發(fā)酵設(shè)備及工廠設(shè)計課程設(shè)計-資料下載頁

　　

【正文】 h0= 25 mm 封頭上有四個開孔： a、人孔：18 / 37Φ400，選用不銹鋼，水平吊蓋（J0400990114）公稱壓力為 MPa。b、排氣管：采用不銹鋼管，以焊接方式與封頭連接，為緩解發(fā)酵過程中氣液夾帶現(xiàn)象，減少泡沫隨氣體溢出的可能性，排氣口直徑可考慮取大些，公稱直徑 Dg=200 mmc、視孔：HGJ5018614，Pg10Dg300 組合件 d、備用孔：取 Dg=80 mm 底部封頭：采用橢圓封頭，材料為 1Cr18Ni9Ti。其上開孔：1 個排料孔，1 個冷凝進水口，若干個空氣分布器孔。封頭選型：Dg=3200 mmh= 800 mm h0=25 mmF= m2V= m3 空氣噴嘴：條件：反應(yīng)液體積 V=21 m3空氣以 250~300 m/s 高速噴入反應(yīng)液循環(huán)周期：當(dāng)菌體的濃度微 7%時要求周期在 ~ min，不可超過4 min，現(xiàn)取 t= min。環(huán)流速 w=~ m/s，現(xiàn)取 w= m/s ??VL/QC VL—有效反應(yīng)液體積 QC—反應(yīng)液循環(huán)量 QC=?（D 2D?2）W/4 D?=3047 mm噴嘴直徑的計算：提高溶氧系數(shù)，需選用良好結(jié)構(gòu)及適當(dāng)直徑的噴嘴，當(dāng) Re 空氣 Re 液 +250 19 / 37時，氣泡分裂細(xì)碎較好，以此為依據(jù)： Re 空氣 =V/d1v 空氣 Re 液 =V/dv 液式中：d 1—噴嘴直徑v 空氣 —空氣的運動黏度 m2/sV 液 —反應(yīng)液的循環(huán)量 m3/sd—上升管的直徑，采用套筒，故需轉(zhuǎn)換面積比v 液 —反應(yīng)液的運動黏度，可取 106（m 2/s）空氣提升力：A=V 液 /V 空氣由上述條件知：V 液 =6 m3/min循環(huán)上升線速 w=，由《生物工藝學(xué)》P119 表 63，知 A=，故 V 空氣 = m2/min。噴嘴前空氣壓力 P= 大氣壓（表壓）罐壓 大氣壓（表壓） ，P 2=1+= 大氣壓（表壓）噴嘴前后壓力差：P=（+ ?10）=根據(jù)近似公式：V 空氣 =?105d 12..5P0..6P20..3 根據(jù)高孔榮 《反應(yīng)設(shè)備》 d1=11 mm 噴嘴個數(shù)的確定： 由反應(yīng)通風(fēng)量要求：最大通風(fēng)量達(dá) V= m3/h V=300? n=57 57 個噴嘴，可以確定空氣分布器管 Dg=300 mm 筒體壁個接管: 進料口：采用連續(xù)滅菌，設(shè)進料流速 1 m/s，每小時滅 8 m3，計算得：A=8/(3600?1)=?103 m2，又 A= d2，計算得進料口直徑 d= m。故選用 Dg= 650mm 的水煤氣輸送鋼管 GB3092—82，材料 1Cr18Ni9Ti。 出料口：20 / 37發(fā)酵結(jié)束，發(fā)酵液從此處快速排出，擬在 20 分鐘內(nèi)完成，設(shè)排出速為 2 m/s，計算得 A=21/(20?60?2)= m2 又 A=，d= mm，故選用Dg=125 mm 的水煤氣輸送鋼管 GB309282，材料 1Cr18Ni9Ti。 