发酵罐的选择与计算

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1、4.1.2.1发酵罐个数的确定年产1000吨琥珀酸,全年的生产天数为330天，则每天产1000/330=3.03吨，需要发酵液的体积为：28*3.03=84.84(m^3)发酵罐的填充系数φ=70%；则每天总共有发酵罐的体积为V0发酵周期为48小时，生产周期为80小时发酵罐个数的确定：现选取公称体积为100m3的发酵罐，总体积为118m3取公称体积100m3发酵罐4个，其中1个留作备用。实际产量验算：富裕量能够满足生产需要。4.1.2.2主要尺寸的计算公称容积，是指罐的圆柱部分和底封头容积之和。并圆整为整数：上封头因无法装液，一般不计入容积。罐的全容积，是指罐的圆柱部分

2、和两封头容积之和。1罐径与罐体高度现在按公称容积100m3，全罐的体积为：118m3，取高径比为H：D=2，封头与圆柱罐体的焊接处的直边高度不纳入体积，则：根据圆柱体体积与椭圆的体积计算公式有：解方程得：直径计算出来后，应将其值圆整到接近的公称直径系数[12]，查吴思方的《生物工程工厂设计概论》2007年版，附表25（281）通用式发酵罐系列尺寸表，则D取4.0,H=2D=2×4.0＝8.0(m)查阅文献，当公称直径D为4.0m时，标准椭圆封头的曲面高度H为D/4，即1.0m，焊接处的直边高度h为0.05则总深度为：封头容积：V封圆柱部分容积：两者之和为全容积则设计的发

3、酵罐其尺寸符合要求，能够满足生产工艺的需要。2搅拌器的设计由于琥珀酸发酵过程有中间补料操作，对混合要求较高，因此采用六弯叶涡轮搅拌器。六弯叶涡轮式搅拌器已标准化，称为标准型搅拌器；搅动液体的循环量大，搅拌功率消耗也大，根据搅拌器型式及主要参数HG/T2123-1991标准，知100m3发酵罐采用6-6-6弯叶式搅拌叶，搅拌器：六弯叶涡轮搅拌器,Di:di:L:B=20:15:5:4，搅拌器直径：Di=D/3搅拌器直径：Di=（取1.4m）叶宽：B=弧长：底距盘径叶距Y=D=1.4(m)叶弦长L=0.25Di=0.25×1.4=0.35(m)弯叶板厚δ=14(mm)相邻搅

4、拌叶轮间距S=2Di=2.8(m)取两档搅拌，转速可以50立方米罐的现有数据比例求得，已有数据：搅拌直径D11.05m,转速N1110r/min,以P0/V为基准求得3搅拌功率的计算琥珀酸的发酵液为低浓度醪液，可视为牛顿液体，依据化工工艺设计手册用修正的迈凯尔公式求得。设计参数：醪液密度ρ=1050kg/m3醪液粘度μ=1.3×10-3N·s/m2搅拌器直径D=14m搅拌器转速N=90/60=1.5(r/s)I计算Re可见把L-精氨酸发酵液视为牛顿液体是正确的，为湍流，则搅拌功率准数Np=4.7II由Np可以算出不通气时发酵罐搅拌轴功率P0：因为搅拌轴有两档搅拌叶，所以

5、搅拌轴总功率P为2P0=179.2（kw)ш电动机的功率采用三角带传动η1=0.92；滚动轴承η2=0.99，滑动轴承η3=0.98；端面密封增加功率为1%[7]；代入公式数值得查手册选取电机110kw一台。4.1.2.3设备材料的选择考虑压力，温度，腐蚀因素，选择罐体材料和封头材料，封头结构、与罐体连接方式.琥珀酸发酵是在pH7.0中性环境中进行的，对罐体不会有太大腐蚀，所以罐体和封头都使用A3钢为材料，以降低费用，封头设计为标准椭圆封头，因D>500mm，所以采用双面缝焊接的方式与罐体连接。I发酵罐壁厚计算法确定发酵罐的壁厚S1式中，P——设计压力，取最高工作压力的

6、1.05倍，P=0.4MpaD内——发酵罐内径，D=4000mm[σ]——A3钢的许用应力，【σ】=127Mpaφ焊缝系数，其范围为：0.5至1，现取φ=0.9C——壁厚附加量，C=C1+C2+C3C1——钢板负偏差，取C1=0.8mmC2——为腐蚀欲量，取C2=2mmC3——加工减薄量，取C3=0，代入上式得C=C1+C2+C3=0.8+2+0=2.8mm=0.28cmS1=(0.4*400/(2*127*0.9-0.4))+0.28=1.18cm=1.18mm选用12mm厚A3钢板制作，查《生物工程工厂设计概论》附录表17知，直径5000mm，厚度12mm，高10m

7、，每米高重约为：1186kg，则G筒=1186×8=9488(kg)。II封头壁厚计算：标准椭圆封头的厚度计算公式如下：式中，P=0.4Mpa，D=5000mm，[σ]=127Mpa，C1=0.08cm，C2=0.2cm，C3=0.1cmC=C1+C2+C3=0.38cm代入上式，得S2=(0.4*400/(2*127*0.9-0.4))+0.38=1.28cm=12.8mm查附表18圆整为S2=14mm，则查《生物工程工厂设计概论》附录表18，G封=1970(kg)则，两封头总重高：2×1970=3940(kg)。III人孔、档板、视镜