生物反应器设计.doc

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1、生物反应器课程之啤酒罐设计任务书啤酒罐设计任务书班级：xxx学生姓名：xxx课题名称：生物反应器设计（啤酒露天发酵罐设计）指定参数：1．全容：202．容积系数：75%3．径高比：1:24．锥角：9005．工作介质：啤酒设计内容：1．完成生物反应器设计说明书一份（要求用A4纸打印）1)封面2)设计任务书3)生物反应器设计化工计算4)完成生物反应器设计热工计算5)完成生物反应器设计数据一览表2．完成生物反应器总装图一份（用CAD绘图A4纸打印）设计主要参考书：1．生物反应器课程设计指导书2．化学工艺设计手册

2、3．机械设计手册4．化工设备1．化工制图接受学生承诺：本人承诺接受任务后，在规定的时间内，独立完成任务书中规定任务接受学生签字：生物工程教研室2010-11-15第一节发酵罐的化工设计计算一、发酵罐的容积确定在选用时V全=20m3的发酵罐则V有效=Ｖ全×=20×75%=15m3（为容积系数）二、基础参数选择1．D:H:选用D:H=1:22．锥角：取锥角为9003．封头：选用标准椭圆形封头4．冷却方式：选取槽钢盘绕罐体的三段间接冷却（罐体两段，锥体一段，槽钢材料为A3钢，冷却介质采用20%、-4℃的酒精溶

3、液）5．罐体所承受最大内压：2.5㎏/㎝3外压：0.3㎏/㎝36．锥形罐材质：A3钢外加涂料，接管均用不锈钢7．保温材料：硬质聚氨酯泡沫塑料，厚度200㎜8．内壁涂料：环氧树脂三、D、H的确定由D:H=1：2，则锥体高度H1=D/2tan450=D/2(450为锥角的一半)封头高度H2=D/4=0.25D圆柱部分高度H3=（2.0-1/2-0.25）D=1.25D又因为：V全=V锥+V封+V柱所以得到：20=×D2/4×H1+×D3+×D2×H320=D3+D3+D320=1.243D3得：D=2.52

4、5m查JB-T4746-2002《椭圆形封头和尺寸》取发酵直径D=2600mm再由V全=20m3，D=2.6m得径高比为：D:H=1:1.94由D=2600mm查表得椭圆封头几何尺寸为：h1=650mmh0=40mmF=7.63m2V=2.51m3筒体几何尺寸为：H=3094F=25.28m2V=16.43m3锥体的几何尺寸为：h0=40mmr=390mmH=1502mmF==9.648m2V==3.57m2则：锥形罐总高：H=650+40+3094+40+1502=5326mm总容积：V=2.51+1

5、6.43+3.57=22.51m3实际充满系数：15/22.51=66.7%罐内液柱高：H丿=*102+(1502+40)=1654.39mm四、发酵罐的强度计算（一）罐体为内压容器的壁厚S计算1.标准椭圆封头设计压力为P=1.1*2.5=2.75kg/cm2(1.1为最大压力的倍数，在取值1.05-1.1以内)S0=+C式中：P=2.75kg/cm2：A3钢工作温度下的许用力取1520kg/cm2：焊接系数，本例采用双面对接焊作为局部无探伤ψ=0.9壁厚附加量：C=C1+C2+C3钢板厚度2.02.2

6、2.52.8-3.03.2-3.53.8-4.04.5-5.56.0-7.08.0-25负偏差C10.180.180.20.220.250.30.50.60.8查表得：C1：钢板厚度的负偏差取0.8㎜负偏差C2：腐蚀裕量取2㎜C3：制造减薄量取0.6㎜则：S=[2.75*2600/(2*1520*0.9-2.75)]+3.4=7150/2733+3.4=6.02㎜取S0=7mm直角边h0=40mm校核σ=(PD中/4S0)*(D中/2h1)=[2.75*(2600+7)/4*7]*[(2600+7)/（

7、2*650）]=513<=[σ]t2.筒体P设=1.1*（p工作+p静）=1.1*（2.5+0.61）=3.42kg/cm2S=[PD/(2[σ]φ-P)]+C（C1=0.6,C2=2,C3=0.6）=[(3.42*2600)/(2*1520*0.9-3.42)]+3.2=8892/2732.58+3.2=6.45mm取S=7mm校核σ2=P设D中/2S==512.2<=[σ]t3．锥形封头1）过渡区壁厚S=[（KP设Dg）/(2[σ]t-0.5P)]+CP设=1.1*(2.5+0.9)=3.74kg/

8、cm2（其中0.9为静压）折边锥体的系数K值аr/Di0.10.150.20.30.40.51000.66440.61110.57890.54030.51680.5002000.69580.63570.59860.55220.52230.5003000.75440.68190.63570.57490.53290.5003500.79800.71610.66290.59140.54070.5004000.85470.76040.69810.6