年產(chǎn)2萬噸谷酸廠發(fā)酵罐設(shè)計(jì)

1、年產(chǎn)2萬噸谷氨酸廠發(fā)酵族設(shè)計(jì)長江師范學(xué)院年產(chǎn)2萬噸谷氨酸廠發(fā)酵罐設(shè)計(jì)說明書設(shè)計(jì)人： 龍 丹學(xué) 號： 200909021120班 級：2009級生物工程1班設(shè)計(jì)時間2011.12.512.25指導(dǎo)老師： 陳今朝成績：目錄1前言12設(shè)計(jì)理念與方案33任務(wù)書設(shè)計(jì)主體43.1 谷氨酸生產(chǎn)工藝流程、工藝技術(shù)指標(biāo)及基礎(chǔ)數(shù)據(jù)43.1.1 谷氨酸發(fā)酵工藝流程示意圖43.1.2 工藝技術(shù)指標(biāo)及基礎(chǔ)數(shù)據(jù)53.1.3 谷氨酸發(fā)酵車間的物料衡算53.1.4 20000 t/a谷氨酸廠發(fā)酵車間的物料衡算表71.1.1 2發(fā)酵罐的設(shè)計(jì)與選型81.1.2 2.1發(fā)酵罐的選型81.1.3 2.2發(fā)酵罐的生產(chǎn)能力、容積及個數(shù)的

2、確定81.1.4 2.3主要尺寸的計(jì)算 81.1.5 冷卻面積的確定91.1.6 攪拌器設(shè)計(jì)101.1.7 攪拌軸功率的確定111.1.8 設(shè)備結(jié)構(gòu)的工藝設(shè)計(jì)121.1.9 豎直蛇管冷卻裝置設(shè)計(jì)121.1.10 設(shè)備材料的選擇151.1.11 發(fā)酵罐壁厚的計(jì)算151.1.12 接管設(shè)計(jì)164設(shè)計(jì)結(jié)果與討論18年產(chǎn)2萬噸谷氨酸廠發(fā)酵罐設(shè)計(jì)1前言味精，乂名為谷氨酸鈉，是烹飪中常用的一種鮮味調(diào)味品。烹調(diào)時在菜里或 湯里略加少許味精，立刻可使菜肴的味道更佳鮮香濃郁、味美可口。2004年全 球的味精市場約為1700000t,其年增長率預(yù)計(jì)為4%,2010年已達(dá)到2100000”：。 由于我國味精產(chǎn)量增加

3、，各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)提高幅度大，產(chǎn)品成本降低，在國際市場 上具有較強(qiáng)競爭力，2005年出口味精達(dá)100000t：23o1909年味精作為商品問世以來已有102年歷史吃早期味精是由酸法水解蛋 白質(zhì)進(jìn)行制造的，自從1956年日本協(xié)和發(fā)酵公司用發(fā)酵法生產(chǎn)以后，發(fā)酵法生 產(chǎn)迅速發(fā)展，目前世界各國均以此法進(jìn)行生產(chǎn)。實(shí)際上發(fā)酵法在微生物發(fā)酵階 段，主要是獲得谷氨酸，制造味精是后續(xù)加工完成的。谷氨酸學(xué)名是氨基戊二酸，結(jié)構(gòu)式為HOOC-CHi-CHlQUNHJ-C00H。谷 氨酸在水中溶解度小，但其鈉鹽溶解度較大。谷氨酸分子中有兩個竣基，一個 氨基，具有酸味，中和成一鈉鹽后，酸味消失而鮮味增加。當(dāng)前，我國的味精生產(chǎn)

4、發(fā)酵法占統(tǒng)治地位，而發(fā)酵生產(chǎn)的發(fā)酵罐仍是機(jī)械攪 拌通風(fēng)發(fā)酵罐，即大家常說的通用罐。它是利用機(jī)械攪拌器的作用，使空氣和醪 液充分混合，促使氧在醪液中溶解，以保證供給微生物生長繁殖、發(fā)酵和代謝所 需要的氧氣。它主要由罐體、攪拌器、擋板、軸封、空氣分布器、傳動裝置、冷 卻管、消泡器、人孔、視鏡等組成。現(xiàn)在國內(nèi)最常用的發(fā)酵罐為200-400m3E=,有關(guān)通用式發(fā)酵罐的系列尺寸如 表所示。表1-1通用發(fā)酵罐的系列尺寸公稱容積罐內(nèi)徑圓柱高封頭高罐體總;j封頭 容積圓柱部分 容積50L320mm640mm105mm850mm6. 3L52L100L400mm800mm125mm1050mm11. 5L100