冷卻面積的計算：影響發(fā)酵罐冷卻面積的因素很多，諸如：不同的菌種系統(tǒng)、基質(zhì)濃度、材質(zhì)、冷卻水溫、水質(zhì)、冷卻水流速等。采用經(jīng)驗值計算法：查吳思方主編《設(shè)備的設(shè)計與選型》P111，因生產(chǎn)乳糖酶，故 Ψ 取 ，Φ 取 70％，則每一個 30m3 的發(fā)酵罐換熱面積：A=V 全 ΦΨ=30? ?1=21 m2。 冷卻管的布置：為了保證發(fā)酵罐的冷卻，單是計算出冷卻面積是不夠的，還要有足夠的管道截面積，以供足夠的冷卻水通過。最高熱負(fù)荷下的耗水量：W=Q 總 /Cp（t 1t2）Q 總 —每 1m3 料液在發(fā)酵最旺盛時，1 h 的發(fā)熱量與料液總體積的乘積Cp—冷卻水的比容，(KgK)t2—冷卻水的終溫 t2=24℃t1—冷卻水的初溫 t1=20℃Q 總 =?6000?21=?105 KJ/h故：W=?10^5/ ﹛ ?(2420)﹜=31500Kg/h = Kg/s冷卻水體積流量為 1?102 m3/s，取冷卻水在豎直列管中流速 1 m/s，根據(jù)流體力學(xué)方程可得：冷卻管總截面積 S 總 =W/v=1?102 m2進水總管直徑：d 總 =(S 總 /)189。=113 mm故進出冷卻水管選 Dg=125mm 冷卻管組數(shù)與管徑：冷卻管總截面積 S 總 、管徑 d0、組數(shù) n=2（根據(jù)經(jīng)驗） S 總 = d02 d0= m查金屬材料表選取：Dg=100 mm 水煤氣輸送鋼管。21 / 37冷卻管總長：L=F/F 0 F—總冷卻面積 F0—每米長冷卻管面積 L=71 m 占有的體積：V= ??71= 每組管長 L0 和管組高度：L0=L/2=71/2= m另需連接管 2 m：L 實 = L0+2=73 m可排豎直蛇管的高度，設(shè)為靜液面高度，下部可深入封頭 150 mm，設(shè)反應(yīng)罐內(nèi)附件總占有體積 。總占有 V 總 =V 液 +V 管 +V 附 =21++= m3筒體液面為：(V 總 V 橢圓 )/ S 總 =()/(?)= m豎蛇管總高度：H 總 =+= m現(xiàn)取豎蛇管圈端部 U 型管曲徑 250 mm，則兩管距為 500 mm，兩端彎管總長度 l0==1570 mm。直徑高度：h= m每一圈管長：l=2h+ l 0= m 每組管子圈數(shù) n0n0= L0/l=6 校核：F 實際 =73=21，故滿足要求。 連消泵的選型(1)連消泵輸送的是密度為 t/m3 的水解糖液，其黏度范圍在 (~)103 ，溫度在 100℃以下。(2)介質(zhì)中無固體顆粒，澄清，透明。(3)介質(zhì)中基本上無氣體。(4)操作條件：溫度為 30~40℃；壓力：進口側(cè)靠調(diào)漿罐液位壓送，出口側(cè)設(shè)備壓力為 ~ MPa；流量：最大流量 qmax=9 m3/h，最小流量 qmin=7 m3/h，正常流量=8 m3/h.22 / 37(5)連消泵一般設(shè)在車間或泵房中，進口側(cè)泵在液面之下。(6)據(jù)上，查有關(guān)圖表，可確定選擇離心泵即可滿足生產(chǎn)要求。現(xiàn)選 IS5032125 型離心泵，該型泵流量 m3/h，揚程 20 m，轉(zhuǎn)速 2900 r/min，電機功率 kw。 