发酵罐设计说明书
发酵罐毕业设计说明书
摘要发酵罐是化工生产中实现化学反应的主要设备。
其作用：①使物料混合均匀；②使气体在液相中很好分散；③使固体颗粒在液相中均匀悬浮；④使不均匀的另一液相均匀悬浮或充分乳化。
目前已广泛地用于制药、味精、酶制、食品行业等。
它的主要组成部分包括釜体、搅拌装置、传热装置、轴封装置。
还根据需要加其他的附件，如装焊人孔、手孔和各种接管(为了便于检修内件及加料、排料)，安装温度计、压力表、视镜、安全泄放装置(为了操作过程中有效地监视和控制物料的温度、压力)等。
釜体是由简体和两个封头组成，它的作用是为物料进行化学反应提供一定的空间。
搅拌装置是由传动装置，搅拌轴和搅拌器组成，它的作用是参加反应的各种物料均匀混合，使物料很好地接触而加速化学反应的进行。
搅拌装置可以分为非潜水型(仅驱动机和减速机及传动系统露在液体外面和潜水型(从驱动机至搅拌器全部潜入液体内)两种类型。
传热装置是在釜体内部设置蛇管或在釜体外部设置夹套，它的作用是使控制物料温度在反应所需要范围之内。
本发酵罐的设计容积是63立方米，属于大型罐设计，采用蛇管传热，三级搅拌。
关键词：搅拌罐；搅拌器；釜体；传热装置；轴封装置；人孔AbstractFermentation is a chemical reaction to achieve the production of major equipment. Its role is:①to mixed materials; ②the gas is well dispersed in the liquid phase; ③ making uniform solid particles suspended in liquid;④souneven suspension or other liquid emulsified in uniform。
For the uniform reaction, now is widely used in pharmaceutical, monosodium glutamate, enzyme system and food industries. Its main components include the reactor body, mixing equipment, heat transfer equipment and seal device. Also add other accessories needed, such as assembly and welding manhole, hand hole and all over (in pieces for ease of maintenance and feeding, nesting), install thermometers, pressure gauges, mirrors, safety relief device (for operation effectively monitor and control the material temperature, pressure) and so on. Mixing device is a gear, shaft and agitator stirring composition, its role is to participate in a variety of materials, reaction mixed evenly, so that good contact material to accelerate the chemical reaction. Mixing devices can be divided into non-diving type (only driven machines and gear and transmission system disclosed in the liquid outside and dive type (from the driving machine to sneak into a liquid blender all) types. Heat transfer device is set in the interior of reactor body coil or external tank set up in the jacket, its role is to control the materials needed in the reaction temperature range.The design of the fermentation tank volume is 63 cubic meters,and this is a large tank design with coil heat transfer and three mixings.Key words:mixing tank；mixer；kettle body；heat transfer equipment；seal device；manhole.目录摘要 .......................................... 错误！未定义书签。