5、L200L500mm1000mm150mm1300mm21. 3L197L500L700mm1400mm200mm1800mm54. 5L40L1.0m3900mm1800mm250mm2300mm0. 112 m1. 14m35. 0m°1500mm3000mm400mm3800mm0. 487 m5. 3m310m31800mm3600mm475mm4550mm0. 826 m9.15m320m32300mm4600mm615mm5830mm1. 76m19. Im3350m33100mm6200mm815mm7830mm4. 2m346. 8m3100m84000mm8000m

6、m1040mm10080m m9. 02m3100m3200m35000mm10000mm1300mm12600m m16. 4m3197m3不計(jì)上封 頭的容積全容積攪拌槳直 徑攪拌轉(zhuǎn)數(shù)電動機(jī) 功率攪拌 軸直 徑冷卻方式58. 3L64. 6L112mm470r/min0. 4kW25mm夾套112L123L135mm400r/min0. 4kW25mm夾套218L239L168mm360r/min0. 6kW25mm夾套595L649L245mm265r/min1. lkW35mm夾套1. 25m31. 36m3315mm220r/min1. 5kW35mm夾套5. 79m36. 27m35

7、25mm160r/min5. 5kW50mm夾套9. 98m310. 8m3630mm145r/min13kW65mm夾套20. 86m322. 6m3770mm125r/min23kW80mm列管51m355. 2m31050mmHOr/min55kW110mm列管109m3118m31350mmAAA列管213m3230m31700mmAAA列管近幾年，隨著味精生產(chǎn)的不斷發(fā)展，產(chǎn)量迅速增加，生產(chǎn)規(guī)模不斷擴(kuò)大，作 為發(fā)酵生產(chǎn)最關(guān)鍵的設(shè)備一一發(fā)酵罐也在不斷向大型化的方向發(fā)展。在發(fā)酵設(shè)備 向大型化發(fā)展的同時，人們更加重視對設(shè)備結(jié)構(gòu)上的改進(jìn)。通過改進(jìn)設(shè)備，增強(qiáng) 了設(shè)備性能，降低造價，節(jié)約能源，提高

8、了效益。應(yīng)用新的現(xiàn)代化技術(shù)成果來提 高設(shè)計(jì)水平，增加技術(shù)含量，不斷改進(jìn)發(fā)酵罐的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是現(xiàn)在和今后的發(fā)展趨 勢。我國獨(dú)立研發(fā)設(shè)計(jì)的7901n3超大型發(fā)酵罐2006年已成功投產(chǎn)，該設(shè)備由沈 陽宏成生物工程技術(shù)研發(fā)中心設(shè)計(jì)的，這是至今國內(nèi)外最大容積的谷氨酸發(fā)酵罐 。此設(shè)備充分考慮了傳質(zhì)。傳熱、溶氧、功耗、細(xì)菌生長和發(fā)酵水平諸多因素。 該設(shè)備投產(chǎn)、運(yùn)行穩(wěn)定，控制性能好，發(fā)酵產(chǎn)酸率和轉(zhuǎn)化率都比較高。2設(shè)計(jì)理念與方案本任務(wù)書擬選擇味精發(fā)酵生產(chǎn)中最關(guān)鍵的設(shè)備，發(fā)酵罐作為設(shè)計(jì)主題，并 以年產(chǎn)2萬噸為規(guī)模進(jìn)行模擬設(shè)計(jì)，并決定選用歷史比較悠久，資料較齊全的機(jī) 械攪拌通風(fēng)發(fā)酵罐，作為任務(wù)書的主要設(shè)計(jì)目標(biāo)根據(jù)常識，

