、10.35(273+30)(273+20)=0.76(m3/s)風速=25m/s Ff=Qf/=0.76/25=0.03(m2）Ff=0.785d2氣 d氣=0.10（m）排料管（也是通風管），取兩者大值。（11）支座選擇臥式支座：支腿、圈形支座、鞍型支座立式支座：懸掛支座、支撐式支座和裙式支座對于100m3以上發(fā)酵罐，宜選用裙式支座2 種子罐（1）選型：同發(fā)酵罐（2）容積和數(shù)量 容積：接種量 數(shù)量：生產(chǎn)周期、發(fā)酵罐相對應。2只（3）主要尺寸：發(fā)酵罐幾何相似（4）冷卻面積：夾套（5）設備材料：多用不銹鋼，光潔。（6）壁厚、攪拌、支座3 空氣分過濾器分過濾器空罐氣速0.20.5m/s，通過濾層的

22、氣速1.01.5m/s分過濾器花板鉆8孔，開孔率40%。種子罐和發(fā)酵罐分過濾器（1）分過濾器直徑的計算V=0.785D2濾層/V-通過分過濾器的空氣（0.4MPa）流量V=0.7750.180.10.430529360-通過分過濾器氣速取0.2m/sD濾層=0.062（m），園整取70mmD過濾器=1.11.3D濾層。取1.3,D過濾器=91，園整取100mm3 空氣分過濾器（2）過濾器強度P設計=0.41.25=0.5MPa，=0.7=127MPa，C=0.2S=0.23(cm）進出氣管：與氣管配合數(shù)量：每罐一個濾層厚度：濾紙56層分過濾器高度：筒體部分高度的1.11.5倍S=PD/(2-P

23、)+C例2、總容積200m3啤酒罐底發(fā)酵罐計算1、有效容積： V有效V總2000.8160（m3）2、罐徑：設圓柱高H4D，圓錐角60，則：錐高：hD/2tg（/2）所以，V總（/4）D2H1/3（/4）D2h故：D3、圓柱高：H4D43.915.6（m）圓錐高：hD/2tg303.38（m）封頭高：hoD43.940.975（m）發(fā)酵罐總高：H總Hhoh15.63.380.97519.96（m）4、冷卻面積AQ/（k.tm）（m2）（Q取最大值）（1）設啤酒在1.5天內(nèi)從12冷卻至5，則放出的熱量為：Q1mc（t2-t1） 16010403.7(12-5)/36 119715.5（KJ/h）

24、（2）設啤酒最后在1天內(nèi)由5冷卻至1，則放出的熱量為：Q2mc（t1-t2） 16010403.76/24153920（KJ/h）式中：160發(fā)酵罐有效體積（m3）1040發(fā)酵液密度（kg/m3）3.7液體焓（KJkg）因Q2Q1，故取Q2計算。設冷酒精由4至1，后發(fā)酵液由5冷至0，則tm4.4，冷卻面積： AQ/（k.tm）97.2（m2）式中：k100w/（m2k）則冷卻面積/有效容積97.2/1600.65、發(fā)酵罐厚度及材料材料采用不銹鋼焊制，其厚度計算如下：S(PD)/(2)C （0.2390）/（21270.8）+0.1 0.48（cm）（取0.5cm）式中：P試水壓力，0.2MPa

25、（表壓）許用應力，127MPa焊縫系數(shù)，取0.8C附加裕度，取0.1cm為加強罐體剛度和強度，在罐身每隔2m距離處焊加強圈2一個，寬度為50mm，厚度為3mm。二、連續(xù)操作設備生產(chǎn)能力、數(shù)量和容積的設計計算連續(xù)操作設備在設計中，既在考慮生產(chǎn)能力又要考慮混合、反應等處理效果。通常為提高反應效果的具體做法是：在滿足生產(chǎn)能力的前提下，選擇設備時要考慮其高徑比和設備數(shù)量，如連續(xù)蒸煮、連續(xù)發(fā)酵設備通常取35個罐串聯(lián)。設計連續(xù)操作設備的容量和主要尺寸的依據(jù) 物料流量（m3/s或t/s）； 物料流量是根據(jù)設計的生產(chǎn)規(guī)模，通過計算確定的。物料在設備中的逗留時間（t/s）； 物料在連續(xù)操作設備中的逗留時間則取決