50立方米发酵罐设计说明书
50立方米发酵罐设计说明书目录1.设计条件(设计方案的分析)......................................................2 2.几何尺寸的确定........................................................................4 3.主要部件尺寸的设计计算 (5)3.1罐体 (5)3.2罐体筒壁厚 (5)3.3封头壁厚 (5)3.4挡板 (5)3.5搅拌器 (6)3.6人孔和视镜 (6)3.7管道接口 (6)3.8仪表接口...........................................................................7 4. 冷却装置设计 (8)4.1冷却方式选择 (8)4.2冷却面积计算 (8)4.34.3蛇管参数计算...............................................................9 5.拌轴功率的计算........................................................................10 5.1不通气条件下的轴功率P0计算................................................10 5.2通气搅拌功率Pg的计算.........................................................11 5.3电机及变速装置选用............................................................12 6.设计小结.................................................................................12 7.参考文献 (13)1 .设计条件我设计的是一台50立方米发酵罐,发酵生产红霉素。
酒精发酵罐的设计说明
第一章啤酒露天发酵罐的化工设计计算一、发酵罐的容积确定实际需要选用V全=40m3的发酵罐则V有效=V全× =40×80%=32 m3二、基础参数选择1. D:H 选用D:H=1:32.锥角：取锥角为70°3.封头：选用标准椭圆封头4.冷却方式：选取槽钢盘绕罐体的三段间接冷却（罐体两段，锥体一段，槽钢材料为A3钢，冷却介质采用20%、-4℃的酒精溶液）5.罐体所承受最大内压：2.5㎏／cm3外压：0.3㎏／cm36.锥形罐材质：A3钢外加涂料，接管均用不锈钢7.保温材料：硬质聚氨酯泡沫塑料，厚度200㎜8.内壁涂料：环氧树脂三、 D、H的确定由D:H=1:2 ，则锥体高度H1=D／2tg35°=0.714D封头高度H2=D／4=0.25D圆柱部分高度H3=（2.0-0.714-0.25）D=1.04D又因为V 全=V 锥+V 封+V 柱=3π×2D 4×H 1+24π×D 3＋4π×D 2×H 3 =0.187D 3+0.13D 3+0.816D 3=40得D=3.30m查JB1154-73《椭圆形封头和尺寸》取发酵直径D=3400mm 再由V 全=40cm 3 ，D=3.4m设H: D=x0.187 D 3＋0.13 D 3＋（x-0.714-0.25）D 3=40X=1.86得径高比为D:H=1:1.86由D=3400mm 查表得椭圆形封头几何尺寸为：h 1=850mmh 0=50mmF=13.0m 2V=5.60m 3筒体几何尺寸为：H=2946mmF=31.46 m 2V=47.42m 3锥体封头几何尺寸为：H 0=50mmr=510mH=2428mmF=πd 2／4-[()0.70.32COSa Sina ++0.64]=6.9 m 2V=πd 3／24[（0.7+0.3COSa ）2／tga+0.72]=10.27 m 3则：锥形罐总高：H=575+40+5791+40+1714=8160mm总容积：V=1.76+26.18+3.53=42.6m 3实际充满系数：32／42.6=75%罐内液柱高：H ，=321044.327.10-32⨯⨯π+（2428+50）=4873mm 四、发酵罐的强度计算4.1 罐体为内压容器的壁厚计算1. 