9、一個良好的發(fā)酵罐應(yīng)滿足下列要求：結(jié)構(gòu)嚴(yán)密，經(jīng)得起蒸汽的 反復(fù)滅菌，內(nèi)壁光滑，耐腐性好，以利于滅菌徹底和減小金屬離子對生物反應(yīng)的 影響；有良好的氣-液-固接觸和混合性能以及高效的熱量、質(zhì)量、動量傳遞性 能；在保持生物反應(yīng)要求的前提下，降低能耗；有良好的熱量交換性能，以 維持生物反應(yīng)最是溫度；有可行的管道比例和儀表控制，適用于滅菌操作和自 動化控制。發(fā)酵罐的設(shè)計(jì)與選型，除了計(jì)算發(fā)酵罐罐體的尺寸、各部結(jié)構(gòu)、攪拌功率、 壁厚和容積等，還應(yīng)該繪出發(fā)酵罐結(jié)構(gòu)圖和發(fā)酵設(shè)備圖。根據(jù)以上思路，初步考慮任務(wù)書進(jìn)行過程可以分為三個階段：第一階段：查閱資料確定谷氨酸的生產(chǎn)工藝流程并初步考慮發(fā)酵罐及相關(guān)設(shè) 備輪廓。第二

10、階段：任務(wù)書進(jìn)入實(shí)行階段，包括物料衡算、發(fā)酵罐選型計(jì)算以及繪圖 等。第三階段：完善任務(wù)書和數(shù)據(jù)階段。年產(chǎn)2萬噸谷氨酸廠發(fā)酵族設(shè)計(jì)3任務(wù)書設(shè)計(jì)主體3.1谷氨酸生產(chǎn)工藝流程、工藝技術(shù)指標(biāo)及基礎(chǔ)數(shù)據(jù)3.LL谷氨酸發(fā)酵工藝流程示意圖谷氨酸發(fā)酵采用淀粉原料，雙酶法糖化，中初糖發(fā)酵流加高糖，等電點(diǎn)- 離子交換法提取的工藝。其工藝流程示意圖如圖3-1所示。圖3-1谷氨酸精制生產(chǎn)總工藝流程圖3.1.2 工藝技術(shù)指標(biāo)及基礎(chǔ)數(shù)據(jù)（1） .主要技術(shù)指標(biāo)表表3-2主要技術(shù)指標(biāo)指標(biāo)名稱單位指標(biāo)數(shù)生產(chǎn)規(guī)模t/a20000（味精）生產(chǎn)方法采用淀粉原料，雙酶法糖化，中初糖發(fā)酵流 加高糖，等電點(diǎn)-離子交換法提取的工藝年生產(chǎn)天數(shù)

11、da300產(chǎn)品日產(chǎn)量t/d66.67產(chǎn)品質(zhì)量純度99%發(fā)酵周期h41淀粉糖化轉(zhuǎn)化率%109糖酸轉(zhuǎn)化率%61谷氨酸提取率%96發(fā)酵初糖Kg/m3150流加高濃糖%500熬酸谷氨酸含量%95味精對谷氨酸產(chǎn) 率%122倒罐率%0.2（2）主要材料質(zhì)量指標(biāo) 淀粉原料的淀粉含量為80%,含水14%。（3）二級種子培養(yǎng)基（g/L）水解糖50,蜜糖20,磷酸二氫鉀1.0,硫酸 鎂06 玉米漿510,泡敵0.6,生物素0.02mg,硫酸鐳2mg/L,硫酸亞鐵 2nig/Lo（4）發(fā)酵初始培養(yǎng)基（g/L）水解糖150,蜜糖4,硫酸鎂0.6,氯化鉀0.8, 磷酸0.2,生物素2ug,泡敵1.0.接種量8%。3.1

12、.3 谷氨酸發(fā)酵車間的物料衡算首先計(jì)算生產(chǎn)lOOOKg純度為10（用的味精需要耗用的原材料以及其他物料量。（1） 發(fā)酵液量設(shè)發(fā)酵初糖和溜加高濃度糖最終發(fā)酵液總糖濃度為220 Kg/nf,則發(fā)酵液 量為：1000V1= =6.38m3220X61%X96%X99.8%X 122%年產(chǎn)2萬噸谷氨酸廠發(fā)酵族設(shè)計(jì)式中 220發(fā)酵培養(yǎng)基終糖濃度(Kg/nf)61%糖酸轉(zhuǎn)化率96%-谷氨酸提取率99.8%-出去倒罐率0.2%后的發(fā)酵成功率122%-味精對谷氨酸的精制產(chǎn)率(2)發(fā)酵液配制需水解糖量以純糖計(jì)算mi=220Vi=1403.6(Kg)(3)二級種子液量V2=8% Vi=0.5104(m3)(4)二

