200M3机械搅拌通风发酵罐设计方案.docx

设计方案的拟定 3 我设计的是一台 200M机械搅拌通风发酵罐 , 发酵生产有机酸。 设计基本依据 （1）、机械搅拌生物反应器的型式 通用式机械搅拌生物反应器，其主要结构标准如下： ①高径比： H/D=1.7-4.0 ②搅拌器：六弯叶涡轮搅拌器 ,Di :d i :L:B=20:15:5:4 ③搅拌器直径： Di =D/3 ④搅拌器间距： S=（0.95-1.05 ） D ⑤最下一组搅拌器与罐底的距离： C=（0.8-1.0 ）D ⑥挡板宽度： B=0.1D，当采用列管式冷却时，可用列管冷却代替挡板 （2）、反应器用途 用于有机酸生产的各级种子罐或发酵罐，有关设计参数如下： ①装料系数：种子罐 0.50-0.65 发酵罐 0.65-0.8 ②发酵液物性参数：密度 1080kg/m3 2 粘度 2.0 × 10-3N.s/m 导热系数 0.621W/m.℃ ③高峰期发酵热 3-3.5 × 104kJ/h.m 3 ④溶氧系数：种子罐 5-7 ×10-6 molO2/ml.min.atm 发酵罐 6-9 ×10-6 molO2/ml.min.atm ⑤标准空气通风量：种子罐 0.4-0.6vvm 发酵罐 0.2-0.4vvm （3）、冷却水及冷却装置 冷却水：地下水 18-20 ℃ 冷却水出口温度： 23-26 ℃ 发酵温度： 32-33 ℃ 冷却装置：种子罐用夹套式冷却，发酵罐用列管冷却。 （4）、设计压力罐内 0.4MPa；夹套 0.25 MPa 1 发酵罐主要由罐体和冷却列管，以及搅拌装置，传动装置 , 轴封装置，人孔和其它的一些 3 附件组成。这次设计就是要对 200M通风发酵罐的几何尺寸进行计算；考虑压力， 温度，腐蚀 因素，选择罐体材料，确定罐体外形、罐体和封头的壁厚；根据发酵微生物产生的发酵热、 发酵罐的装液量、冷却方式等进行冷却装置的设计、计算；根据上面的一系列计算选择适合 的搅拌装置，传动装置，和人孔等一些附件的确定 , 完成整个装备图，完成这次设计。 这次设计包括一套图样，主要是装配图，还有一份说明书。而绘制装配图是生物工程 设备的机械设计核心内容，绘制装配图要有合理的选择基本視图，和各种表达方式，有合 理的选择比例，大小，和合理的安排幅面。说明书就是要写清楚设计的思路和步骤 表 - 发酵罐主要设计条件 项目及代号 参数及结果 备注 发酵产品 有机酸 工作压力 0.4MPa 由任务书确定 设计压力 0.4MPa 由任务书确定 发酵温度（工作温度） 33℃ 根据任务书选取 设计温度 150℃ 由工艺条件确定 冷却方式 列管冷却 由工艺条件确定 发酵液密度 1080Kg / m3 由工艺条件确定 发酵液黏度 2.0 10 3 N s/ m2 由工艺条件确定 罐体几何尺寸的确定 2.1 发酵反应釜的总体结构 发酵反应釜主要由搅拌容器，搅拌装置，传动装置，轴封装置，支座，人孔，工艺 接管和一些附件组成。搅拌容器分罐体和夹套两部分，主要由封头和筒体组成，多为中、 低压压力容器；搅拌装置由搅拌器和搅拌轴组成，其形式通常由工艺设计而定；传动装置 是为为带动搅拌装置设置的，主要由电机，减速器，联轴器和传动轴等组成；轴封装置为 动密封，一般采用机械密封或填料密封；它们与支座，人孔，工艺接管等附件一起，构成 完整的发酵反应釜。 2 2.2 几何尺寸的确定 根据工艺参数和高径比确定各部几何尺寸；高径比 H/D=4，则 H=4D； 3 初步设计：设计条件给出的是发酵罐的公称体积（ 200M） 公称体积 V－－罐的筒身（圆柱）体积和底封头体积之和 全体积 V0－－公称体积和上封头体积之和 封头体积 V封 2 1 4 D（ hb D ) 6 V4 D2H0 0.15D 3 （近似公式） 假设 HL/D=3.9 ，根据设计条件发酵罐的公称体积为 3 200M 由公称体积的近似公式 V 4 D 2 H 0 0.15D 3 可以计算出 罐体直径 D=3964mm， 罐体总高度 H=4D=4×3964=15855mm， 查阅文献【 2】 ，当公称直径 Dn=4000mm时，标准椭圆封头的 曲面高度 ha=1000mm，直边高度 hb=50mm，总深度为 H f=ha+hb，内 表面积 Af =17.9 ㎡，容积 Vf =9.02m3， 可得罐筒身高， HL =H-2Hf =15855-2×1050=13755mm 则此时 H L 13755 3.43875 ，与前面的假设不相近， D 4000 又设 HL/D=3.4 ， 所以 V 4 D2H0 0.15D3， 则可知， D=4306mm，圆整取 D=4140mm， H=4D=4×4140=16560mm， HL =H-2Hf =16560-2×1050=144