标准椭圆封头设计压力为:1.1*2.5=2.75㎏／cm 2S=[]2PDgC t P ϕσ+- 式中：P=2.75㎏／cm 2[]t σ：A 3钢工作温度下的许用力取1520㎏／cm 2ϕ：焊接系数，本例采用双面对接焊作为局部无探伤0.9壁厚附加量：C=C 1+C 2+C 3查表得：C 1:钢板厚度的负偏差取0.8mm 负偏差C 2:腐蚀裕量取2mmC 3:制造减薄量取0.6mm则： mm 8.64.375.2-9.015202340075.2=+⨯⨯⨯ 取 S 0=7mm直边高：h 0=50mm校核D D 42P s h σ⎡⎤=⎢⎥⎣⎦中中 =()850273400747340075.2⨯+⨯⨯+⨯ =670.6≤[]σt2. 筒体P 设=1.1×（P 工作+P 静）=1.1*（2.5+0.61）=3.42㎏／cm 2S=[]2PD C P σϕ+- （取C 2=0.6,C 2=2,C 3=0.6） =mm 5.72.342.3-9.015202340042.3=+⨯⨯⨯ 取S=8mm校核σ2=PD/2s=728.5≤ϕt3. 锥形封头(1) 过渡区壁厚S= []P 20.5K Dg C Pϕσ+-设 P 设=1.1*（2.5+0.9）=3.745㎏／cm 2（0.9为静压）K=0.75S=[]P 20.5K Dg C Pϕσ+-设 =C +⨯⨯⨯⨯⨯74.35.0-9.015202340074.375.0 =3.49+C=3.49+0.6+2+0.369=6.46mm(2) 锥体S=[]*0.5f PDg t P ϕσ-+C S 0=[]*0.5f PDg t P ϕσ-=6.574.35.0-9.01520340074.360.0=⨯⨯⨯⨯（f 查表为0.60）S=S 0+C=5.6+0.6+2+0.59=8.57取S=10mm h 0=40mm校核锥体所受最大应力处：D 235P sCos σ=︒中 ==︒⨯⨯⨯35cos 102341074.3=778.5[]σ≤t4.2锥体为外压容器的壁厚计算1.标准椭圆封头设S 0=5mmR 内=0.9D g =3060mmR 内/100S=3060/（100×5）=6.12查图表4-1及B=275[P]=B*S0/R内=275*5/3240=0.43kg/cm2>0.3kg/cm2满足要求取C1=0.5mm，C2=2mm，C3=0.5mm则S=S0+C=8mm2.筒体设S0=6mmL/D=0.86S0/ D=2400/6=400查图表4-1及B=210[P]=210×6/3400=0.37kg/cm2>0.3kgS0=6mm故可取C1=0.6mm，C2=2mm，C3=0.6mm则S=S0+C=9.2mm或10mm3.锥形封头因为：α=35°所以 22.50°<α<60°按第四章发酵罐设计的中封头可知，加强圈间中锥体截面积最大直径为：（2 × 2428/2 ）×tg35°=1700mm取加强圈中心线间锥体长度为1214mm设S0=6mmL/D=857/3400=0.36D/S0=3400/6=566.7查图表4-1及B=320[P]=BS0/D=320*6/3400=0.53>0.3kg/cm2故取S0=6mmC1=0.6mm，C2=2mm，C3=0.6mm所以 S=S0+C=6+3.2=9.2取S=10mm综合前两步设计，取两者中较大的有生产经验确定标准椭圆型封头厚度为 10mm h0=50mm圆筒壁厚 10mm标准形封头壁厚 12mm h0=50mm五、锥形罐的强度校核5.1内压校核液压试验 P试=125P设由于液体的存在，锥体部分为罐体受压最重之处即最危险设计压力 P=3.74kg/cm2液压实验 P试=1.25P=4.68kg/cm2查得A3钢σ=2400kg/cm3σ试=P试[D g+（S-C）]/2(S-C)=4.68*[3400+(12-3.2)]/2*(12-3.2)=890.9kg/cm20.9ψσ=0.9*0.9*2400=1944kg/cm2>σ试可见符合强度要求，试压安全5.2外压实验以内压代替外压P=1.5*(0.3+1.2)=2.25kg/cm2P试=1.25P=2.8kg/cm2<P内试故可知试压安全5.3刚度校核本例中允许 