13、級種子培養(yǎng)液所需水解糖量m2=50 V2=25.52 (Kg)式中50二級種子液含糖量(Kg/n)(5)生產(chǎn)lOOOKg味精需水解糖總量m=m 1+m2= 1429.12 (Kg)(6)耗用淀粉原料量理論上，lOOKg淀粉轉(zhuǎn)化生成葡萄糖量為lUKg,故耗用淀粉量為： 1429.12m 而桁= =1476.49 (Kg)80%X109%lll% 式中80%淀粉原料的淀粉含量10強(qiáng)_淀粉糖化轉(zhuǎn)化率(7) 液氨耗用量發(fā)酵過程中用液氨調(diào)pH和補(bǔ)充氮源，耗用260280 Kg；此外，提取過程中耗用160170 Kg,合計(jì)每噸味精消耗420450 Kg。(8) 甘蔗糖蜜耗用量二級種液耗用糖蜜量為：20V2

14、=10.208 (Kg)發(fā)酵培養(yǎng)基耗糖蜜量為：4V1=25.52(Kg)合計(jì)耗用糖蜜35.728 Kg(9) 氯化鉀耗用量m3=0.8Vi=5.14(Kg)(10) 磷酸二氫鉀(KH2Po4H20)耗用量m4=1.0V2=0.5104(Kg)(11) 硫酸鎂(MgSO4 7H20)耗用量 m>= 0,6 (Vi+V2) =4.13424 (Kg)(12) 消泡劑(泡敵)耗用量 m6=1.0Vi= 6.38 (Kg)(13) 玉米漿耗用量(8g/L)m7=8 V2=4.038 ( Kg) (14)生物素耗用量ms =0.02V2+0.002Vi=0.022968(g)(15) 硫酸鎬耗用量

15、m9=0.002V2= 1.020 (g) (16)硫酸亞鐵耗用量mio=O.OO2V2= 1.0208 (g)(17) 磷酸耗用量mn=0.2 Vi=1.276 ( Kg)(18) 谷氨酸量發(fā)酵液谷氨酸含量為： m1X61% (10.2%) =854.48 ( Kg) 實(shí)際生產(chǎn)的谷氨酸(提取率96%)為854.48X96爐820.30 ( Kg)18.1- 20000 t/a谷氨酸廠發(fā)酵車間的物料衡算表由上述生產(chǎn)lOOOKg谷氨酸(純度100%)的物料衡算結(jié)果，可求得20000 t/a 谷氨酸廠發(fā)酵車間的物料平衡計(jì)算。具體結(jié)果如表3-3所示。物料名稱生產(chǎn) It (100%) 的物料量2000

16、0 t/a谷氨酸 生產(chǎn)的物料量每日物料量發(fā)酵液量./n?6.38127.6X103425.3546二級種液量/it?0.510410,208 X10334,028368發(fā)酵水解用糖量/Kg1403.6280.72 X10593.578 X 103二級種培養(yǎng)用糖量 /Kg25.52510.4X1031701.41水解糖總量/Kg1429.12285.824X 10595,279X103淀粉用量/Kg1476.49295.298X 10598,437 X103液氨用量/Kg42084X10528.0014X103糖蜜用量/Kg35.7287.1456X1052.3819X103氯化鉀用量/Kg5.

17、141.O28X1O5342.6磷酸二氫鉀用量/Kg0.51041.0208X10434.028硫酸鎂用量/Kg4.134248.2684 X 104275,630泡敵用量/Kg6.38127.6X103425.3546玉米漿用量/Kg4.0388.076 X 104269.213生物素用量/g0.022968459.361.5313硫酸鎰用量/g1.0202.04 X10468.0034硫酸亞鐵用量/g1.02082.0416X10468.056磷酸用量/Kg1.2762.552 X 10485.07谷氨酸用量/Kg820.30106.06 X10554,689 X103表33年產(chǎn)2萬噸谷氨

