200M3机械搅拌通风发酵罐.doc

1 设计方案的拟定 我设计的是一台200M3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:di: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 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.m3 ④溶氧系数：种子罐5-7×10-6molO2/ml.min.atm 发酵罐6-9×10-6molO2/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 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，人孔和其它的一些附件组成。这次设计就是要对200M3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 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 由工艺条件确定 发酵液黏度 由工艺条件确定 2 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 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； 初步设计：设计条件给出的是发酵罐的公称体积（200M3） 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 （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200M3 由公称体积的近似公式可以计算出 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Hf=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，与前面的假设不相近， 又设HL/D=3.4， 所以， 则可知，D=4306mm，圆整取D=4140mm， H=4D=4×4140=16560mm， HL=H-2Hf=16560-2×1050=14460mm， ，与前面的假设相近 故可认为D=4140mm是合适的 发酵罐的全体积 由V=(π/4)D2HL+2Vf，得 V=207.4m3≈210 m3 搅拌叶直径:Di/D=1/3， Di=4140/3=1380mm