26、于生產(chǎn)工藝的要求和目的。以連消和連續(xù)蒸煮為例，同時用蒸汽加熱物料，連消在加熱區(qū)的逗留時間比蒸煮要短得多，前者以殺菌和保存營養(yǎng)為主，后者則要考慮充分糊化物料。 物料在設備各部位的流速V（m/s）。1、生產(chǎn)能力的確定 對于連續(xù)生產(chǎn)操作設備，其生產(chǎn)能力是在保證生產(chǎn)工藝條件的基礎上，單位時間通過設備的物體量，由工廠的規(guī)模與物料衡算確定。 以淀粉質原料，年產(chǎn)30000t酒精廠為例，根據(jù)物料衡算，蒸煮醪的體積流量為45m3/h。因此要求連續(xù)蒸煮設備的生產(chǎn)能力即為45m3/h。 2、設備容積的計算 已知物料流量和逗留時間t，可以計算出設備的有效體積：V有效 t（m3） 例如：根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗，30000t/a酒

27、精廠蒸煮時間（即逗留于高溫區(qū)的時間）要求為9060min?，F(xiàn)取80min，則蒸煮設備的總有效容積為： V有效=（4560）8060（m3） 3、設備數(shù)量的計算連續(xù)操作設備為保證反應的充分均勻，防止滯留和滑漏現(xiàn)象，根據(jù)生產(chǎn)性質的不同，一般取設備數(shù)量為35個，也可設定單個設備容量，由總容量計算設備的數(shù)量n：nV有效/（v1）式中：V有效設備有效總體積（m3）V1單個設備容積（m3）填充系數(shù)根據(jù)上例30000t/a酒精廠V有效60m3，V116m3。 100，則蒸煮設備數(shù)量n為： n=60/163.754 4、設備主要尺寸計算容器類設備的主要尺寸計算方法同間歇操作設備的計算方法。但連續(xù)操作設備為保證

28、其順序性和連續(xù)性，通常高徑比要比間歇操作設備大一些。具體情況，可根據(jù)生產(chǎn)特點加以確定。 連續(xù)滅菌設備小規(guī)模實罐滅菌、大規(guī)模連續(xù)滅菌連續(xù)滅菌流程 連消塔噴淋冷卻流程 噴射加熱真空冷卻流程 板式換熱滅菌流程連消塔噴淋冷卻設備1、連消塔選型：噴孔型、螺旋型、汽液混合型2、生產(chǎn)能力：12h，2620m3/d，15%糖液 數(shù)量：2套，大規(guī)模2套或3套3、主要尺寸及接管的計算A、滅菌時間：10min，連消塔1030s，維持罐812min連消培養(yǎng)基流速0.30.6m/sB、連消塔長度L=t=0.310=3(m)C、連消蒸汽耗量 V=1.1Gc(t2-t1)/(-）D、進汽管直徑d: F=0.785d2 F=

29、V/汽速 汽速=2050m/s，取42E、進料管、出料管（加蒸汽冷凝量）直徑F、連消塔外圓尺寸G、外筒有效長度校核：內(nèi)徑圓整重新確定有效長度（4）設備結構的工藝設計 開孔數(shù)、孔徑（5）設備材料選擇 不銹鋼、低碳鋼、普通鋼A3（6）壁厚確定:1.6MPa，6mm（7）支座選擇：懸掛式B、支撐式2、維持罐 選型、生產(chǎn)能力、數(shù)量和容積確定、主要尺士、材料選擇、壁厚、接管、支座3、噴淋冷卻器第三節(jié)通用設備的選型屬于通用設備的內(nèi)容很多，本節(jié)僅介紹與發(fā)酵生產(chǎn)密切相關的液體輸送設備、氣體輸送設備的選型。一、液體輸送設備選型液體輸送設備，主要是各種類型的泵，還有壓力輸送等設備。但在此僅討論泵類的選型。 （一）

