年產200噸L-絲氨酸發(fā)酵和無菌空氣車間的工藝設計

NGZHOUN設生物工程設備與工藝設計院（系）：制藥與生命科學學院專業(yè)NGZHOUN設生物工程設備與工藝設計院（系）：制藥與生命科學學院專業(yè)班級：生工教師：20141219日TYSIIVRE計王利群專業(yè)技術職務：副教授

CHA

U課程

設計課程名稱：

題目：年產200噸L-絲氨酸發(fā)酵和無菌空氣車間的工藝設計

學生姓名：

學

指導

設計時間2014年128日

班同學：3，粘度為

《生物工程設備與工藝設計》課程設計任務書班同學：3，粘度為

制藥與生命科學學院生物工程專業(yè)現下達給你們畢業(yè)設計任務如下，要求你們在預定時間內完成此項任務。一、設計題目：年產200噸L-絲氨酸發(fā)酵和無菌空氣車間的工藝設計二、設計主要內容：1、針對產品的要求進行工藝流程的設計（查閱資料，補充必要數據）；2、工藝計算（物料衡算、能量衡算）；3、設備的計算和選型；4、繪制帶控制點工藝流程圖（3號圖紙）。三、生產條件（包括年操作日、生產方式及其它限制性條件）已知發(fā)酵接種量為3%，發(fā)酵時間為14h，發(fā)酵罐的攪拌轉速為120rpm，發(fā)酵液密度為1050kg/mPa·s。每升發(fā)酵液可得到L-絲氨酸產品37g。發(fā)酵工藝規(guī)定發(fā)酵罐通氣量為VVM（標準狀態(tài)），種子罐通氣量為1VVM。工廠所在位置空氣的平均溫度為20℃，平均相對濕度為85%。年操作日300天，生產裕度為20%。培養(yǎng)基配方(g/L)：葡萄糖，硫酸銨，玉米漿，KHPO，KHPO·3HO，24242MgSO·7HO，MnSO·4HO，FeSO·7HO，pH～。424242水蒸氣138℃，冷卻水進出口溫度根據實際情況確定。四、設計中主要參考資料（包括參考書、資料、規(guī)范、標準等）1．國家醫(yī)藥管理局上海醫(yī)藥設計院編.化工工藝設計手冊（第二版）(M).北京：化學工業(yè)出版社，19962．沈自法，唐孝宣編.發(fā)酵工廠工藝設計(M).上海：華東理工大學出版社，20043．陳國豪主編.生物工程設備（M）.北京：化學工業(yè)出版社，20074．梁世中主編.生物工程設備（M）.北京：化學工業(yè)出版社，20025．陳敏恒等編..化工原理（M）.北京：化學工業(yè)出版社，2004

目錄

1.概述.........................................................5L-絲氨酸的簡介.............................................5L-絲氨酸的主要功能.........................................5L-絲氨酸應用..............................................5國內外生產L-絲氨酸的方法..................................52.設計說明.....................................................6設計依據....................................................6設計范圍....................................................73.發(fā)酵車間的工藝設計.......................................7原材料及產品的主要技術規(guī)格..................................7生產流程簡述................................................8物料衡算....................................................8發(fā)酵罐的物料衡算........................................8種子罐的物料衡算........................................9能量衡算....................................................9發(fā)酵罐能量衡算..........................................9種子罐的能量衡算.......................................10主要設備計算...............................................11發(fā)酵罐尺寸的計算.......................................11攪拌器軸功率計算.......................................12種子罐的計算...............................................13種子罐的尺寸計算.......................................13種子罐軸功率計算.......................................14貯罐計算...................................................14配料罐的計算...............................................14發(fā)酵罐配料罐的計算.....................................14種子罐配料罐的計算.....................................144.無菌空氣的工藝設計..........................................15空氣用量...................................................15