種子罐表 42 技術(shù)特性要求設(shè)備內(nèi) 外夾套 內(nèi)襯設(shè)計壓力 MPa 設(shè)計溫度℃ 80 120 120主要物料 發(fā)酵液 蒸餾水 發(fā)酵液腐蝕裕度 mm 焊縫系數(shù) 操作容積 m3 3換熱面積 m2 主要受壓元件材料 1Cr18Ni9Ti，Q235A（1）公稱容積 V= 3m3 （2）攪拌式發(fā)酵罐高徑比取：H/D=（3）發(fā)酵罐壁厚的計算： 計算確定壁厚：設(shè)計壓力： MPa設(shè)計溫度：34℃采用不銹鋼 [σ]t=133MPaDg800mm，采用雙面對接焊，局部探傷 ? =壁厚附加量：C=C 1+C2+C3C1 鋼板負(fù)偏差，其范圍為 ~，現(xiàn)取 C2 腐蝕裕量，單面取 1，雙面取 2，C 2=2C3 加工減薄量，對冷加工，C=0，C 3=0V 公稱 =?2D=3D= 取 D=1500mm，H=3000mm23 / 37壁厚：S=PD/(2[σ] ? P) +C=選 S=6mm 強度校正：取 K=1，[P]=2δ e[σ]t?/(KDi)=﹥P w=，所以設(shè)計壁厚符合要求。 兩端封頭 頂部封頭：在發(fā)酵過程中，發(fā)酵過程中，發(fā)酵液活動劇烈，易產(chǎn)生大量的泡沫，故在設(shè)計過程中，可局部放大頂部封頭，增大可容空間，以作緩沖作用，減少逃液量。橢圓形封頭，材料為 1Cr18Ni9Ti選型：Dg=1500 mmhi=375 mmh0= 25 mmF= m2V= m3封頭上有四個開孔：a、人孔：選用不銹鋼，水平吊蓋（J04—0099—0114）公稱壓力為 MPa，公稱直徑 Dg=700 mmb、排氣管：采用不銹鋼管，以焊接方式與封頭連接，為緩解發(fā)酵過程中氣液夾帶現(xiàn)象，減少泡沫隨氣體溢出的可能性，排氣口直徑可考慮取大些，公稱直徑 Dg=400 mmc、視孔： HGJ501—86—14，Pg10Dg300 組合件d、備用孔：取 Dg=80 mm 底部封頭：采用橢圓封頭，材料為 1Cr18Ni9Ti。其上開孔：1 個排料孔，1 個冷凝進水口，若干個空氣分布器孔。24 / 37封頭選型： Dg=1500 mm hi=375 mm h0= 25 mm F= m2 V= m3 空氣噴嘴：條件：反應(yīng)液體積 V= m3空氣以 250~300 m/s 高速噴入反應(yīng)液循環(huán)周期：當(dāng)菌體的濃度微 7%時要求周期在 ~ min，不可超過4 min，現(xiàn)取 t= min。環(huán)流速 w=~ m/s，現(xiàn)取 w= m/s??VL/QCVL—有效反應(yīng)液體積QC—反應(yīng)液循環(huán)量QC=?（ D2D?2）W/4D?=1496 mm噴嘴直徑的計算：提高溶氧系數(shù)，需選用良好結(jié)構(gòu)及適當(dāng)直徑的噴嘴，當(dāng) Re 空氣 Re 液 +250 時，氣泡分裂細(xì)碎較好，以此為依據(jù)：Re 空氣 =V/d1v 空氣Re 液 =V/dv 液式中：d 1—噴嘴直徑v 空氣 —空氣的運動黏度 m2/sV 液 —反應(yīng)液的循環(huán)量 m3/sd—上升管的直徑，采用套筒，故需轉(zhuǎn)換面積比v 液 —反應(yīng)液的運動黏度，可取 106（m 2/s）空氣提升力：A=V 液 /V 空氣由上述條件知：V 液 = m3/min循環(huán)上升線速 w= m/s，由《生物工藝學(xué)》P119 表 63，知 A=