出水溫度26℃。我設(shè)計的是一臺50M3機(jī)械攪拌通風(fēng)發(fā)酵罐，發(fā)酵生產(chǎn)檸檬酸。經(jīng)查閱資料1,得知生產(chǎn)鏈霉素的菌種有黑曲霉、溫氏曲霉、梨形毛霉、淡黃青霉、二歧擬青霉、棒曲霉、泡盛曲霉、芬曲霉、丁二烯酸曲霉、齋藤曲霉及宇佐美曲霉、綠色目霉、黑粉霉等，綜合生產(chǎn)能力、菌種穩(wěn)定性、傳統(tǒng)經(jīng)驗等因素選擇黑曲霉，該菌種最適發(fā)酵溫度為30℃,pH為2-3,發(fā)酵罐主要由罐體、封頭、冷卻蛇管、攪拌裝置、傳動裝置、軸封裝置、人孔和其它溫度，腐蝕因素，選擇罐體材料，確定罐體外形、罐體和封頭的壁厚；根據(jù)發(fā)酵微生物產(chǎn)生的發(fā)酵熱、發(fā)酵罐的裝液量、冷卻方式等進(jìn)行冷卻裝置的設(shè)計、計算；根據(jù)上面的一系這次設(shè)計包括一套圖樣，主要是裝配圖，還有一份說明書。而繪制裝配圖是生物工程設(shè)備的機(jī)械設(shè)計核心內(nèi)容，繪制裝配圖要有合理的選擇基本視圖和各種表達(dá)方式，有合理的選擇比例，大小，和合理的安排幅面。說明書就是要寫清楚設(shè)計的思路和步驟，把整個步驟項目及代號參數(shù)及結(jié)果備注1發(fā)酵菌種黑曲霉根據(jù)參考文獻(xiàn)【1】選取2工作壓力由工藝條件確定3設(shè)計壓力由工藝條件確定4發(fā)酵溫度根據(jù)參考文獻(xiàn)【1】選取5設(shè)計溫度由工藝條件確定6冷卻方式蛇管冷卻由工藝條件確定7培養(yǎng)基根據(jù)參考文獻(xiàn)【1】選取8由工藝條件確定93由工藝條件確定2罐體幾何尺寸的確定2.1夾套反應(yīng)釜的總體結(jié)構(gòu)夾套反應(yīng)釜主要由攪拌容器，攪拌裝置，傳動裝置，軸封裝置，支座，人孔，工藝接管和一些附件組成。攪拌容器分罐體和夾套兩部分，主要由封頭和筒體組成，多為中、低壓壓力容器；攪拌裝置由攪拌器和攪拌軸組成，其形式通常由工藝設(shè)計而定；傳動裝置是為為帶動攪拌裝置設(shè)置的，主要由電機(jī)，減速器，聯(lián)軸器和傳動軸等組成；軸封裝置為動密封，一般采用機(jī)械密封或填料密封；它們與支座，人孔，工藝接管等附件一起，構(gòu)成完整的夾套反應(yīng)釜。2.2幾何尺寸的確定根據(jù)工藝參數(shù)和高徑比確定各部幾何尺寸；高徑比H/D=2.8,則H=2.8D初步設(shè)計：設(shè)計條件給出的是發(fā)酵罐的公稱體積(50m3)公稱體積V—一罐的筒身(圓柱)體積和底封頭體積之和發(fā)酵罐全體積近似：(公稱體積+上封頭體積)根據(jù)直徑D查文獻(xiàn)資料[7]可得封頭總高度765mm,封頭體積3.12m3,由此可得D?=1/3D=1/3×2900=966.77mmhb一橢圓封頭的直邊高度C一底攪拌葉至底封頭高度Di一攪拌葉直徑D一罐體直徑Ho一罐體直筒部位高度取整970mmB一擋板寬度ha—橢圓封頭短半軸長度S一攪拌葉間距圖1-2-11機(jī)械攪拌通風(fēng)發(fā)酵罐的幾何尺寸表2-1大中型發(fā)酵罐技術(shù)參數(shù)公稱容筒體高度筒體直換熱面轉(zhuǎn)速電機(jī)功1表2-250m3發(fā)酵罐的幾何尺寸1步驟項目及代號參數(shù)及計算結(jié)果備注2公稱體積全體積D計算2公稱體積全體積D計算計算3計算計算3計算2.3罐體主要部件尺寸的設(shè)計計算2.3.1罐體材料和封頭材料，封頭結(jié)構(gòu)、與罐體連接方式因檸檬酸呈酸性(pH值為2-3),對金屬罐體很容易腐蝕腐蝕，所以罐體和封頭都使用16MnR鋼，內(nèi)涂環(huán)氧樹脂防腐，封頭設(shè)計為標(biāo)準(zhǔn)橢圓封頭，因D>500mm,所以采用雙面縫焊接的方式與罐體連接。