發(fā)酵罐的設(shè)計(jì)word文檔良心出品

1、工程大學(xué)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書 班級(jí): 姓名: 課題名稱：生物反應(yīng)器設(shè)計(jì)（啤酒露天發(fā)酵罐設(shè)計(jì)） 指定參數(shù): 1.全容：m3 2容積系數(shù): 3.徑高比: 4.錐角: 5工作介質(zhì)：啤酒 設(shè)計(jì)內(nèi)容: 1完成生物反應(yīng)器設(shè)計(jì)說明書一份（要求用 A4紙打?。?封面 完成生物反應(yīng)器設(shè)計(jì)化工計(jì)算 完成生物反應(yīng)器設(shè)計(jì)熱工計(jì)算 完成生物反應(yīng)器設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)一覽表 2完成生物反應(yīng)器總裝圖1份（用CAD繪圖A4紙打?。?設(shè)計(jì)主要參考書: 1生物反應(yīng)器課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書 2化學(xué)工藝設(shè)計(jì)手冊(cè) 3.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè) 4化工設(shè)備 5化工制圖 接受學(xué)生承諾: 本人承諾接受任務(wù)后，在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)，獨(dú)立完成任務(wù)書中規(guī)定的任 務(wù)。 接受學(xué)生簽字: 生物工

2、程教研室 2010-11-15 發(fā)酵罐設(shè)計(jì) 第一節(jié)發(fā)酵罐的化工設(shè)計(jì)計(jì)算 發(fā)酵罐的容積確定 0=85% 由指定參數(shù)：V 全=30m3 則：V 有效=V 全*0 = 25.5 m3 基礎(chǔ)參數(shù)選擇 1、 D: H:由指定參數(shù)選用 D: H=1: 4 2、 錐角：由指定參數(shù)取錐角為 900 3、 封頭：選用標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭 4、 冷卻方式：選取槽鋼盤繞罐體的三段間接冷卻（罐體兩 段，槽鋼材質(zhì)為A3鋼，冷卻介質(zhì)采用20% -4 C的酒精溶液） 5、 罐體所承受最大內(nèi)壓：2.5KG/cM 外壓：O.3KG/CM3 6、 錐形罐材質(zhì)：A3鋼外加涂料，接管均用不繡鋼 7、 保溫材料：硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料，厚度20

3、0mm 8、 內(nèi)壁涂料：環(huán)氧樹脂 三、D、H的確定 由 D: H=1： 4,貝y錐體高度 H1=D/2tg45 0=0.5D 封頭高度H2=D/4=O.25D 圓柱部分高度 H3= (4.0-0.5-0.25 )D=3.25D 又因?yàn)閂全=V錐+V封+V柱 -X D2/4X H+壬 x D3+ 324 得 D=2.20m 查JB1154-74橢圓形封頭和尺寸取發(fā)酵直徑D=2400mm 再由 V全=30cm, D=2.4m 得徑咼比為: D:H=1: 2.8 由D=2400mr查表得 橢圓封頭幾何尺寸為: hi=600mm （曲面高度） h0=25mm （直邊高度） F=6.41m2 （內(nèi)表面積

4、） V=1.93m3 俗積） 筒體幾何尺寸為: H=6624mm F=36.90m2 V=22.14m3 錐體的幾何尺寸為: h0=25mm r=360mm H=1200mm F= J2 -1(0.7 +0.3COS a f +0.6/l=3.705m2 4Lsin a V=24d3fe(07+0-3cosa)2+0-72=2.80m2 則：錐形罐總高： H=600+25+4896+25+1200=6746mm 總?cè)莘e：V=1.93+22.14+2.80=26.87m 3 實(shí)際充滿系數(shù)屮：25.5/26.87=94.9% 罐內(nèi)液柱高: H 丿=(25.5-2.80)*4*102/2.42+(

5、1200+25)=6260mm 發(fā)酵罐的強(qiáng)度計(jì)算 （一）罐體為內(nèi)壓容器的壁厚計(jì)算 1、 標(biāo)準(zhǔn)橢圓封頭 設(shè)計(jì)壓力為 1.1*2.5=2.75KG/cm 2 S= gC 式中：P=2.75 KG/cm 2 討：A3鋼工作溫度下的許用力取 1520 KG/cm 2 W :焊接系數(shù)，本例采用雙面對(duì)接焊作為局部無 探傷0.9壁厚附加量：C=C1+C2+C3 查表得：C1;鋼板厚度的負(fù)偏差取 0.8mm負(fù)偏差 C2：腐蝕裕量取2mm C3；制造減薄量取0.6 則; S=2.75*2400/(2*1520*0.9-2.75)+3.4=5.8 取 S0=6mm 直角邊ho=25mm 校核 C =(PD 中/4