3發(fā)酵罐的空氣分過濾系統(tǒng)設備的計算及設計............21

壓縮空氣的溫度.............................................153發(fā)酵罐的空氣分過濾系統(tǒng)設備的計算及設計............21空氣冷卻器的傳熱量.........................................16空氣加熱器的傳熱量.........................................17空氣預處理系統(tǒng)計算與設計...................................18吸風塔.................................................18前置過濾器.............................................18空氣壓縮機.................................................19壓縮空氣貯罐...............................................19空氣冷卻器.............................................19水滴分離設備...........................................20空氣加熱器.............................................21空氣除菌設備計算與設計....................................21空氣總過濾器的計算及設計...............................2110m種子罐的空氣分過濾系統(tǒng)設備的計算及設計................225.總結........................................................236．參考文獻....................................................247．致謝........................................................24

年產200噸L-絲氨酸發(fā)酵和無菌空氣車間的工藝設計

重要的自然保濕因子(NMF)之一，皮膚角質層保持、氨基酸減肥飲料等；

1.概述重要的自然保濕因子(NMF)之一，皮膚角質層保持、氨基酸減肥飲料等；

L-絲氨酸的簡介

絲氨酸是一種非必需氨基酸，它在脂肪和脂肪酸的新陳代謝及肌肉的生長中發(fā)揮著作用，并且它有助于免疫血球素和抗體的產生，所以絲氨酸在維持健康的免疫系統(tǒng)方面扮演者重要的角色。絲氨酸在細胞膜的制造加工、肌肉組織和包圍神經細胞的鞘的合成中都發(fā)揮著作用。L-絲氨酸的主要功能

合成嘌呤、胸腺嘧啶、膽堿的前體；L-絲氨酸羥基經磷酸化作用后能衍生出具重要生理功能的磷絲氨酸，是磷脂的主要成分之一；具有穩(wěn)定滴眼液pH值的作用，且滴眼后無刺激性；水分的主要角色，高級化妝品中的關鍵添加劑。

L-絲氨酸應用

（1）醫(yī)藥原料：L-絲氨酸廣泛用于配置第三代復方氨基酸輸液和營養(yǎng)增補劑，并用于合成多種絲氨基酸衍生物，如心血管、抗癌、艾滋病新藥及基因工程用保護氨基酸等；（2）食品：L-絲氨酸用于運動飲料（3）飼料：L-絲氨酸用于動物飼料，可促進動物生長發(fā)育。

國內外生產L-絲氨酸的方法

目前，國內外生產L-絲氨酸的方法主要有化學合成法，蠶絲水解法，酶法和前體發(fā)酵法等生物法等。（1）化學合成法:最大缺點是產品為DL-絲氨酸,而人體需要的是L-絲氨酸，因此需要將其分開，這就增加了成本及生產的復雜性。（2）廢蠶絲水解提取法：蠶繭中L-絲氨酸含量最為豐富，因此，可用廢蠶絲、蠶蛹、絲膠水解以提取L-絲氨酸。但此法操作復雜，需處理大量的洗脫液，所得的氨基酸常為混合氨基酸，還需進一步分離、精制，且在提取目標氨基酸時，

其余氨基酸則被浪費掉。（3）酶法：利用酶法生產L-絲氨酸已經有過很多嘗試。有學者報道，將絲氨酸羥甲基轉移酶固定在DEAE．SephadeA．25上，然后置于50℃，的溶液中(該溶液由mol甘氨酸mmol甲醛、四氫葉酸、吡哆醛、磷酸組成)，最終可得10mmolLI絲氨酬51。也有學者報道，先利用L．酒石酸脫羧酶將酒石酸轉變成D-甘油酸，然后再利用二羥乙酸還原酶、L．丙氨酸脫氫酶將D-甘油酸鹽轉化為L-絲氨酸。但此法對固定化酶和固定化細胞技術要求較高，且從酶反應液中分離L-絲氨酸一直是酶法生產中的難題。（4）前體添加發(fā)酵法：研究的較多的是以甘氨酸、甘氨酸三甲內鹽或甘氨酸為前體的發(fā)酵。但由于前體物質甘氨酸價格昂貴，通過添加前提發(fā)酵產絲氨酸是無法滿足市場的需求的。正是由于以上L-絲氨酸生產方法難以克服的困難，因此，嘗試直接發(fā)酵法生產L-絲氨酸成為關注的焦點。但是由于L-絲氨酸處于氨基酸代謝的中間位置，參與許多生物物質(如甘氨酸、蛋氨酸、半胱氨酸、色氨酸等氨基酸、嘌呤、胸腺嘧啶之類的核酸堿基，磷脂酰絲氨酸、嘌呤、胸腺嘧啶之類的核酸堿基，磷脂酰絲氨酸、鞘磷脂等磷脂)的合成，代謝運轉速度極快，很難積累。與其它氨基酸相比，L-絲氨酸的直接發(fā)酵法生產十分困難。近年來，隨著分子生物學的發(fā)展，采用基因工程方法克隆絲氨酸合成酶系以提高絲氨酸產量成為研究的熱點。

