发酵补料液连续灭菌系统设计—课程设计

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1、过程工程原理课程设计题目发酵补料液（43000Kg/h）连续灭菌系统设计姓名完成日期1.设计方案简介41.1换热器类型的选择41.2加热剂、冷却剂的选择51.3流体流动空间的选择51.4流体进出口温度的选择51.5换热器材质的选择51.6初步流程图62.工艺计算72.1换热器（加热器）计算72.1.1热量计算72.1.2K值A值计算72.1.3管壁温度82.1.4壳体壁温82.1.5温度补偿82.2冷却器1计算92.2.1热量计算92.2.2面积A与K值计算92.2.3管壁温度102.2.4壳体壁温102.2.5温度补偿102.3冷却器2102.3.1热量计算102.3.2K值A值计算112

2、.3.3管壁温度112.3.4壳体壁温122.3.5温度补偿123.辅助设备的选择133.1泵的选择133.1.1离心泵对外管路供给的压头133.1.2离心泵对加热器供给的压头133.1.3离心泵对冷却器1供给的压头143.1.4离心泵对冷却器2供给的压头143.1.5离心泵对维持罐供给的压头143.1.6153.1.7泵的选择153.2法兰和管板的选取153.3折流板163.4封头164.设计一览表175.设计评述196.参考文献207.主要符号说明211.设计方案简介1.1换热器类型的选择换热器分类：1、两流体直接接触式换热器：会影响补料液浓度，难以精确控制2、蓄热式换热器：常用于回收气

3、体热量或冷量，不适用本次设计3、间壁式换热器：应用广，冷热流体用间壁隔开，不影响料液浓度和染菌可能考虑本次工艺要求，选择间壁式换热器列管式换热器[[]http://wenku.baidu.com/link?url=hPcRU0W-nlPMxVKUDaDJov5eAUhbJU8EeFKyPSOyXJe_yCCBXiqAOcQC3jVaQ7uLPq0RqyPVUk00kv-IncTYC_JsiHdDMI9TZCMjiWRM3f_]列管式换热器又称为管壳式换热器，是最典型的间壁式换热器，历史悠久，占据主导作用。优点：单位体积设备所能提供的传热面积大，传热效果好，结构坚固，可选用的结构材料范围宽广，

4、操作弹性大，大型装置中普遍采用。为提高壳程流体流速，往往在壳体内安装一定数目与管束相互垂直的折流挡板。折流挡板不仅可防止流体短路、增加流体流速，还迫使流体按规定路径多次错流通过管束，使湍动程度大为增加。根据以上特点，列管式换热器中我们选择了固定管板式换热器1.2加热剂、冷却剂的选择加热剂：水蒸气进口温度：151.7℃（绝压500kPa），冷凝水出口温度：151.7℃冷却剂：冷物料，水1.3流体流动空间的选择在加热中，管内流热补料液，壳内水蒸气；第一个冷却器中管内走热补料液，壳内走冷补料液，第二个冷却器管内走热物料，壳内走水1.4流体进出口温度的选择加热器:冷料液进口温度65℃，出口温度：12

5、0℃冷却器：灭菌后料液进口温度：120℃，第二个冷却器出口温度：30℃左右第一个冷却器冷料液进口温度：25℃，出口温度：60℃1.5换热器材质的选择不锈钢1.6初步流程图2.工艺计算2.1换热器（加热器）计算2.1.1热量计算由葡萄糖Cp经验公式Cp=4.186+2.681×10-5T-0.02509x+7.357×10-5Tx-1.564×10-7TT-4.136×10-7xx[kJ/(kg·K)][[]于信令．味精工业手册[M]．北京：中国轻工业出版社，1995：．]已知T平均=（60+120）/2=90℃将硫酸镁当葡萄糖计算x=（280+15）/1000=29.5%Cp1=3.161[

6、kJ/(kg·K)]查表得45℃时水的比热容为4.5[kJ/(kg·K)][[]王志魁，刘丽英，刘伟．化工业原理（第四版）[M]．北京：化学工业出版社，2010：343-344．]w1=29.5%,w2=70.5%1/Cp=w1/cp1+w2/cp2=29.5%/3.161+70.5%/4.5得Cp=4.0[kJ/(kg·K)]Q=qm1*Cp(T1-T2)=(43000/3600)*4000*60=2867kw已知500000下水蒸气温度为t=151.7℃[[]王志魁，刘丽英，刘伟．化工业原理（第四版）[M]．北京：化学工业出版社，2010：333．]△tm=（△t1-△t2）/ln(△t

7、1/△t2)=56.5℃2.1.2K值A值计算假设K=2000W/(m2*k)可得A1=nπdl=Q/(K△tm),推出nd=Q/(Klπ△tm)...(1)查表得ρ葡萄糖=1.566g/mlρ硫酸镁=2.66g/ml[[]于信令．味精工业手册[M]．北京：中国轻工业出版社，1995：957.]ρ=1000/(280/1.566+15/2.66+705/0.99)=1.115g/ml=1115kg/m^-3因