S=2*3400/1000=6.8mm而设计时取壁厚为S=10mm，故符合刚度要求（公式：S最小=2D内/1000）第二章发酵罐热工设计计算一、计算依据计采用A3刚作发酵罐材料，用8号槽钢做冷却夹套，分三段冷却，筒体二段，椎部一段，夹套工作压力为2.5kg/cm2冷媒为20%（V/V）酒精溶液，T进=-4℃，T出为-2℃，麦汁发酵温度维持12℃（主要发酵5-6天，封头及筒体部分保温层厚度为200mm，椎底部分为98mm）二、总发酵热计算Q=q*v=119*32=3808kg/hrq为每立方米发酵麦汁在主发酵期间每小时的放热量；v为发酵麦汁量1、冷却夹套型号选择选取8号槽钢起截流面积为A=hb-截面积=8*4.3-10.24=24.16cm2冷却剂流量为（三段冷却）3*24.16*10-4*1=7.284*10-3m3/s查得20%（V/V）酒精溶液Δt平=-3℃下的ρ=976kg/m3Cρ=1.04kcal/kg·℃冷却剂的冷却能力为：Q=7.248*103*976*1.041*2*3400=60082kcal/hr故可选取8号钢槽为冷却夹套。
发酵罐设计结果的讨论与说明
发酵罐设计结果的讨论与说明发酵罐设计结果的讨论与说明一、引言发酵罐是一种用于生物发酵过程的设备，广泛应用于食品、制药、化工等行业。
在发酵过程中，发酵罐的设计对产品质量和产量有着重要影响。
本文将对发酵罐设计结果进行讨论与说明。
二、发酵罐设计要求1. 容量：根据生产需求确定发酵罐的容量大小，确保能够满足预定产量。
2. 材料：选择适合生物发酵过程的材料，如不锈钢等，具有良好的耐腐蚀性和可清洁性。
3. 结构：考虑到操作便捷性和安全性，发酵罐应具备合理的结构设计，包括进出料口、排气孔、温度控制装置等。
4. 混合方式：根据不同的发酵过程选择适当的混合方式，如机械搅拌、气体搅拌等。
5. 温度控制：提供恒定且可调节的温度控制系统，确保发酵过程中温度稳定。
三、设计结果讨论1. 容量选择：根据生产需求和经济成本考虑，发酵罐的容量应适当。
如果容量过大，会增加设备投资和能耗；如果容量过小，会限制产量。
在设计中，我们综合考虑了预定产量、产品特性和设备投资等因素，最终确定了合适的容量。
2. 材料选择：在发酵罐的材料选择上，我们优先考虑了不锈钢材料。
不锈钢具有良好的耐腐蚀性和可清洁性，能够满足生物发酵过程对材料的要求。
同时，不锈钢也具有较高的强度和耐用性，在使用寿命方面更加可靠。
3. 结构设计：为了提高操作便捷性和安全性，我们在发酵罐的结构设计上做出了一些改进。
在进出料口的设计上考虑了操作人员的便利性，并增加了相应的防护装置；在排气孔设置上采用了可调节大小的设计，以满足不同发酵过程中气体排放需求；在温度控制装置方面引入了自动化控制系统，可以实现精确且稳定的温度控制。
4. 混合方式选择：根据不同的发酵过程，我们选择了适当的混合方式。
对于一些需要较高氧气传递效率的发酵过程，我们采用了气体搅拌方式，通过增加气体流量和设计合理的搅拌装置来提高混合效果；对于一些需要较高剪切力的发酵过程，我们采用了机械搅拌方式，通过调节搅拌速度和设计合理的搅拌器形状来实现混合效果。
发酵罐设计说明书
目录前言 (1)第一章、概述 (2)1.1、我酸 (2)1.2、賊酸的新工艺 (2)1.3、机械搅拌通风发酵罐 (3)1.3.1、通用型发酵罐的几彳可尺寸比例 (3)1.3.2、罐体 (3)133、搅拌器和挡板 (3)1.3.4、消泡器 (4)1.3.5、联轴器及轴承 (4)126、变速装置 (4)1.3.7、通气装置 (4)138、轴封 (5)139、附属设备 (5)第二章、设备的设计计算与选型 (5)2.1、发酵罐的主要尺寸计算 (5)2.1.1、圆筒体的径、高度与封头的高度 (5)2.1.2、圜筒体的壁厚 (7)2.1.3、封头的壁厚 (7)2.2、搅拌装置设计 (8)2.2.3、电痕率 (10)2.3、冷却装置设计 (10)2.3.1、 冷却方式 (10)2.3.2、 冷却水耗臺 (10)2.3.3、 冷却管组数和管径 (12)2.4零部件 (13)2.4.1人孔和视谯 (13)2.4.2 接管口 ................................................................. 13 243、梯子 (15)2.6支座的选型蹄总结 附录 (18)符号的总结 ...................................................................... 18 参考文献 . (20)生物工程设备课程设计任务书―、课程设计题目”1000计的机械搅拌发酵罐”的设计。