2.設計說明

設計依據

（1）依據與工廠設計和生產工藝相關的各種資料。如《化工工藝設計手冊》（2）GB/T50103—2001《總圖制圖標準》（3）GB50187—93《工業(yè)企業(yè)總平面設計規(guī)范》（4）《化工原理》（5）《生物工藝原理》（6）《生物工程設備》發(fā)酵工程是用來解決按發(fā)酵工藝進行工業(yè)化生產的工程學問題的學科。發(fā)酵工程從工程學的角度把實現發(fā)酵工藝的發(fā)酵工業(yè)過程分為菌種、發(fā)酵和提煉（包

括廢水處理）等三個階段，這三個階段都有各自的工程學問題，一般分別把它們稱為發(fā)酵工程的上游、中游和下游工程。發(fā)酵工程的三個階段均分別有它們各自的工藝原理和設備及過程控制原理，它們一起構成發(fā)酵工程原理。千百年，特別是最近幾十年的發(fā)酵工業(yè)生產的實踐證明:微生物是發(fā)酵工程的靈魂。近年來，對于發(fā)酵工程的生物學屬性的認識愈益明朗化，發(fā)酵工程正在走近科學。從生物科學的角度重新審視發(fā)酵工程，發(fā)現發(fā)酵工程最基本的原理是其生物學原理，而前述的發(fā)酵工程原理均必須建立在發(fā)酵工程的生物學原理的基礎上。因此，發(fā)酵工程的生物學原理是發(fā)酵工程最基本的原理，并且可以把它簡稱為“發(fā)酵原理”。

設計范圍

（1）對L-絲氨酸發(fā)酵和無菌空氣車間的工藝流程的設計（2）工藝計算（3）主要設備的計算和選型（4）繪制帶控制點的工藝流程圖

3.發(fā)酵車間的工藝設計

原材料及產品的主要技術規(guī)格

培養(yǎng)基配方（g/L）：葡萄糖硫酸銨玉米漿KHPO24KHPO·3HO242MgSO·7HO42MgSO·4HO42FeSO·7HO42

329.5105018.110503.7910501.010501.010500.11050329.5105018.110503.7910501.010501.010500.110500.00110500.0011050

1.向的種子罐配料罐中加入的培養(yǎng)基，待攪拌均勻后，用泵打入種子罐中，種子罐用138℃水蒸氣進行夾套加熱滅菌（使培養(yǎng)基從20℃升至121℃），再用冷卻水使之冷卻到37℃，接入菌種后培養(yǎng)到對數期待用。2．在10m的發(fā)酵罐配料罐中加入的培養(yǎng)基，開啟攪拌待混勻后，用泵打入發(fā)酵罐中，進行滅菌，用138℃水蒸氣先進行間接加熱（使培養(yǎng)基從20℃升至90℃），再用蒸汽直接加熱（使培養(yǎng)基從90℃升至121℃），然后用冷卻水使之冷卻到37℃，待用。3.將種子罐中的料液放入發(fā)酵罐中發(fā)酵14h，再用離心機進行離心分離，收集菌體，廢液放入貯罐中。

物料衡算

已知培養(yǎng)基成分：葡萄糖，硫酸銨，玉米漿，KHPO，KHPO·3HO，24242MgSO·7HO，MgSO·4HO，FeSO·7HO，水1000ml424242