18、酸廠發(fā)酵罐設(shè)計(jì)3.2發(fā)酵罐的設(shè)計(jì)與選型3. 2. 1發(fā)酵罐的選型 發(fā)酵罐的選型選用機(jī)械攪拌通風(fēng)發(fā)酵罐。3. 2.2發(fā)酵罐的生產(chǎn)能力、容積及個數(shù)的確定 (1)發(fā)酵罐容積的確定： 選用公稱容積為450m3的發(fā)酵罐(2)生產(chǎn)能力的計(jì)算： 每天需糖液體積V時為： V 郎=6.38X100X99%=631.62 (m3) 式中6. 38生產(chǎn)It味精(100%)的發(fā)酵液量,(m3)若取發(fā)酵罐的填充系數(shù)a=75席,則每天需要發(fā)酵罐總?cè)莘eV。為Vtt631.62Vo= = =842. 16 (m3)a75%(3)發(fā)酵罐個數(shù)的確定：公稱容積為450m3的發(fā)酵罐，其全容積為500nl3。 每日需要的發(fā)酵罐數(shù)N。為

19、：Vo842. 16No二二二 x 2(個)V 總500共需要的發(fā)酵罐數(shù)N1為： VOt842. 16X41N產(chǎn)=« 3(個)24V 總24 X 500每天應(yīng)有2個發(fā)酵罐出料，共需要3個發(fā)酵罐。500 X75%X 2X300 實(shí)際產(chǎn)量驗(yàn)算： =35622. 684 (t)6.38X99%35622. 684-20000 設(shè)備富余量為：20000能滿足生產(chǎn)要求。78.11%年產(chǎn)2萬噸谷氨酸廠發(fā)酵罐設(shè)計(jì)3. 2.3主要尺寸的計(jì)算發(fā)酵罐是由圓柱形筒體和上、下橢圓形封頭組成。V全二丫筒 + 2 V封=5OO(m3)為了提高空氣利用率，罐的高徑比取2以。H=2DnjiV 全二V 榜+2V 豺=

20、 D: / 2D+2 (h+ - D) =500m346橢圓形封頭的直邊高度忽略不計(jì)，以方便計(jì)算。V全=丫簡 + 2V封=0.785D2x2D+ 兀 D' x 2 = 500(m') 24解方程得 D=6.42 (m) 取 6.5 (m)H=2D=13(m)圓柱部分容積V桶為:V =0.785D2X2D=430 (m3)JI上下封頭體積Vr為：Vw= DJ34.5 (nr?)24全容積驗(yàn)算：V 全=V 桶+2V H =430+34.5 X 2=499 (m3)V '交V全符合設(shè)計(jì)要求，可行324冷卻面積的確定根據(jù)部分味精廠的實(shí)測和經(jīng)驗(yàn)數(shù)，谷氨酸放得發(fā)酵熱高峰值約4.18

21、X6000kJ/(m3 h)巴則冷卻面積按傳熱方程式計(jì)算如下：式中 S冷卻面積，m:Q換熱量，kj/h平均溫度差，K 總傳熱系數(shù)，kJ/ (m: h )500m,灌裝液量為(3.2.4-1 嚴(yán)年產(chǎn)2萬噸谷氨酸廠發(fā)酵族設(shè)計(jì)500X75%=375(ms)Q=375X4. 18X6000=9405000 (kJ/ h)設(shè)發(fā)酵液溫度32,冷卻水進(jìn)口溫度20C,出口溫度27C,則平均溫度差 為:K 值取 4. 18X500kJ/(m° h °C),QKAt m(nV)9405000 =562.54.18x500x83. 2. 5攪拌器設(shè)計(jì)由于谷氨酸發(fā)酵過程中有中間補(bǔ)料操作，對混合要求

22、較高，因此選用六彎葉 渦輪攪拌器。該攪拌器的各部尺寸與罐徑D有一定比例關(guān)系，現(xiàn)將主要尺寸列后巴攪拌器葉徑D,為：取 2. 2mo葉寬B為：B = 0.2D, = 0.2 x2.2 = 0.44( m)弧長1為：1 = O.375D = 0.375 x2.2 = 0.825 (m)底距C為：C = = - =2.16(m)取 2. 2m。盤徑出為：d =0.75D =0.75x2.2 = 1.65 (m)葉弧長L為:L = 0.25D =0.25x2.2 = 0.55 (m)葉距Y為:Y二D二6. 5(m)以單位體積液體所分配的攪拌軸功率相同這一準(zhǔn)則進(jìn)行的反應(yīng)器的放大,式中 n2放大的攪拌器的轉(zhuǎn)