2.5®体重 ..................................................................15 16 第三章、计算结果的总、结 ............................................................16 17二课程设计容1、设备所担负的工艺操作任务和工作性质,工作参数的确定。
发酵罐设计说明书
目录前言 (1)第一章、概述 (2)1.1、柠檬酸 (2)1.2、柠檬酸的生产工艺 (2)1.3、机械搅拌通风发酵罐 (3)1.3.1、通用型发酵罐的几何尺寸比例 (3)1.3.2、罐体 (3)1.3.3、搅拌器和挡板 (3)1.3.4、消泡器 (4)1.3.5、联轴器及轴承 (4)1.2.6、变速装置 (4)1.3.7、通气装置 (4)1.3.8、轴封 (5)1.3.9、附属设备 (5)第二章、设备的设计计算与选型 (5)2.1、发酵罐的主要尺寸计算 (5)2.1.1、圆筒体的内径、高度与封头的高度 (5)2.1.2、圆筒体的壁厚 (7)2.1.3、封头的壁厚 (7)2.2、搅拌装置设计 (8)2.2.1、搅拌器 (8)2.2.2、搅拌轴设计 (8)2.2.3、电机功率 (10)2.3、冷却装置设计 (10)2.3.1、冷去卩方式 (10)2.3.2、冷却水耗量 (10)2.3.3、冷却管组数和管径 (12)2.4零部件 (13)2.4.1 人孔和视镜 (13)2.4.2 接管口 (13)2.4.3、梯子 (15)2.5发酵罐体重 (15)2.6支座的选型 (16)第三章、计算结果的总结 (16)设计总结 (17)附录 (18)符号的总结 (18)参考文献 (20)生物工程设备课程设计任务书一、课程设计题目“ iooom的机械搅拌发酵罐”的设计。
二、课程设计内容1、设备所担负的工艺操作任务和工作性质，工作参数的确定。
2、容积的计算，主要尺寸的确定，传热方式的选择及传热面积的确定。
3、动力消耗、设备结构的工艺设计。
三、课程设计的要求课程设计的规模不同，其具体的设计项目也有所差别，但其基本内容是大体相同，主要基本内容及要求如下：1、工艺设计和计算根据选定的方案和规定的任务进行物料衡算，热量衡算，主体设备工艺尺寸计算和简单的机械设计计算，汇总工艺计算结果。
主要包括：（1）工艺设计①设备结构及主要尺寸的确定（D, H, HL，V，V L，Di等）②通风量的计算③搅拌功率计算及电机选择④传热面积及冷却水用量的计算（2）设备设计①壁厚设计（包括筒体、封头和夹套）②搅拌器及搅拌轴的设计③局部尺寸的确定（包括挡板、人孔及进出口接管等）④冷却装置的设计（包括冷却面积、列管规格、总长及布置等）2、设计说明书的编制设计说明书应包括设计任务书，目录、前言、设计方案论述，工艺设计和计算，设计结果汇总、符号说明，设计结果的自我总结评价和参考资料等。
发酵罐设计使用说明.docx
目录前言 (1)第一章、概述 (2)1.1、柠檬酸 (2)1.2、柠檬酸的生产工艺 (2)1.3、机械搅拌通风发酵罐 (3)1.3.1、通用型发酵罐的几何尺寸比例 (3)1.3.2、罐体 (4)1.3.3、搅拌器和挡板 (4)1.3.4、消泡器 (4)1.3.5、联轴器及轴承 (5)1.2.6、变速装置 (5)1.3.7、通气装置 (5)1.3.8、轴封 (6)1.3.9、附属设备 (6)第二章、设备的设计计算与选型 (6)2.1、发酵罐的主要尺寸计算 (6)2.1.1、圆筒体的内径、高度与封头的高度 (6)2.1.2、圆筒体的壁厚 (8)2.1.3、封头的壁厚 (9)2.2、搅拌装置设计 (9)2.2.1 、搅拌器 (9)2.2.2、搅拌轴设计 (10)2.2.3、电机功率 (12)2.3 、冷却装置设计 (12)2.3.1、冷却方式 (12)2.3.2、冷却水耗量 (12)2.3.3、冷却管组数和管径 (14)2.4 零部件 (15)2.4.1人孔和视镜 (15)2.4.2接管口 (16)2.4.3、梯子 (18)2.5 发酵罐体重 (18)2.6 支座的选型 (19)第三章、计算结果的总结 (20)设计总结 (21)附录 (23)符号的总结 (23)参考文献 (25)* *生物工程设备课程设计任务书一、课程设计题目“1000m 3的机械搅拌发酵罐”的设计。
二、课程设计内容1、设备所担负的工艺操作任务和工作性质，工作参数的确定。
2、容积的计算，主要尺寸的确定，传热方式的选择及传热面积的确定。
3、动力消耗、设备结构的工艺设计。