發(fā)酵罐的物料衡算

發(fā)酵液G=10506.797129.5kg，

葡萄糖G=200.31

硫酸銨G=122.92

玉米漿G25.733=

KHPOG=6.79244

KHPO·3HOG=6.792425

MgSO·7HOG=0.679426

MgSO·4HOG=0.0068427

FeSO·7HOG=0.0068428

水G=100010506790水

29.5105018.110503.7910501.010501.010500.110500.00110500.00110502·h·℃)2·h·℃)=5%~10%，取10%Gc(ttr㏑29.5105018.110503.7910501.010501.010500.110500.00110500.00110502·h·℃)2·h·℃)=5%~10%，取10%Gc(ttr㏑7129.54.18(9020)1GcttKFtst2155.67129.54.18138201(110%)=1674F㏑13890=1發(fā)酵液G=1050325.5，

葡萄糖G=9.141

硫酸銨G=5.612

玉米漿G=1.173

KHPOG=0.31244

KHPO·3HOG=0.312425

MgSO·7HOG325.50.031kg=31g426

MgSO·4HOG=0.00031=427

FeSO·7HOG=0.00031=428

水G=10001050310水

能量衡算

發(fā)酵罐能量衡算發(fā)酵罐（不銹鋼蛇形管傳熱）1.間接加熱過程的蒸汽量（培養(yǎng)6.797129.5基溫度從20℃升到90℃）已知G=1050kg，t=20℃，t=90℃12c=(kg·℃)t=138℃查表得r=kJ/kgsK=1250~1900kJ/(m取K=1674kJ/(m

S(1)=

已知=1~取=1h

s2F=2.直接加熱過程的蒸汽量（培養(yǎng)基溫度從90℃升到121℃）

Gc(tt)i2ctt=10℃2s2·h·℃)t8010tt8030.18）=h=h320.362Gc(ttr2·h·℃)2·h·℃)㏑

27129.54.18(12190)Gc(tt)i2ctt=10℃2s2·h·℃)t8010tt8030.18）=h=h320.362Gc(ttr2·h·℃)2·h·℃)㏑

27129.54.18(12190)1t1f2s3%0.31m3325.54.18(12120)1Gctt325.54.18KFtst1000F2735.24.1812137℃（實測當培養(yǎng)基溫度t為80℃時，此時12155.61(110%)455.83kg(110%)=㏑13820138121=12查表得138℃下i=kJ/kg，c=(kg·℃)s=5%~10%，取10%

S(1)

s23.冷卻階段的冷卻水用量

t121℃1s冷卻水出口溫度t為30℃）2K=1674kJ/(m

cc4.18kJ/(kg·℃)12

AeKF/Wc21.4

12WKF/（㏑Ac）=167416.0/(㏑42種子罐的能量衡算種子罐體積小于5m采用夾套加熱1.間接加熱過程的蒸汽量

已知V種=

G種0.311050325.5kg

t=20℃，t=121℃，r=kg12=5%~10%，取10%

S(1)=

取=K=830~1250kJ/(m取K=1000kJ/(m

s2F=m2.冷卻階段的冷卻水用量

t2s2·h·℃)t8010tt8030.18）=h=h23610310501033001300(個)3=10℃1f2s3.43%tt2s2·h·℃)t8010tt8030.18）=h=h23610310501033001300(個)3=10℃1f2s3.43%t137℃（實測當培養(yǎng)基溫度t為80℃時，此時1s冷卻水出口溫度t為30℃）2K=1000kJ/(m

cc4.18kJ/(kg·℃)12

AeKF/Wc21.4

12WKF/（㏑Ac）=10005.27/(㏑4

主要設備計算

發(fā)酵罐尺寸的計算已知發(fā)酵培養(yǎng)接種量為3%，發(fā)酵時間為14h，發(fā)酵罐的攪拌轉速為120rpm，通氣量為，發(fā)酵液密度為1050kg/m3,粘度為·s。每升發(fā)酵液可以純化得到L-絲氨酸產品36g。年操作日300天，生產裕度為10%,生產方式：間歇生產。水蒸氣138℃，冷卻水進出口溫度根據實際情況確定。因為發(fā)酵時間為14h，再考慮發(fā)酵罐滅菌，降溫，出料，清洗等輔助時間。確定發(fā)酵周期為24h。

