發(fā)酵罐設(shè)計實驗報告

80m3通用式發(fā)酵罐的設(shè)計第一章設(shè)計方案發(fā)酵罐體積確實定發(fā)酵罐散熱方式確實定攪拌槳的選擇和攪拌層數(shù)確實定其次章設(shè)備參數(shù)確實定發(fā)酵罐攪拌器攪拌功率的計算發(fā)酵罐散熱設(shè)備的計算第三章設(shè)計計算匯總表3.1附圖：80m3通用式發(fā)酵罐工藝條件圖第一章設(shè)計方案發(fā)酵罐體積確實定80m3。H=3D0由于是通用式發(fā)酵罐，所以可得??=

??=√

πD2H040??0解得發(fā)酵罐直徑??=3.24m取發(fā)酵罐直徑??=3.5m

0.785×301.本設(shè)計取H0=3即H =3??=10.5??0??取發(fā)酵罐高H0=10??攪拌器直徑承受六彎葉渦輪攪拌器，直徑為D??=D/3=3.5÷3=1.2m本設(shè)計??=3D??=3.5m下攪拌器與罐底距離：故本設(shè)計取C=D??=1.2m擋板寬度和與罐壁距離擋板寬度：W=0.1D??=0.12??擋板與罐壁的距離：B=??/5=0.02??封頭高度h=ha+hb當封頭公稱直徑2m時，hb=25????當封頭的公稱直徑大于2m時，hb=40????。本設(shè)計D2??，hb=40????4式中，ha當為標準封頭時取ha=0.25??=3.54

=0.9。

h=ha+hb=0.04+0.9=0.94??本設(shè)計取裝罐系數(shù)?=0.7液柱高度

H??=?H+ha+hb=0.7×10+0.94=7.94mπ D π 3.5V2=

4D2(hb+6)=4×3.52×(0.04+ 6)=6m3全罐高度

H=H0+2h=11.880m參考有關(guān)資料可知大于5m3的發(fā)酵罐應(yīng)承受列管式散熱器。攪拌槳的選擇和攪拌層數(shù)確實定依據(jù)條件選擇六彎葉渦輪攪拌器，由(?????)/??=2.51可得所需攪拌層數(shù)為兩層。設(shè)備參數(shù)確實定攪拌功率的計算由于選擇六彎葉渦輪式攪拌器。假設(shè)取D/Di=3,則攪拌器直徑：D=D=1.2mi 33～8m/s，7.5m/s，則攪拌轉(zhuǎn)速：N= v =πDi

7.53.14×1.2

=1.99r/s=120r/min培育液ρ=1080kg/??3，黏度??=2×10?3??????則雷諾數(shù)為：Rem=

D2Nρi

1.22×1.99×1080= =1.55×106μ 2×1032-1不同攪拌器的K由于??????＞1042-1K=4.8，所以單程攪拌功率：p=KN3????5ρ=4.82.53×1.251080=201.5kw707.94m，因此實際比例尺寸(??/????)?=3.5/1.2=2.92????/????)?=7.94/1.2=6.62。由P?=

1??√(D/Di)?(H/Di)?=L3L

1√2.92×6.62×201.5=295.3kw3選擇兩層攪拌器Pm=P(0.4+0.6m)=201.5×(0.4+0.6×2)=322.4kw

Qg=0.2VL=0.2×

π所以

Na=

QgND3i

0.25=1.99×1.23

=0.0727>0.035Pg=P??(0.62 1.85Na)=322.4×(0.62 1.85×0.0727)=156.5kw考慮到傳動損耗，則所需電機功率為P0=1.2×Pg=187.9kw200kw換熱面積及換熱劑選型計算換熱面積的計算以檸檬酸發(fā)酵為例，取最大裝罐系數(shù)?=0.880體積為：??=??0?=800.8=64m3查閱相關(guān)資料檸檬酸發(fā)酵每立方米發(fā)酵液每小時產(chǎn)11700kJ/(m3·h)水的比熱容為4.2KJ/(kg?℃)可得其發(fā)酵熱??1=64×11700×4.2÷3.6=8.736105W其攪拌熱??2=????0.92=156.50.92=143.98103????3—發(fā)酵過程排氣帶出的水蒸汽的熱量，以及發(fā)酵罐壁對環(huán)境的輻射熱量。通常可取??3=0.2×Q1=1.747×105W可得發(fā)酵產(chǎn)生總熱量為：總Q =Q1+Q2+Q3=11.92×105??總?cè)±淠M口溫度??1=20℃，發(fā)酵溫度??0=32℃，冷凝水出口溫度??2=23℃由Δtm=(t0t 1)(t0t2)=129

=10.43℃可得其對數(shù)溫差，設(shè)蛇形列管總傳熱系數(shù)lnt0t1 ln12t0t2 9K=750W/m2由F=

Q總K?Δtm

=11.92×105750×10.43

=152.38m2可得換熱面積為152.38m2換熱器列管管徑及冷卻水用量由Q =11.92×105??=42.91×105????，水的比熱容可得冷卻用水量總Q

??=

總??×

=97954????M =m=1633kg/ss 6020℃冷卻水的密度為ρ=998.203kg/??3，可得其體積流率取冷卻水流速V=2m/s

V =Mss ρ

=1.64m3/s

d=√VS

=√1.64

=0.80mi 4V 8π 3.14??80????×4????304第三章設(shè)計計算匯總表3.13-1設(shè)計計算匯總表參數(shù)名稱參考范圍設(shè)計參數(shù)=高徑比〔H/D〕1.7-33發(fā)酵罐直徑D-3.5m攪拌器直徑D??1/2-1/3D1.2m罐筒身高H01.7D-3D10m擋板寬度W1/8D-1/12D0.12m擋板與罐壁的距離BW/50.02mS1.5d-3d3.5m攪拌層數(shù)-2下攪拌器距底部間距C0.8-1d1.2m液柱高度HL-7.94m封頭突起高度ha1/4D0.90m封頭直邊高度hb40mm0.04mh-0.84m-6m3全罐高度H-