2.3.2罐體壁厚D一罐體直徑(mm)p一耐受壓強(qiáng)(取0.25MPa)φ一焊縫系數(shù)，雙面焊取0.8,無縫焊取1.0[o]-[o]一設(shè)計溫度下的許用應(yīng)力(kgf/cm2)(不銹鋼焊接壓力容器許用應(yīng)力為2.3.3封頭壁厚計算D一罐體直徑(mm)p一耐受壓強(qiáng)(取0.25MPa)y一開孔系數(shù)，取2.3φ一焊縫系數(shù)，雙面焊取0.8,無縫焊取1.0[o]一設(shè)計溫度下的許用應(yīng)力(不銹鋼焊接壓力容器許用應(yīng)力為150℃,137MPa)2.4、擋板擋板寬度b取0.1D,裝設(shè)4~6塊即可滿足全擋板條件。根據(jù)下式計算擋板數(shù)n:由此可得n=52.5攪拌器采用渦輪式攪拌器，選擇攪拌器種類和攪拌器層數(shù)，根據(jù)d確定h和b的值尺寸：六彎葉渦輪式攪拌器已標(biāo)準(zhǔn)化，稱為標(biāo)準(zhǔn)型攪拌器；攪動液體的循環(huán)量大，攪拌功率消耗也大；查閱文獻(xiàn)3可知50m3發(fā)酵罐采用6-6-6箭葉式攪拌葉盤徑：di=13/20d=13/20×1000=650mm葉高：h=3.5/20d=3.5/20×1000=175mm葉長：b=0.25d=0.25×1000=2.6人孔和視鏡人孔的設(shè)置是為了安裝、拆卸、清洗和檢修設(shè)備內(nèi)部的裝置。本次設(shè)計只設(shè)置了1個人孔，標(biāo)準(zhǔn)號為：HG21520—1995人孔(R·A—2707)500-1.0,直徑為φ600mm,高度為260mm,開在頂封頭上，左邊軸線位于離中心軸1000mm處視鏡用于觀察發(fā)酵罐內(nèi)部的情況。本次設(shè)計只設(shè)置了2個視鏡，標(biāo)準(zhǔn)號為ⅡPN1.6,DN100AHG21505-1992直徑為DN150mm,高度為52mm,開在頂封頭上，位于俯視面左下45度和右上45度距離中心軸線1200mm處2.7接口管進(jìn)料口：法蘭型號為PNO.6DN150,接口管規(guī)格159×4.5mm,開在封頭上。排料口：法蘭型號為PNO.6DN200,接口管規(guī)格209×4.5mm,開在罐底。進(jìn)氣口：法蘭型號為PNO.6DN150,接口管規(guī)格159×4.5mm,開在封頭上。排氣口：法蘭型號為PNO.6DN150,接口管規(guī)格159×4.5mm,,開在封頭上補料口：法蘭型號為PNO.6DN150,接口管規(guī)格159×4.5mm,開在封頭上。取樣口：法蘭型號PNO.6DN65,接口管規(guī)格，開在封頭上。液位計：采用標(biāo)準(zhǔn)：HG5-1368型直徑：φ550(260×14)mm,開在罐身上；步驟項目及代號參數(shù)及結(jié)果備注116MnR鋼由工藝條件確定2罐體壁厚計算3封頭壁厚計算4人孔一個DN600根據(jù)參考文獻(xiàn)【2】選取5兩個DN150根據(jù)參考文獻(xiàn)【2】選取6六箭葉根據(jù)參考文獻(xiàn)【2】選取73層根據(jù)參考文獻(xiàn)【2】選取8攪拌器直徑根據(jù)參考文獻(xiàn)【2】選取9根據(jù)參考文獻(xiàn)【3】選取排料口直徑根據(jù)參考文獻(xiàn)【3】選取冷卻水進(jìn)、出口根據(jù)參考文獻(xiàn)【3】選取進(jìn)氣口根據(jù)參考文獻(xiàn)【3】選取15取樣口DN65mm16溫度計DN32mm17壓力表DN25mm19溶氧探頭DN63mm20PH探頭DN60mm2.8冷卻裝置設(shè)計發(fā)酵罐容量大，罐體的比表面積小。夾套不能滿足冷卻要求，使用蛇管冷卻，綜合比較列管的冷卻效果好，在使用水作冷卻介質(zhì)時，選用列管。2.8.2裝液量發(fā)酵罐裝料系數(shù)：80%發(fā)酵罐裝料液體積：v1=全體積×裝料系數(shù)=53.12×80%=42.5m3不計算下封頭時的裝液體積：v柱=v1-下封頭體積裝液高度：h=v柱/(0.785×D2)=39.0/(0.78單位時間傳熱量=發(fā)酵熱×裝料量，即：發(fā)酵液發(fā)酵熱(KJ/m3·h)青霉素絲狀菌青霉素球狀菌四環(huán)素紅霉素谷氨酸酶制劑2.8.3冷卻水耗量(W)由課題給出進(jìn)出口水溫為18℃、26℃,則Q一單位時間傳熱量Cp一冷卻水的平均比熱，取4.186kJ/(kg·℃)t?