發(fā)酵液中產物的濃度：

全年生產周期數：單個周期發(fā)酵液體積計算:

200(110%)3003.43%103105020.36m3

裝料系數V/V0.6~0.75取0=00

VV/0.6==0所以我們選用3個10m的發(fā)酵罐，另選一個作為備用罐。實際裝料系數：20.3631067.87%

發(fā)酵罐裝液量：20.3636.79m3

H/D=~3，取H/D=

42d11D2311181210BdSd4D1.844ρ=1050kg/mnd23d5ρ=11327342d11D2311181210BdSd4D1.844ρ=1050kg/mnd23d5ρ=113273t0.1013g=1320.721050273μ=?s>104（屬湍流狀態(tài)）)(0.1013P)106H12g0

VD30.13D3=100D=,H=2D=

已知~取d==

已知WD~,取W=D=圓整W=

已知0.8~1.0，取B==圓整B=

已知1.5~2.5,取S==圓整S=

6.79D2H0.13D3H

HH2.372.82mL1假設用兩層攪拌器，所以S=H－B－S=－－=LL檢驗：S/d==在1~2范圍內L攪拌器軸功率計算

已知d=D=

n=120rpm=2r/s

ReM=

采用六彎葉渦輪攪拌器，讀圖可知K=

P=kn4.8230.7510501036.78KW

校正系數f=(D/d)(HL/d)=1.8/0.72.82/0.71.07

實際P*=fP=1.076.787.25kw

因為有兩層攪拌器，p2p*0.40.627.251.611.6kw

標準狀況下的通氣量Q=VLVVM=100.70.85.6m3

QQ0(

tL

Qgnd1200.7P/P0.621.85N=種=342d111D232111812Qgnd1200.7P/P0.621.85N=種=342d111D23211181210BdSd4D41=273200.10132733.67320.36210.10130.050.0890.0353%0.31m3162.82

210509.8110=min

Na=

ga

Pg=p20.4611.60.465.28kw

種子罐的計算

種子罐的尺寸計算

因為接種量為3%，故V

裝料系數V/V0.6~0.75取0=00

VV/0.6==0應去2個m的種子罐H/D=~3，取H/D=

VD2H0.13D30

VD30.13D3=，D=,H=2D=0已知~取d=D=，圓整d=

已知WD~,取W=D=圓整W=

已知0.8~1.0，取B==

已知1.5~2.5,取S==

0.31D2H0.13D3H

HH0.87mL1

假設用1層攪拌器，所以S=HL檢驗：S/d==在1~2范圍內L

333320.363取P’=8kw/m3%333320.363取P’=8kw/m3%0.204m33種子罐單位體積軸功率P’=7~8kw/mP種子=82.48kw

貯罐計算

V=3=

取=0

VV/0.75==0故取3個10m的貯罐,選取JB1422-74查化工手冊取罐為：公稱直徑DN=2000mm，高度H=3000mm

配料罐的計算

發(fā)酵罐配料罐的計算V=3=m

取=0

VV/0.7==0查表取3個10m的配料罐，選取JB1422-74查化工手冊取罐為：公稱直徑DN=2000mm，高度H=3000mm種子罐配料罐的計算

V=種

取=0

VV/0.7==m30種查表取3個的配料罐,型號為JB1425-74公稱直徑DN=600mm，高度H=800mm

p0.3pp2340pp4p0.3pp2340pp4k1

301.3198653301.31.3-1

p0.11ps1p2101.31ps2p3301.322k需除水1.3

空氣用量

發(fā)酵車間需要最大壓縮空氣用量為V=（10×××3+××1×2）×=min

壓縮空氣的溫度

1.以實際生產中空壓機空氣中的壓強為表壓

T27320293K，p0.101MPa，p0.3MPa112

取k1.3，TT293377.5K21

t==℃2∴壓縮空氣的溫度為℃因此壓縮機輸出的高溫壓縮空氣必須進行適當冷卻，再進入總過濾器進行除菌處理。2.壓縮空氣的除水由任務書可知，空氣的平均溫度為20℃查表得，空氣溫度為20℃時，ps1=2340Pa3.當壓縮到時，實際生產過程中的溫度為120℃查表得，空氣溫度為120℃時，p=198653Pa，φ=80%s21此時的壓縮空氣相對濕度為

