50M3机械搅拌通风发酵罐的设计说明方案.doc

设计50M3机械通风发酵罐，应用基因工程菌株发酵生产柠檬酸，产物是初级代谢产物，牛顿型流体，二级发酵。发酵罐高径比为2.8，生产场地为南方某地，蛇管冷却，初始水温：18℃，出水温度26℃。 设计方案的拟定 我设计的是一台50M3机械搅拌通风发酵罐,发酵生产柠檬酸。经查阅资料[1]，得知生产链霉素的菌种有黑曲霉、温氏曲霉、梨形毛霉、淡黄青霉、二歧拟青霉、棒曲霉、泡盛曲霉、芬曲霉、丁二烯酸曲霉、斋藤曲霉及宇佐美曲霉、绿色目霉、黑粉霉等，综合生产能力、菌种稳定性、传统经验等因素选择黑曲霉，该菌种最适发酵温度为30℃，pH为2-3，培养基为蔗糖发酵培养基，主要由蔗糖、硝酸铵、盐酸和水合硫酸镁等所组成。 发酵罐主要由罐体、封头、冷却蛇管、搅拌装置、传动装置、轴封装置、人孔和其它的一些附件组成。这次设计就是要对机械搅拌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视图和各种表达方式，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，把整个设计的运算过程和相应的表格列明。 表1-1? 发酵罐主要设计条件 步骤 项目及代号 参数及结果 备注 发酵菌种 黑曲霉 工作压力 0.20Mpa 设计压力 0.25Mpa 发酵温度 30 设计温度 150 冷却方式 蛇管冷却 培养基 蔗糖发酵培养基 工作pH 2—3 设定pH? 3 2 罐体几何尺寸的确定 2.1夹套反应釜的总体结构 夹套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，构成完整的夹套反应釜。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=2.8，则H=2.8D 初步设计：设计条件给出的是发酵罐的公称体积（50） 公称体积V －－罐的筒身（圆柱）体积和底封头体积之和 发酵罐全体积近似： 可得罐体直径D2879mm，取整D=2900mm，H=2.8D=8120mm 根据直径D查文献资料[7]可得封头总高度765mm，封头体积3.12m3， H0=8120-765×2=6590mm， 由此可得Di = 1/3D= 1/3×2900=966.77mm 取整970mmB = 0.1D=0.1×2900=290mmS = 3Di=3×970=2910mmC = Di=970mm Ha=0.25D=0.25×2900=725mm Hb=765-725=40mm hb－椭圆封头的直边高度 C －底搅拌叶至底封头高度Di －搅拌叶直径 D－罐体直径Ho －罐体直筒部位高度 B－ 挡板宽度ha －椭圆封头短半轴长度S －搅拌叶间距 公称容 筒体高度 筒体直 换热面 转速 电机功 量 H（mm） 径 mm 积 r/min 率 kw 10 3200 1800 12 150 7.5 21 4700 2200 21 154 30 30 6600 2400 34 180 45 50 7000 2800--3000 38-60 160 55 60