23、速，r/minnj模型攪拌器的轉(zhuǎn)速，n=110r/mind：模型攪拌器直徑，d=l. 65m&放大的攪拌器直徑，d=2. 2m將各值代入上式= 110X=90.8 (r / min)=1.51(r/s)取兩檔攪拌，攪拌轉(zhuǎn)速90.8r/inin。3. 2. 6攪拌軸功率的確定(1)不通氣條件下的軸功率計(jì)算：P = N n3d5P式中風(fēng)功率數(shù),N4.8N 攪拌器的轉(zhuǎn)速，n=1. 51r/sD攪拌器直徑，d=2. 2mP流體密度，P =1070kg/m將各值代入上式P=NPn3d5p=4.8- (1.51) 3- (2.2) 54070 =188288.545 ( W) =188.28854

24、5 ( kW)年產(chǎn)2萬噸谷氨酸廠發(fā)酵族設(shè)計(jì)P211d32.25xl0-3x Q、(2)通氣發(fā)酵軸功率計(jì)算：P =g式中P不通氣條件下的軸功率，P=188,288545kWN攪拌器的轉(zhuǎn)速，n=90.8r/mimD攪拌器直徑，d=220cmQ工況下的通氣量，Q=500X75%X0. 45=168750000 (ml/min)將各值代入上式P = 2.25x10-3 xj呼= 2.25x10-3x(圈288-絕i =117,497(kW)gI Q- J1687500001 J通常谷氨酸發(fā)酵按IkW/n?發(fā)酵醪；對于500小發(fā)酵罐，裝液量375m3則應(yīng)選取功率2172. 5KW的立式電機(jī)。本罐采用三角

25、帶傳動。3.2.7設(shè)備結(jié)構(gòu)的工藝設(shè)計(jì)(1)空氣分布器：本罐使用單管進(jìn)風(fēng)，風(fēng)管直徑計(jì)算見3. 2.11o(2)擋板：本耀因有扶梯和豎式冷卻蛇管，故不設(shè)擋板。(3)消泡漿：本罐使用圓盤放射式消泡漿。(4)密封方式：本罐擬采用雙面機(jī)械密封方式，處理軸與罐的動靜問題。(5)冷卻管布置：使用的是豎直蛇管冷卻裝置。3. 2.8豎直蛇管冷卻裝置設(shè)計(jì)(1)求最高熱負(fù)荷下的耗水量W為：W=-_Cp(t2-t,)式中Q每In?醪液在發(fā)酵最旺盛時，lh的發(fā)熱量與醪液總體積的乘積，Q =4.18x6000x375 = 9405000( kJ/h) 總G冷卻水的比熱容，Q=4. 18kJ/(kg )t：冷卻水終溫，t

26、?=2 7 匕冷卻水初溫，ti=20 將各值代入上式QW =»-Cp(ttp94050004.18x(27-20)=321428.57(kg/h) = 89.29(kg/s)冷卻水體積流量為0.0411m3/s,取冷卻水在豎直蛇管中流速為lm/s,根據(jù)流 體力學(xué)方程式，冷卻管總截面積總A ©為：WA總=一u式中W冷卻水體積流量，W=0. lm3/sU冷卻水流速，U=lm/s代入上式取以350X90(2)冷卻管組數(shù)和管徑：設(shè)冷卻管總表面積為Ag,管徑d。，組數(shù)為n,則現(xiàn)根據(jù)本罐情況，取n=12,求管徑。由上式得I*I_d = = (= 0.103(m)0 n-0.785. 1

27、2x0.785查表選取中108X4無縫管，d內(nèi)=100mm, d平均=104mm二?，F(xiàn)取豎蛇管圈端部U型彎管曲徑為250mm，則兩直管距離為500mm，兩彎管總長度1。為：I。= nD = 3.14x500 = 1570( mm)(3)冷卻管總長度L計(jì)算：冷卻管總面積S=562.5m:現(xiàn)取無縫鋼管108X4,T S 562.5,L = =1720.2 (m)S 0.327 o冷卻管占有體積V件為：7V, =0.785x0.108 xl720.2= 15.753)取冷卻管組"12。(4)每組管長L。為:。+喑m)另需連接管4. 2m,L . =L()-4.2 =1453.35.2= 1