0.80.0282.8%21

假設冷卻至40℃，無水析出

P0.3MPa，T3

0.02875.4%60%32

P0.3MPa，T313K，0.6，xx5555

ppps54Px40.622x4pp1ps15PPPPPP5s5PxP4ppps54Px40.622x4pp1ps15PPPPPP5s5PxP40.622x41s12s23s30.622301.30.67.38140.622101.30.82.3400.622301.32.8％198.6530.6220.67.3811301.30.009310.6220.00930.82.3402.8％198.653100％4.44301.3100％4.440.0093kg/kg4.44103Pa0.0117kg/kg0.0117kg/kg0.0093kg/kgS5

x0.622555P0.3MPa，xx0.0093kg/kg，100%4454

4S4

PS44

查表得：露點溫度t430.8℃

即冷卻到℃時，開始有水生成。計算除水量：

x0.62211

∴每千克空氣析出水量為xx-x0.0117-0.0093

空氣冷卻器的傳熱量

冷卻時（逆流冷卻），空氣溫度由120℃→℃，冷卻水溫度由20℃→25℃空氣在狀態(tài)1時：

T120℃，P0.3MPa，P198.653kPa，2.8％22s22

H0.622222s2

I(1.011.88H)T2500H(1.011.880.0117)12025000.0117153.09kJ/kg2222T30.8℃，P0.3MPa，P4.44kPa，100％33s33

H0.622333s3I(1.011.88H)T2500H(1.011.880.0093)30.825000.009354.90kJ/kg3333

122

P1202730.1013P12730.312

60VgV0.3927112122

P1202730.1013P12730.312

60VgV0.39271122

PP4.441PP7.3811

PP2s2P

2609.46

2s12

60.15%7.3810.0093kg/kgT1T120.10121.020.301V27320273120V9.46m3/min2

V(0.7731.244x)TT2(0.7731.2442.8％)0.3927m3/kgx(其中x2.8%，P0.1013MPa,T0℃，P0.3MPa，T12℃)1121

L1445.4kg/h

xQL(II)1445.4(153.0954.90)123456.9kJ/h141923.83J/s23

空氣加熱器的傳熱量

加熱時，空氣溫度由℃→40℃，加熱蒸汽溫度由保持138℃不變，壓強不變。對于℃的空氣，由之前計算可知：

I54.90kJ/kg

1100%

PVPVTT120.10121.020.301V27330.827340V7.27m3/mingP0.3MPa

對于加熱后40℃時的空氣，100%60.15%21s21

H0.6220.622301.360.15%7.381

2s2I(1.011.88H)T2500H(1.011.880.0093)4025000.009364.35kJ/kg

PT2P127330.80.10132730.301360VgV0.755tt(13830.8)(13840)PT2P127330.80.10132730.301360VgV0.755tt(13830.8)(13840)ln(1t/t2)ln((13830.8)/(13840))Q1516.59Ktm75102.53D2607.2753℃48mx12(0.7731.244100%)

0.755m3/kg

L577.75kg/h

xQL(II)577.75(64.3554.90)5459.72kJ/h1516.59J/s12取K75W/(m2℃)

tm102.

12F1.151.150.227m2

空氣預處理系統(tǒng)計算與設計

吸風塔空氣壓縮機車間要建在廠區(qū)的上風向外，還要求吸風塔的高度大于10m。為了防止雨水灌入，頂部設計有防雨罩。吸風塔內的空氣流速不能太快，不然噪聲過大，一般空氣在吸風塔的界面流速設計<8m/s。本設計選用：1.吸風塔高度H=15m。2.空氣在吸風塔的界面流速v=6m/s。

已知V21.02m3/min0.35m3/s

V（D2)2v()260.35,得直徑D0.