6、S)*(D 中/2h) =2.75*(2400+6)/ 4*6 *(2400+6)/ (2*600 ) =552.75-P)+C ( C2=0.6,C2=2,C3=0.6) =(3.42*2400)/(2T520*0.9-3.42)+3.4=6.4mm 取 S=8mm 校核滬PD中/2S=588=刃影 3.錐形封頭 1）過渡區(qū)壁厚 0.9為靜壓） S= ( K P 設(shè) Dg) /(2列t-0.5p)+c P 設(shè)=1.1*(2.5+0.9)=3.74kg/cm 2 (其中 K=0.75 S=( K P 設(shè) Dg) /(2 ct-0.5P)+C =(0.75*3.74*2400)/(2*1520*

7、0.9-0.5*3.74)+C =2.46+C=2.46+0.6+0.246=5.31mm 2）錐體 S=( f* P 設(shè) Dg) /( ft-0.5P)+C S0= f* Dg /(評(píng)-0.5P)=(0.60*3.74*2400(1520*0.9-0.5*3.74)(f查表為 0.60) 依據(jù)化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ) =3.94 S=S0+C=3.94+0.6+2+0.394=6.937 取 S=8mm h0=25mm 校核錐體所受的最大壓力處 =PD 中/2Scos450 =3.74*( 2400+8)/2*10* cos45 0 =636.810.3 kg/cm2 滿足要求 取 C1=0.5mm

8、， C2=2mm，C3=0.5mm 則 S=S0+C=8mm 2. 筒體 設(shè) S0=6mm L/D=0.69D=2400/6=400 查表4-1及B=200 故可取 C1=0.6mm,C2=2mm,C3=0.6mm 則 S=S0+C=9.2mm，取 S=10mm 3. 錐形封頭 因?yàn)椋篴=45 所以 22.50 v av 60 按第四章發(fā)酵罐設(shè)計(jì)中的封頭設(shè)計(jì)可知，加強(qiáng)圈間中椎體截 面積最大直徑為：2*2740/2*tan45 =1918.6mm 取加強(qiáng)圈中心線間椎體長(zhǎng)度為1370mm 設(shè) S0=6mm L/D=1370/2400=0.57 D/ S0=2400/6=400 查圖表4-1可知及B

9、=250 故取S0=6mm 【P】=BS0/D=250*6/2400=0. 625 0.3 kg/? C1=0.6mm , C2=2mm , C3=0.6mm 所以 S=S0+C=9.2mm 綜合前兩步設(shè)計(jì)，取兩者中較大的有生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)確定 標(biāo)準(zhǔn)橢圓型封頭厚度為 10mm h0=25mm 圓筒壁厚 10mm 標(biāo)準(zhǔn)形封頭壁厚 12mm h0=25mm 五、錐形罐的強(qiáng)度校核 1、內(nèi)壓校核 液壓試驗(yàn)P試=125P設(shè) 由于液體的存在，錐體部分為罐體受壓最重之處即最危 設(shè)計(jì)壓力P=3.74KG/cm2 液壓實(shí)驗(yàn) P 試=1.25P=4.68KG/cm 2 查得 A3 鋼 b =2400kg/cm2 CDg

10、+(S-C)r b 試=I 2(S-C)丿 =4.68 乂( 2400+12-3.2)/2*(12-3.2) =563.6kg/cm2 0.9 b=0.9*0.9*2400=1944kg/cm 2 試 可見符合強(qiáng)度要求，試壓安全 2、外壓實(shí)驗(yàn) 以內(nèi)壓代替外壓 P=1.5*( 0.3+1.2)=2.25kg/cm2 P 試=1.25P=2.8kg/cm2 8330kcal/hr 故可選取8號(hào)槽鋼為冷卻夾套 四、 發(fā)酵罐冷卻面積的計(jì)算 考慮生產(chǎn)過程 中，隨著技術(shù)的改進(jìn)，工藝曲線可能更改， 為了將來工藝更改留下余量，設(shè)計(jì)取13-5=8 C為設(shè)計(jì)的 日降溫量，取0.6 C /hr為設(shè)計(jì)的小時(shí)降糖量，

11、則由Q6=KA tm求得冷卻面積。 1. 傳熱系數(shù)K的確定 1) 醪液a 1的計(jì)算 a 1=0.64 X CX 4 =0.64 X 185 X 4 =185.3kcal/ h C 2) 冷卻夾套的a 2的計(jì)算 濕潤(rùn)周邊=80+ (80+4*8.0 ) +2* (43-1 ) de= =204mm=20.4cm de=4*24.16/20.4=4.74cm=0.0474m 20%(V/ v )酒精在定性溫度 t= (-4-2 ) /2=-3 C下 卩=5.05C P=5.05 3 X 10 Pa s =0.402kcal/hrm C =0.468W/mC Cp=1.041kcal/kg C =4