三、课程设计的要求课程设计的规模不同，其具体的设计项目也有所差别，但其基本内容是大体相同，主要基本内容及要求如下：1、工艺设计和计算根据选定的方案和规定的任务进行物料衡算，热量衡算，主体设备工艺尺寸计算和简单的机械设计计算，汇总工艺计算结果。
主要包括：（1 ）工艺设计①设备结构及主要尺寸的确定（ D ，H ， H L， V， V L，Di 等）②通风量的计算③搅拌功率计算及电机选择④传热面积及冷却水用量的计算（2 ）设备设计①壁厚设计（包括筒体、封头和夹套）②搅拌器及搅拌轴的设计③局部尺寸的确定（包括挡板、人孔及进出口接管等）④冷却装置的设计 (包括冷却面积、列管规格、总长及布置等)2、设计说明书的编制设计说明书应包括设计任务书，目录、前言、设计方案论述，工艺设计和计算，设计结果汇总、符号说明，设计结果的自我总结评价和参考资料等。
低聚果糖发酵罐设计说明书——课设
江西科技师范学院生物工程专业《化工原理课程设计》说明书题目名称250L生产低聚糖的发酵罐设计专业班级09生物工程2班学号20091559 20091547 20091534学生姓名严冬梅王文国洪灵敏指导教师常军博士2011年10月31日目录1 设计方案的拟定 (1)1.1设计条件 (1)1.2发酵的工艺 (2)1.3发酵的尺寸和整体设计 (2)1.3.1罐体直径和高度的确定 (2)1.3.2发酵罐圆筒壁厚的确定 (3)1.3.3封头壁厚的计算 (4)1.3.4管道接口的设计 (4)1.3.5 pH系统 (4)2计算 (5)2.1通风量的计算 (5)2.2传热量的计算 (5)2.2.1冷却水耗量 (5)2.2.2冷却面积的计算 (5)2.3搅拌器的计算 (6)2.3.1搅拌器和轴径的计算 (5)2.3.2不通气条件下搅拌轴功率的计算 (6)2.3.3通气条件下搅拌轴功率的计算 (7)3 设备选型 (8)3.1搅拌器的选择 (8)3.2搅拌轴和轴封 (8)3.3传热装置的选择 (8)3.4挡板 (8)3.5消泡器 (8)3.6空气分布器 (9)3.7手孔和视镜 (9)3.8仪表接口 (9)3.9管道联结 (9)3.10支座 (9)3.11电机选择 (10)4 附录及图纸 (11)5 设计小结 (13)6 参考文献 (14)一设计方案的拟定低聚糖又称寡糖，是含有20个糖苷键聚合而成的化合物。
常常与蛋白质或脂类共价结合，以糖蛋白或糖脂的形式存在。
低聚糖种类繁多，已达到1500多种, 目前在国际市场上比较引人注目的是新型功能性低聚糖，如低聚异麦芽糖、低聚半乳糖、低聚果糖、低聚木糖、大豆低聚糖等。
我们发酵的是低聚糖中的低聚果糖，低聚果糖存在于一些常见的蔬菜水果如洋葱、牛蒡、大蒜、香蕉、蜂蜜中,但其含量十分有限。
低聚果糖作为一种新型的保健食品，其需求越来越旺盛，目前工业上主要通过两种途径生产低聚果糖，一种是菊糖水解法, 另一种是利用微生物产生的果糖基转移酶来转化合成低聚果糖。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
目录前言 (1)第一章、概述 (2)1.1、柠檬酸 (2)1.2、柠檬酸的生产工艺 (2)1.3、机械搅拌通风发酵罐 (3)1.3.1、通用型发酵罐的几何尺寸比例 (3)1.3.2、罐体 (3)1.3.3、搅拌器和挡板 (3)1.3.4、消泡器 (4)1.3.5、联轴器及轴承 (4)1.2.6、变速装置 (4)1.3.7、通气装置 (4)1.3.8、轴封 (5)1.3.9、附属设备 (5)第二章、设备的设计计算与选型 (5)2.1、发酵罐的主要尺寸计算 (5)2.1.1、圆筒体的内径、高度与封头的高度 (5)2.1.2、圆筒体的壁厚 (7)2.1.3、封头的壁厚 (7)2.2、搅拌装置设计 (8)2.2.1、搅拌器 (8)2.2.2、搅拌轴设计 (8)2.2.3、电机功率 (10)2.3、冷却装置设计 (10)2.3.1、冷却方式 (10)2.3.2、冷却水耗量 (10)2.3.3、冷却管组数和管径 (12)2.4零部件 (13)2.4.1 人孔和视镜 (13)2.4.2 接管口 (13)2.4.3、梯子 (15)2.5发酵罐体重 (15)2.6支座的选型 (16)第三章、计算结果的总结 (16)设计总结 (17)附录 (18)符号的总结 (18)参考文献 (19)生物工程设备课程设计任务书一、课程设计题目“1000m3的机械搅拌发酵罐”的设计。
二、课程设计内容1、设备所担负的工艺操作任务和工作性质，工作参数的确定。
2、容积的计算，主要尺寸的确定，传热方式的选择及传热面积的确定。
3、动力消耗、设备结构的工艺设计。