所以吸風塔規(guī)格為×H15m前置過濾器通常采用無紡布作為過濾介質?？諝庠谇爸妙A過濾中流速不能過快，否則噪聲很大。粗過濾空氣流速控制在小于等于s，亞高效過濾層控制在~s。本設計選取管徑流速v=s

1075.83.6100.43），3）。V)2H2.1ttln(1t/t2)QKtm3238.72℃1.1075.83.6100.43），3）。V)2H2.1ttln(1t/t2)QKtm3238.72℃1.D1.5m(12025)(30.820)ln((12025)/(30.820))1542.15H141923.8310038.723.75mm2Q3.6103Fv(其中，Q為額定空氣流量，F為管徑面積，v為管徑流速）

代入數據得：F8.76105mm2

空氣過濾的進氣口直徑一般情況下與出去口直徑相等，也可大于出氣口直

徑，本設計選用DD0.48m進出空氣壓縮機根據全場發(fā)酵工藝所需的空氣流量、克服壓縮空氣輸送過程的阻力和克服發(fā)酵罐的液柱高度所需的壓強過來選用空氣壓縮機型號。本設計選用4L-20/8型空氣壓縮機1臺。排氣量為min，最終排氣壓力為。

壓縮空氣貯罐

根據經驗公式估算，貯罐容積可取V=10%~15%的空壓機每分鐘的吸氣量（m

本設計中取V=10%的空壓機每分鐘的吸氣量（m21.0210%2.1m3，貯罐

的設計H/D=，取H/D=

H/D2.5V

所以壓縮空氣貯罐規(guī)格為×空氣冷卻器根據步驟空氣冷卻器計算的傳熱量

QL(II)1445.4(153.0954.90)123456.9kJ/h141923.83J/s23冷卻時（逆流冷卻），當空氣溫度由120℃→℃，冷卻水由20℃→25℃時，

tm

12取傳熱系數K100W/(m2℃)

傳熱面積為：F1.15

因此，本設計選用固定管板式換熱器，換熱面積為3，換熱管長度為4500mm，公稱直徑DN=400mm，管程數2，管根數164，中心排管數15。

1122

V0.12113

3P30.82730.1013P02731070.1070.750.751.8201.365m/s13b21xv1122

V0.12113

3P30.82730.1013P02731070.1070.750.751.8201.365m/s13b21xv-1g0.5DL00.5D10.0093103-3.445VabWg

3.445

d1.820m/sV0.5DD0.2D0.5DWg

1LV0.20.5Wg

L2.0~2.5D0.1210.20.512.432d0.31m310mm0.252

旋風分離器

取dp10m，T30.5℃，P0.3MPa

PVPVTT120.121.020.3V2732027330.5V7.26m3/min0.121m3/s

Wg541.5541.512.43m/sdp41043

a0.2D

絲網除沫器

103kg/m3,T0℃，T30.8℃112P0.1013MPa,P0.3MPa,x0.009312

v(0.7731.224x)TT2(0.7731.2240.0093)/kgx11

gx

0.計g設計

V0.785設tt(13830.8)(13840)ln(t/t)V0.785設tt(13830.8)(13840)ln(t/t)ln((13830.8)/(13840))

Q1516.59Ktm33/min120.1210.7851.3650.34m

空氣加熱器根據步驟空氣加熱器計算的傳熱量

QL(II)577.75(64.3554.90)5459.72kJ/h1516.59J/s12當空氣溫度由℃至40℃，水蒸氣溫度不變

tm102.53℃

12取傳熱系數K=100w/（m·℃）

F1.151.15100102.530.17m2

因此，本設計選用固定管板式換熱器，換熱面積為3，換熱管長度為1500mm，公稱直徑DN=159mm，管程數1，管根數15，中心排管數5。

空氣除菌設備計算與設計

空氣總過濾器的計算及設計設發(fā)酵車間需要最大壓縮空氣用量V=（10×××3+××1×2）×=min根據陳國豪主編《生物工程設備》P27表2-2，本設計選用YUD-z-