28、39.15( m )可排豎直蛇管的高度設(shè)為靜液面高度，下部可伸入封底500mlD。設(shè)發(fā)酵罐內(nèi)附 件占有體積為L 5m則總占有體積為：%+V” =675+1. 5=17,25 (nV )筒體液面為：1725 - 345- 1079S0.785x6.52俄而豎直蛇管總高H付為：H =10.79+ 1 .0= 11.79( m )管取管間距為0. 5mo乂兩端彎管總長1。為：lo=3.14xO.5 = 1,57 (m)兩端彎管總高lm。則一圈管長L為：L = 2H + L =2X11.79 + 1.57 x 2 = 26,72 ( m )(5)每組管子圈數(shù)n°為：n =4 =空笠=5.36

29、(圈)° L 26.72年產(chǎn)2萬噸谷氨酸廠發(fā)酵族設(shè)計(jì)取6圈。L . =26.72 x 6x 12+(4.2xl2j= 1974,24> 1720.2(m)現(xiàn)取管間距為：2.5D = 2.5x0.108 = 0.27 (m)豎蛇管與罐壁的最小距離為0. 15m：3：o 最內(nèi)層豎蛇管與罐壁的最小距離為：0 .27x5 + 0.15 + 0.054 =1.554(m)與攪拌器的距離為：6.5 -2.2-1.554 =2 746> 0,2(m)在允許范圍內(nèi)。(6)校核布置后冷卻管的實(shí)際傳熱面積：S =7Td XL =3.14X0.104 x 1974.24 = 645,03 &g

30、t; 562.5 (m)實(shí) 平均 實(shí)''3. 2. 9設(shè)備材料的選擇為了降低造價，本設(shè)備選用碳鋼材料，精制時用除鐵樹脂除去鐵離子。4. 2.10發(fā)酵罐壁厚的計(jì)算根據(jù)壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程規(guī)定，發(fā)酵罐屬于一級壓力容器，因此， 其設(shè)計(jì)、制造、安裝以及使用均須遵照該規(guī)定。設(shè)計(jì)計(jì)算須按GB150-1998鋼 制壓力容器進(jìn)行。(1)內(nèi)壓圓筒厚度計(jì)算：式中5圓筒的設(shè)計(jì)厚度，mmP設(shè)計(jì)壓力，p=0.4MPaDi圓筒的內(nèi)直徑，D尸6500mm。7設(shè)計(jì)溫度下圓筒材料的許應(yīng)用力，。了=124. 5MPa”焊縫系數(shù)，少=0.9Q鋼板的厚度負(fù)偏差，C尸0.8mmC2腐蝕裕量，C:=lmm將各值代入上

31、式6= 巳 +c +C =04x6500+0.8 + 1 = 13.42(mm)2叩一pi 2 2x124.5x0.9-0.4選用14mm厚的碳鋼鋼板。(2)橢圓形封頭厚度計(jì)算：o=_EP_狎月式中8圓筒的設(shè)計(jì)厚度，mmP設(shè)計(jì)壓力，p=0. 4MPaD,圓筒的內(nèi)直徑，口二6500mm。了一一設(shè)計(jì)溫度下圓筒材料的許應(yīng)用力，。了=124. 5MPa小焊縫系數(shù)，小二0.9將各值代入上式s pD0.4x6500 一 小， 、6 = 匚， =11 .61 (mm )2叫-0.5p 2x124.5x0.9-0.5x0.4選用12mm厚的碳鋼鋼板：二3. 2.11接管設(shè)計(jì)(1)接管的長度h設(shè)計(jì)：各接管的長度

32、h根據(jù)管徑大小和有無保溫層，進(jìn)行選擇。本罐的輸料管可選 擇不帶保溫層的，查表5-2接管長度可取h=150mm，(2)接管直徑的確定：接管直徑的確定，主要根據(jù)流體力學(xué)方程式計(jì)算。以排料管為例計(jì)算管徑。本罐實(shí)裝375m:設(shè)2h之內(nèi)排空，則排料時的物料 體積流量q,為：375 q =0.052(mVs)v 3600x2取發(fā)酵醪流速。=1 (m/s),則排料管截面積A飭為:A =駕=""=0.052(1短)物 U 1則排料管直徑d為: A0.052d = A =.；= 0.26 (m)0.7850.785選取中325X8無縫管，d內(nèi)=309mm>d平均=260mm，認(rèn)為適用。 以通風(fēng)管為例計(jì)