发酵工程设计概论课件第六讲

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1、第六章设备的设计与选型一、设备设计与选型的原则1、保证工艺过程实施的安全可靠2、技术上先进，投资省，加工方便3、运行费用低，水电汽消耗少4、操作、清洗方便，耐用，易维修5、尽量采用实践证明性能优良的设备二、专业设备设计与选型的程序和内容1、确定设备的操作任务和工作参数，进行设备选型。2、设备生产能力和数量的确定。3、设备主要尺寸的确定。4、设备化工过程（换热面积、过滤面积等）的计算。5、设备传动搅拌和动力消耗计算。6、设备结构的设计。7、壁厚、材质、支承方式的计算及选型。三、容器设备选型计算1、主要尺寸

2、计算公式设备总容积：V总=V有效/η圆筒体积：V筒＝π（D/2)2H封头容积：V封头＝(π/24)D3求出D封头高度圆锥容积：V圆锥=1/3*π*（D2/4）*（D/2)ctg(θ/2）2、间歇操作设备数量计算N——设备的操作台数（不含备用）τ——设备的每一个操作周期V0——一昼夜内被加工的原料、半成品的容量（m3）Va——每台设备的容量（m3）φ——设备的填充系数3、连续操作设备数量计算V——物料的流量（m3/h）τ——物料逗留时间(h)Φ——填充系数（％）Va——单台设备容积（m3）4、壁厚计算(1

3、)圆筒壁厚sP—设计压力(MPa)，最高压力的1.05倍。D—设备内径（cm）[σ]—钢材的许用应力，如A3的[σ]=127MPa。Φ—焊缝系数，取0.5-1之间。C—壁厚附加量（cm）C=C1+C2+C3C1—钢板负偏差，根据钢板厚度查表得，0.13-1.3mm。C2—腐蚀裕量，单面腐蚀取1mm，双面腐蚀取2mm。C3—加工减薄量，冷加工取0，热加工封头C3=S×10%。（cm）C=0.8+2+0=2.8(mm)=0.28(cm)查附表13——选用12mm厚A3钢例：发酵罐的筒壁厚计算（2）封头壁厚：

4、标准椭圆封头厚度计算公式如下：式中：P—0.4MPa;D—400cm;[σ]—钢材的许用应力，如A3的[σ]=127MPa。Φ—焊缝系数，取0.5-1之间。C=0.08+0.2+0.1=0.38（cm）查附表16——碳钢椭圆形封头，圆整为S=14mm5、搅拌器功率计算（对牛顿型流体）（1）雷诺准数：Re=D2*N*ρ/ηN转速（r/s）ρ醪液密度（kg/m3）η醪液粘度（N.s/m2）D搅拌器直径，为D0*1/3（2）搅拌轴功率（不通气、单只涡轮/搅拌器）P0＝Np*ρ*N3*D5（单位：w）当Re≥1

5、04充分达到湍流，搅拌功率准数Np不变圆盘六平直叶涡轮Np＝6圆盘六箭叶涡轮Np＝3.7圆盘六弯叶涡轮Np＝4.7圆盘六平直叶涡轮圆盘六箭叶涡轮圆盘六弯叶涡轮搅拌功率准数（糖化锅中二折叶螺旋桨搅拌器）Np=A/Re+B′[（1000+1.2*Re0.66）/（1000+3.2*Re0.66）]P×（H’/D）（0.35+B/D0）(sinθ)1.2式中：B——搅拌叶宽度；H’——液面高度（m）；D——筒体的直径；D0—搅拌器的直径；θ——搅拌叶与旋转平面所成角度A＝14＋(B/D)[670×(D0/D－

6、0.6)2＋185]B′＝10exp[1.3－4(B/D－0.5)2－1.14D0/D]P＝1.1＋4B/D－2.5(D0/D－0.5)2（3）搅拌轴功率（通气、单只涡轮）Michel公式Pg＝2.25*10-3*（P02*N*D3/Q0.08)0.39Q－通气量（ml/min)＝装液量×通风比vvm6、重量计算（1）空设备重量钢板表面积×壁厚×钢板的比重（2）附件重量（3）内容物重量7、　接管直径的确定根据流体力学方程式计算例：设发酵液罐实装醪量77.5m3，2h之内排空，则物料体积流量Q＝77.5/

7、3600×2＝0.0108(m3/s)发酵液流速取v＝1m/s,则管径d＝＝0.118（m）取无缝管133×4mm8、支撑方式的选择用来支承设备的重量和固定设备的位置。支座一般分为立式设备支座、卧式设备支座两大类。三种典型的标准化支座：耳式、支承式和鞍式支座。