三、课程设计的要求课程设计的规模不同，其具体的设计项目也有所差别，但其基本内容是大体相同，主要基本内容及要求如下：1、工艺设计和计算根据选定的方案和规定的任务进行物料衡算，热量衡算，主体设备工艺尺寸计算和简单的机械设计计算，汇总工艺计算结果。
主要包括：（1）工艺设计①设备结构及主要尺寸的确定（D，H，HL ，V，VL，Di等）②通风量的计算③搅拌功率计算及电机选择④传热面积及冷却水用量的计算（2）设备设计①壁厚设计（包括筒体、封头和夹套）②搅拌器及搅拌轴的设计③局部尺寸的确定（包括挡板、人孔及进出口接管等）④冷却装置的设计(包括冷却面积、列管规格、总长及布置等)2、设计说明书的编制设计说明书应包括设计任务书，目录、前言、设计方案论述，工艺设计和计算，设计结果汇总、符号说明，设计结果的自我总结评价和参考资料等。
3、绘制设备图一张4、设备图绘制，应标明设备的主要结构与尺寸。
四、设计的基本依据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=1.7-4.0②搅拌器：六弯叶涡轮搅拌器,Di :di:L:B=20:15:5:4③搅拌器直径：Di=D/3④搅拌器间距：S=（0.95-1.05）D⑤最下一组搅拌器与罐底的距离：C=（0.8-1.0）D⑥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0.65-0.8②发酵液物性参数：密度1080kg/m3 ；粘度2.0×10-3N.s/m2 ；导热系数0.621W/m.℃；比热4.174kJ/kg.℃③高峰期发酵热3-3.5×104kJ/h.m3④溶氧系数：种子罐5-7×10-6molO2/ml.min.atm ；发酵罐6-9×10-6molO2/ml.min.atm⑤标准空气通风量：种子罐0.4-0.6vvm；发酵罐0.2-0.4vvm3、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 M Pa前言机械搅拌发酵罐是利用机械搅拌器的作用，使空气和醪液充分混合，促使氧在醪液中溶解，以保证供给微生物生长繁殖、发酵和代谢所需的氧气。
有机酸的种类很多，此次选择的是柠檬酸。
柠檬酸发酵为好氧发酵，所以采用机械搅拌通风发酵罐。
本设计说明书主要说明了罐体和附件的选材、选型、结构尺寸、壁厚等方面。
此次的设计参数如下：第一章、概述1.1、柠檬酸柠檬酸是一种重要的有机酸，又名枸橼酸，无色晶体，常含一分子结晶水，无臭，有很强的酸味，易溶于水。
其钙盐在冷水中比热水中易溶解，此性质常用来鉴定和分离柠檬酸。
结晶时控制适宜的温度可获得无水柠檬酸。
在工业，食品业，化妆业等具有极多的用途。
柠檬酸发酵有固态发酵、液态浅盘发酵和深层发酵 3种方法。
固态发酵是以薯干粉、淀粉粕以及含淀粉的农副产品为原料，配好培养基后，在常压下蒸煮，冷却至接种温度，接入种曲，装入曲盘，在一定温度和湿度条件下发酵。
采用固态发酵生产柠檬酸，设备简单，操作容易。
液态浅盘发酵多以糖蜜为原料，其生产方法是将灭菌的培养液通过管道转入一个个发酵盘中，接入菌种，待菌体繁殖形成菌膜后添加糖液发酵。
发酵时要求在发酵室内通入无菌空气。
深层发酵生产柠檬酸的主体设备是发酵罐。
微生物在这个密闭容器内繁殖与发酵。
1.3、机械搅拌通风发酵罐此设计的柠檬酸发酵方法用的是深层发酵法。
现多采用通用发酵罐。
它的主要部件包括罐体、搅拌器、冷却装置、空气分布装置、消泡器，轴封及其他附属装置。
发酵罐径高比例一般是1:2.5，应能承受一定的压力，并有良好的密封性。
除通用式发酵罐外，还可采用带升式发酵罐、塔式发酵罐和喷射自吸式发酵罐等。
此设计采用的是通用式发酵罐中的机械搅拌通风发酵罐。
它主要由罐身、搅拌器、挡板、空气分布器、消泡器、冷却装置、联轴器及承轴、变速装置、轴封、人孔、视镜等组成。
1.3.1、通用型发酵罐的几何尺寸比例本设计的发酵罐高径比选取为：H/D＝2.5；最下一组搅拌器与罐底的距离：C=0.5D 。
1.3.2、罐体罐体由圆筒体和椭圆形封头焊接而成，材料用不锈钢，且必须能承受一定温度和压力，通常要求耐受130℃和0.25MPa(绝压)。
1.3.3、搅拌器和挡板搅拌的主要作用是混合和传质，即使通入的空气分散成气泡并与发酵液充分混合，使气泡破碎以增大气－液界面，获得所需的溶氧速率，并使细胞悬浮分散于发酵体系中，以维持适当的气－液－固（细胞）三相的混合与质量传递，同时强化传热过程。
因此，搅拌器在设计时搅应使发酵液有足够的径向流动和适度的轴向运动。
搅拌器大多采用涡轮式，涡轮式搅拌器有平叶式、弯叶式、箭叶式三种。