12、.358 X 103J/kg C =976kg/ rn a =1m/s Re=du / a =9160=104 a 2=0.023 /d(Re)0.8(Cp 卩 / )0.4=1348.4kcal/hr- m- C 因?yàn)橛?jì)算時(shí)冷卻盤管為直徑的，先修正: a =a (1+1.77d/R) =1348.4 X (1+12) X 0.0474/1.829 =1410.3kcal/hr m-C 3）筒體部分傳熱系數(shù) =+ 代入數(shù)據(jù)可得: 1/k= （t外平+ t附- t 內(nèi)） 所以：K=kcal/ nf（C外平+ t附-t內(nèi)） 注：h為假設(shè)夾套高度（m） 2. 錐形罐筒體需冷卻的熱量 1）醪液放熱 Q

13、 醪=Q什Q2 Qi=kcal/hr Q2=kcal/hr 所以 Q醪=Q1+Q2 2）外界與罐體的傳熱量 A.封頭部分Qi=KF 帶入數(shù)據(jù)得KF= Qi=KF B.筒體部分: 帶入數(shù)據(jù): 11 KF 得：KF= Q2=KF 引 2631 + + + + 3.筒體冷卻面積 A初定 衛(wèi) t1-At214-9 itm 一 =11.39 ,At1 , 14 In In At 29 Q=KAm A= 則醪液的冷卻負(fù)荷為: （t外平+ t附一 t內(nèi)） 故冷卻面積能夠滿足要求。 4. 發(fā)酵罐冷卻面積的確定 1）筒體部分 由前面敘述可知，筒體部分相同的冷卻段，選用 鋼筒體冷卻段面積為二A/N 則槽鋼長(zhǎng)= a

14、A1 /jA2a2A3a3A4aoAs 取相鄰兩槽鋼間距為 40mm 圈槽鋼長(zhǎng): lo= 330m長(zhǎng)的槽鋼可繞圈數(shù) 則二段各繞圈 冷卻段高度為 筒體實(shí)際冷卻面積為 2）錐體部分 錐體部分醪液量為 錐體部分冷卻面積為 則槽鋼長(zhǎng)為 繞制高度為 第三節(jié)發(fā)酵罐附件的設(shè)計(jì)及選型 1. 選用人孔材料 A3鋼 2. 補(bǔ)強(qiáng)圈尺寸確定如下: 補(bǔ)強(qiáng)圈的厚度S補(bǔ) 按下式計(jì)算，考慮罐體與人孔筒節(jié)均有一定的壁厚 裕量，故補(bǔ)強(qiáng)圈取 mm 二.視鏡 1.選用帶頸視鏡 2.補(bǔ)強(qiáng)圈尺寸確定如下: 內(nèi)徑D1= mm 外徑D2=mm 補(bǔ)強(qiáng)圈的厚度 考慮罐體與視鏡筒節(jié)均有一定的壁厚裕量，故補(bǔ)強(qiáng)圈取 dpo s補(bǔ)= D2- D1 1.

15、CO2回收接管 YB804 70 Dg40 無縫鋼管重 3.6kg/m 法蘭 P g6Dg40HG5010 58 重 1.219kg 2.溫度計(jì)取樣接管 見發(fā)酵罐總裝圖 3. 冷卻劑進(jìn)口接管 YB804 70 Dg50 無縫鋼管重 4.65kg/m 法蘭 P g6Dg50HG5010 58 重 1.348kg 4. 濾酒管 YB804 70 Dg50 不銹鋼管 重 7.15kg/m 法蘭 Pg6Dg50HG5010 58 重 2.38kg 取濾酒管于罐內(nèi)高度 1.2m即1200mm 5. 麥汁進(jìn)料及丫排放接管 Dg125球閥控制酒量 Dg50玻璃視鏡觀測(cè)丫排放情況 Dg50接管 四.支座 見發(fā)酵罐總裝圖 第四節(jié) 發(fā)酵罐的技術(shù)特性和規(guī)范 、技術(shù)特性 1.本課程設(shè)計(jì)按 JB741-80鋼制焊接壓力容器技術(shù)條件：及 SB511T不銹鋼耐酸性鋼及碳鋼、n類設(shè)備進(jìn)行制作試驗(yàn) 2.設(shè)備制造完畢后，設(shè)備內(nèi)壁所有內(nèi)表面焊縫須打磨平滑平 緩過渡，但須保證用材料同樣厚度。 3. 立板焊接時(shí)應(yīng)于底軸垂直，兩塊立板之間得分布誤差不大 于 0.10 4.設(shè)備安裝后軸線對(duì)基礎(chǔ)的不垂直度在全長(zhǎng)上不大于 10mm, 設(shè)備在現(xiàn)場(chǎng)就位安裝。 5. 設(shè)備組焊后，封頭簡(jiǎn)體錐形底的400軸線在總高度范圍 內(nèi)的不垂直度V