30、泵的分類和特點發(fā)酵工業(yè)中，使用最廣泛的是離心泵。 離心泵：體積小、效率高、控制方便?？蛇x擇在出口管上安裝控制閥的辦法調節(jié)流量。往復泵不可這樣做，否則會出現(xiàn)重大事故。 往復泵：容積式泵。它的流量與壓力無關，調節(jié)往復泵的流量可采用改變往復泵轉速，改變沖程大小或采用支路調節(jié)的方法來實現(xiàn)。 隔膜泵：腐蝕性液體或含有固形顆粒的懸浮液 旋渦泵：流量小而壓力高，泵體構造簡單而緊湊，但效率較低，一般低于40。 齒輪泵：流量小，壓力高，在發(fā)酵工業(yè)中常用來輸送粘稠液體和作為板框壓濾機的加料泵。 螺桿泵：結合了離心泵與往復泵的優(yōu)點，流量穩(wěn)定，適合于在高壓下輸送帶有固體顆粒的懸浮液。由于它的排出壓力較高，流量均勻，在

31、發(fā)酵工業(yè)中常被用于進料等。連消（二）泵的選擇原則流量、揚程、有效汽蝕量、液面（1）流量 設計發(fā)酵工廠的裝置時，要留有一定的富裕能力。在選擇泵時，應按設計要求達到的能力確定泵的流量，并使之與其他設備能力協(xié)調平衡。另一方面，泵的流量的確定也應考慮適應不同的原料或不同產(chǎn)品的要求等因素，所以應綜合考慮兩點： 裝置的富裕能力及裝置內(nèi)各設備能力的協(xié)調平衡； 工藝過程影響流量變化的范圍。 指在泵吸入口處單位重量液體所具有的超過汽化壓力的富余能量。m （2）揚程 考慮到工藝設計中管路系統(tǒng)壓力降計算比較復雜，泵的揚程一般為正常需要揚程的1.05-1.1倍。實際上，如有經(jīng)驗數(shù)據(jù)，應盡量采用經(jīng)驗數(shù)據(jù)，這樣可以減少選

32、泵的工作量。（3）裝置（系統(tǒng)）的有效氣蝕余量 應大于泵所需的允許氣蝕余量。對于進口側物料處于減壓狀態(tài)或操作溫度接近汽化條件時，泵的氣蝕安全系數(shù)適定取較大值，如減壓塔的塔壓泵，氣蝕安全系數(shù)取大于1.3。（4）液面 介質液面高于泵中心者，應取最低液面，介質液面低于泵中心者，也應取最低液面。 2、選泵的一般程序（1）選泵前的準備工作收集物性數(shù)據(jù)資料。a、在操作條件下泵的使用參數(shù)，如溫度、壓力、流量等變化情況。b、輸送物料的性質，如密度、粘度、蒸汽壓力、化學腐蝕性等。c、了解泵的安裝位置及所處的環(huán)境。確定泵的性能參數(shù)。a、揚程：用m液柱表示，此項指標可在泵樣本及說明書中查得。b、流量：一般以m3/h或

33、L/S表示，此項指標可在泵樣本及說明書中查得。c、允許氣蝕余量及泵的允許吸上真空度，可在樣本及說明書中查得。d、泵效率：指有效功率與泵軸輸入功率的比值。（2）選泵的步驟根據(jù)要求確定所需送液體的流量及揚程量。根據(jù)工藝要求和輸送液體物料性質來初選泵的類型。a、當工藝要求連續(xù)化操作，流量要求均勻時，可選用離心泵；當要求流量小而揚程大時，可選用往復泵；當流量大而揚程小時，可選用離心泵；當要求精確進料時，可選用比例泵。當工藝要求間歇操作，可不考慮流量的均勻性，選用適合工藝流程的泵均可。b、從輸送物料性質考慮：輸送懸浮液時，選用隔膜式往復泵；輸送粘度大的液體、膠體溶液或糊狀物時，可選用齒輪泵，也可用螺桿泵