-t?一冷卻水進(jìn)出口溫度差對數(shù)平均溫度差，由工藝條件知道t,=30℃,t1—冷卻水進(jìn)口溫度t2一冷卻水出口溫度t,一發(fā)酵溫度2.8.4冷卻面積(A)△tm一對數(shù)平均溫度差K一傳熱總系數(shù)，取1.931×103kJ/(m2·h·℃)冷卻面積(m2)A=πdL冷卻蛇管總長度(m)取整L=220m,分為4組，每組長取55md一蛇管內(nèi)徑，d=外徑一壁厚φ60×3.5mm外徑取60mm,壁厚取3.5mm蛇管一般分為4組，則每組長度：L/6=55m每圈蛇管長度D一蛇管圈直徑，3mhp一蛇管圈之間的距離，取0.10m蛇管總?cè)?shù)取整24圈，每組24/4=6圈蛇管總高度H=(N,-1)h,=(24-1)×0d’=2d蛇=1.92m,再加上攪拌葉的直徑Di=0.97m,靠近筒壁的蛇管與筒壁之間的距離為0.1m,即D'=d’+Di+(0.1—d外徑/2)=1.92+0.97+(0.1—0.06/2)=2.91m.因D’<D=3.4m,所以蛇管能全部放進(jìn)發(fā)酵罐內(nèi)部，而且高度低于液柱高度，故蛇管的設(shè)計符合要求。步驟項目及代數(shù)參數(shù)及結(jié)果備注1發(fā)酵罐裝料系數(shù)由工藝條件確定2計算3單位時間傳熱量計算4冷卻水耗量(W)計算5冷卻面積(m3)計算6冷卻蛇管規(guī)格(mm)根據(jù)參考文獻(xiàn)【2】選取7冷卻蛇管總長度(m)計算8冷卻蛇管高度(m)計算2.9攪拌器軸功率的計算2.9.1不通氣條件下的軸功率P?計算w—渦輪轉(zhuǎn)速(r/min);PL一液體密度(kg/m3)因發(fā)酵液不同而不同，一般取800—1650kg/m3;D—渦輪直徑(m);因此攪拌功率可用下式校正：f為校正系數(shù)，它由下式來確定：發(fā)酵罐直徑(D)、攪拌器直徑(d)、液柱高度(H?)對于多層攪拌器的軸功率可按下式估算：Pm=P(0.4+0.6m)=53.65×(0.4+0.6×3)=1m-------攪拌器層數(shù)。2.9.2通氣攪拌功率Pg的計算根據(jù)設(shè)計Q取3m3/minP0一無通氣攪拌輸入的功率(kW)w一渦輪轉(zhuǎn)速(r/min)Di一渦輪直徑(m)Q一通氣量(m3/min),可取1-6m3/min2.9.3電機(jī)及變速裝置選用根據(jù)攪拌功率選用電動機(jī)時，應(yīng)考慮傳動裝置的機(jī)械效率。Pm一攪拌軸功率P?一軸封摩擦損失功率根據(jù)生產(chǎn)需要選擇三角皮帶電機(jī)。三角皮帶的效率是0.92,滾動軸承的效率是0.99,滑動軸承的效率是0.98,端面軸封摩擦損失功率為攪拌軸功率的1%,則電機(jī)的功率步驟項目及代號參數(shù)及結(jié)果備注1不通氣條件下的軸功率P,kw計算計算根據(jù)參考文獻(xiàn)【2】選取4多層攪拌器的軸功率計算型號：Y335-8計算根據(jù)參考文獻(xiàn)【2】選取根據(jù)參考文獻(xiàn)【2】選取三角皮帶根據(jù)參考文獻(xiàn)【2】選取根據(jù)參考文獻(xiàn)【2】選取根據(jù)參考文獻(xiàn)【2】選取根據(jù)參考文獻(xiàn)【2】選取3設(shè)計小結(jié)檸檬酸的發(fā)酵生產(chǎn)，發(fā)酵溫度為31℃。反應(yīng)器的材料為16M罐體幾何尺寸為公稱直徑2900mm,總高812分為4組。通過這次設(shè)計，我學(xué)會設(shè)計機(jī)械攪拌通風(fēng)發(fā)酵罐的一般過程，學(xué)會一些基本的設(shè)計的步驟和過程，以及認(rèn)真的態(tài)度。這次我的設(shè)計是由最開始的確定課題到計算數(shù)據(jù)的整理再到畫圖，以及在后來的說明書的的擬訂，用了兩周的時間。雖然經(jīng)歷了一開始資料和數(shù)果。應(yīng)該說，做課程設(shè)計是鍛煉一個人的整體能力，而不僅僅是課本知識，是將知識運用本次設(shè)計還要畫裝配圖，雖然可以選擇用autoCAD電腦畫或者手工畫，但基于現(xiàn)在還熟悉了