涡轮式搅拌器轴向混合差，搅拌强度随着与搅拌轴距离的增大而减弱。
当培养液较黏稠时，混合效果就下降。
为了强化轴向混合，可采用涡轮式和推进式叶轮共用的搅拌系统。
本设计根据设计要求采用涡轮式搅拌器。
挡板的作用是防止液面中央形成漩涡流动，增强湍动和溶氧传质。
挡板的高度自罐底起至设计的液面高度止。
当采用列管式冷却时，可用列管冷却代替挡板，无需安装挡板；此设计就不需安装挡板。
1.3.4、消泡器消泡有两种方法：一是加入消泡剂；二是使用机械消泡装置。
消泡装置可分为两类：一类是置于罐内，防止泡沫外溢，安装在搅拌轴或罐顶另外引入的轴上；另一类是置于罐外，从排出的气体中分离出溢出的泡沫使之破碎后再将液体部分返回罐内。
1.3.5、联轴器及轴承搅拌轴较长时，常分为二至三段，用联轴器连接。
第一只联轴节的安装位置，对于小型发酵罐可设置在罐顶外机械密封上部；但大型发酵罐将其放置在罐内机械密封下方，上轴一般采用不锈钢材料。
本设计将其放置在罐内机械密封下方，材质用不锈钢16MnR ；而轴选用45碳素钢为材料。
发酵罐的搅拌轴为超细长轴，常设置底轴承和中间轴承来防止轴的摆动。
小型发酵罐用拉杆调节式，大型发酵罐用桁架固定式。
本设计采用推力滑动轴系。
1.2.6、变速装置发酵罐常用的变速装置有三角皮带传动，圆柱或螺旋圆锥齿轮减速装置。
本设计采用的是三角皮带传动，它的结构简单、制造成本低、维修量少且方便、噪声小等，因此在柠檬酸行业广泛使用。
1.3.7、通气装置通气装置是将无菌空气导入罐内的装置。
最简单的通气装置是一单孔管，单孔管的出口位于最下面的搅拌器的正下方，开口向下管口与罐底的距离约为40mm。
另一种是开口向下的多孔环形管，现已很少使用本设计采用的是一单孔管通气装置。
1.3.8、轴封轴封的作用是防止泄漏和染菌。
在发酵罐中动密封有填料密封和机械密封。
在柠檬酸行业，一般采用非平衡式单端面机械密封。
所选用的材料——动环：硬质合金或氧化铝陶瓷；静环：酚醛浸渍石墨或单质石墨；动环密封圈：氟橡胶或耐热橡胶；弹簧：轴径<50mm 用单弹簧，轴径≥50mm 用多个小弹簧。
1.3.9、附属设备附属设备有人孔、视镜能方便的观察发酵液的情况；压力表、温度计接口、热电偶接口可以随时测定罐内的温度、压力等；放料口、取样管、取样口、进料口、补料口、进气口、回流口能方便的进行各种操作；楼梯方便进入罐内。
第二章、设备的设计计算与选型2.1、发酵罐的主要尺寸计算2.1.1、圆筒体的内径、高度与封头的高度发酵罐由圆筒体和椭圆封头构成；由于柠檬酸发酵的PH=2~3，具有很强的腐蚀性，所以选用不锈钢16MnR 作为罐体的材质。
根据工艺参数和高径比确定各部几何尺寸；由前面可知，高径比为H/D=2.5，则H=2.5D 。
设计条件给出的是发酵罐的公称体积（1000m ³），而 罐的全体积（V ）：V ＝V 0+2V 1 公称体积：筒身体积+底封头体积有效体积：罐的实际装料体积，它等于罐的全体积V 乘以罐的装料系数（η） 根据设计条件：H/D=2.5，发酵罐的公称体积为1000m ³；由参考文献[1]可得：)32(44122H h D H D V b +⨯+=ππ公 而发酵罐的公称体积近似为：V 公=（π/4）D 2H+0.15D 3, 将数据代入上述公式可得 1000=（π/4）D 2(2.5D)+0.15D 3D=7.79m圆整后取7800mm ，则H=2.5D=19500mm 。
椭圆形封头体积： )32(4121H h D V b +=π全体积 ：V=V 公+V 1由《 钢制压力容器用封头》（JB/T 4746-2002)标准可知，标准椭圆形封头22=bh D,带入D 可得b h =1950mm ；因此，当公称直径D=7800mm 时，标准椭圆封头的曲面高度b h =1950mm ；而1H =50mm 。
椭圆形封头的体积为：)32(4121H h D V b +=π=)05.095.132(8.7414.32+⨯⨯=64.48(m 3) 圆筒体的体积为：H D V 204π==5.198.7414.32⨯⨯ =931.31(m 3) 则公称体积为：101V V V +=公 =31.93148.64+ =995.79（m 3） 全体积为：1V V V +=公 =995.79+64.48 =1060.27(m 3) 有效体积为：ηV V =有 =7.027.1060⨯ =742.189(m 3)公称体积验证：1000≈995.79，即公V ≈1公V ，因此可认为D=7800mm 是合适的.2.1.2、圆筒体的壁厚根据前面所作的分析，可知本发酵罐选用不锈钢16MnR 制作罐体和封头。