34、或高粘度泵；輸送易燃易爆有機液體可用防爆電機驅動的離心式油泵；輸送一般溶液可用任何類型的泵。 泵的類型選定后，再根據(jù)流量及揚程選出泵的型號，確定材質并確定臺數(shù)。核算泵的性能。確定泵的安裝高度。原則是使在指定操作條件下能正常運行不發(fā)生氣蝕。計算泵功率和選定電動機功率。泵功率：a、有效功率Pe或稱理論功率：PeQ.H./102(kw)。b、軸功率：P軸Q.H./(102.h)。c、原動機功率：P機K.P軸/傳式中：Q泵流量（m3/s）H泵揚程（m液柱）泵輸送液體密度（kg/m3）泵效率傳原動機傳動效率。當采用彈性聯(lián)軸節(jié)直聯(lián)傳動時，傳1；當用皮帶輪傳動時，傳0.95K選用電機富裕系數(shù)，與泵的軸功率大

35、小有關。 軸功率P軸/kw富裕系數(shù)軸功率P軸/kw富裕系數(shù)501.10-1.151.05-1.008二、氣體輸送設備選型（一）氣體輸送設備的類型1、氣體輸送設備的類型一般中小流量廣泛采用活塞式；大流量采用離心式根據(jù)氣體輸送設備所產(chǎn)生的終壓（出口壓力）或壓縮比（即氣體出口壓力與進口壓力之比）進行分類，如下：（1）通風機終壓15kPa（表壓），壓縮比為11.15（2）鼓風機終壓為15300kPa（表壓）壓縮比小于4（3）壓縮機終壓300kPa（表壓）壓縮比大于4（4）真空泵終壓為當時當?shù)卮髿鈮?，其壓縮比由真空度決定。 2、氣體輸送設備的特點發(fā)酵工業(yè)常用的氣體輸送設備為低壓空氣壓縮機、送風機和真空泵

36、。高壓氣體壓縮機使用較少。（1）空氣壓縮機：0.20.3MPa無菌空氣，供發(fā)酵深層培養(yǎng)用。渦輪式空氣壓縮機：供氣量大，出口壓力穩(wěn)定。出口壓力：0.25-0.55MPa（表壓）容量100m3/min，每分鐘壓縮1m3空氣，配備電機3.5-5kw國產(chǎn)：DA型和DSA型：“D”單吸，“S”雙吸，“A”渦輪壓氣機，其后數(shù)字代表供氣量和出口壓力以及設計序號。如：DA35041，即表示單吸渦輪壓縮機，公稱供氣量350m3/min，出口壓力0.4MPa（絕對壓力），此機系第一次設計產(chǎn)品。往復式空氣壓縮機：結構與工作原理類似于往復泵，操作時，氣體受壓發(fā)熱，故氣缸外需要有冷卻裝置。冷卻裝置有水冷和風冷之分，一般

37、連續(xù)供氣的場合，都選擇水冷。優(yōu)點：容量范圍廣，價格較便宜，操作、維修方便。缺點：出口流量不穩(wěn)定，壓出氣體中夾帶油霧，給后道工序（空氣除菌等）帶來一定困難。分類：氣缸排列位置分：V型，W型，L型排氣壓力氣：高壓（8.0-10.0MPa），中壓（1.0-8.0MPa）和低壓（1.0MPa）發(fā)酵工廠中使用L型較為普通，國產(chǎn)低壓機多為雙缸二級壓縮機。如：AL（序號）（兩缸呈L型排列）20/8型空氣壓縮機（排氣壓力為0.8 MPa）（額定排氣量為20m3/min） （2）旋轉壓縮機：類似于旋轉泵，活有活塞與活門裝置。優(yōu)點：排氣連續(xù)、均勻；效率高，構造簡單而緊湊。缺點：壓縮比不大，終壓一般0.4MPa（表壓）（3）送風機：也稱通風機。發(fā)酵工業(yè)采用最多的是離心式和軸流式兩類。低壓，80013332Pa高于大氣壓的壓力離心式送風機 中壓，1333226664 Pa高壓，26664133322 Pa軸流式送風機：型式很多，效率較高，為6065