n=8.1÷(6×70%)=1.93(台)，取2台。
（3）根据以上计算，选用2个容积为6m3的调浆罐（考虑到料液的黏度较大,故选用大叶轮片转速低的搅拌器,罐体采用锚式）。
5.2喷射加热器的选型
为保证营养不被破坏取停留时间为10s，物料流速取0.4m/s （1）加热器的长度L:
L=vt=4(m)
（2）蒸汽消耗：流量为G=646.78÷24=26.9kg/h
固形物含量为x=12.54%，比热容为Cp=3.92kJ/(kg·℃)
温度由t1=50℃加热到t2=100℃，加热蒸汽P=0.42MPa饱和蒸汽温度145℃，干饱和蒸汽热焓λ=654.3×4.18kJ/kg比容v''=0.45m3/kg，100℃饱和蒸汽热焓量I=100×4.18kJ/kg则蒸汽耗量D； D=Gc(t2-t1)/(λ-1)
=26900×3.92×(100-50)÷[4.18×(654.3-100)] =2275.55 kg/h
DV蒸汽==5056.78(m3/h)
v''计损耗为10%则V蒸汽=5056.78×1.1=5562.46(m3/h)
（3）进气管直径计算:在此压力下取气速为45m/s，则进气管截面积为F=
V蒸汽'v=5562.47÷（45×3600）=3.43×10-2m2
直径d=
F0.0343==0.209m 0.7850.785内径
取无逢钢管υ231mm×3则υ
（4）进料管直径计算:
=219mm，可以满足要求
V料=16.23m3/h，物料流速取0.5m/s则截面积F=0.0090(m2)
d=0.107m
取无逢钢管υ129mm×3，则υ（5）出料管径计算:
V出=G出÷ρ=29.2÷1.66=17.59m3/h流速取0.42m/s
F出=0.012(m2)取
d出=0.122(m)
无逢钢管υ144mm×3则υ
内径
内径
=117mm可以满足要求。
=132mm可以满足要求。
21
5.3液化维持罐的选型
(1)生产能力，数量和容积的确定
G出=29.2kg/h 体积流量V出=17.59m3/h (2)数量取1个
(3)容积：根据工艺，滞留时间τ=0.5h，填充系数取υ=80%，则维持罐总容量
V维=V出×τ÷υ=17.59×0.5÷80%=10.99 m3
每个维持罐的容量为V维＇=10.99÷4=2.75 m3，取为12 m3 (4)设备主要尺寸的确定，现取H=3D采用椭圆封头。
V维=2V封+V筒=2×πD3÷24+2D×0.785D2=12 m3 解方程
D=1.87m；取
D=1.9m；则
H=3D=5.7m，封头高度
h=h1+h2=475+25=500(mm);
V封=0.97m3；总高H总=H+2h=5.7+2×0.5=6.7(m)
核算总容量：V总=V筒+2V封=0.785×1.93×2+2×0.97=12.71 (m3) V总>V维=12(m3)，可以满足要求。
(5)根据以上计算，选用1个容积为12 m3的维持罐。
5.4板式换热器的选型
螺旋板式换热器投资小，效果好，可以回收热量，经济实用。 (1)换热面积计算
① 醪液温度从100℃降到35℃ 醪液放热
Q1=G1Cw(t2-t1)= 7473.17×3.92×(100-35)=1.90×106kJ/h 设热损失为4%则实际传热为Q1′=Q1×96%=1.83×106kJ/h ② 用冷水冷却，设可能被加热到的温度t2=50℃，水初温为t1=18℃；
Q2=G2Cw(t2-t1)=Q1′ 1.83×103=G2×4.18×(50-18) G2=13.67 t/h ③ 求平均温差?t；
液化醪 35℃?100℃ 冷水 18℃?50℃ 17℃ 50℃
22
△t=
50?17=30.59℃ 50ln17④螺旋板式换热器面积F:
取K=1200×4.18kJ/(m2·℃)
1.83?106则F= Q2/K△t==11.93 m2
1200?4.18?30.59（2）根据以上计算，选用 F=12 m2的换热器一套。
6.发酵车间设备设计与选型
6.1发酵罐的选型
当前，我国柠檬酸发酵占统治地位的发酵罐仍是机械涡轮搅拌通风发酵罐，即通常所说的通用罐。选用这种发酵罐的原因主要是：历史悠久，资料齐全，在比拟放大方面积累了较丰富的成功经验，成功率高。
此外在柠檬酸发酵生产设备方面，大型气升式发酵罐仍处于试用攻关阶段。从试用情况看，由于气升式罐在生产周期、产酸率、供氧周期波动的影响、通风量增加的综合能耗、生产的稳定性及可重复性等因素，所以多数厂家目前仍延用机械搅拌通风式发酵罐。因而，就本项目而言，按技术成熟，可靠、稳妥的原则，结合柠檬酸工程中的设计经验，通过对罐内空气分配器进行适当改造，成为新型的通风式机械搅拌型发酵罐。其搅拌功率，比相同容积的通用发酵罐降低约10%。
从生物发酵行业醪液处理供料的均衡性考虑，发酵放罐间隔时间不宜大于8小时，在技术可靠的前提下，大罐放料容积不大于400 m3。
结合目前本行业发酵技术的现状，目前国内行业成熟技术水平、加工技术水平，企业可能达到的发酵控制管理水平等，从生产的可靠性、可实施性等方面考虑，本设计拟采用放罐容积约200 m3 的新型通风发酵罐。
现以此类发酵罐进行设计选型。
6.1.1发酵罐容积和台数的确定
（1）发酵初糖浓度：
由前面的计算可知，发酵液中柠檬酸的含量为328.06 t/d，则根据：
C6H12O6?C6H8O7
23
180 192
可计算出葡萄糖量为：328.06×180÷192=307.56 t/d
则发酵初糖浓度为：307.56×100%÷2566.96=12%
（2）生产能力的计算：
现每天产99.5%纯度的柠檬酸306t，柠檬酸发酵周期为75h（包括发酵罐清洗、灭菌、进出物料等辅助操作时间）。则每天需糖液体积为V99.5%的柠檬酸306t，每吨100%的柠檬酸需糖液7.58 m3； V糖=7.58×306=2319.48m3
设发酵罐的填充系数??90%，则每天需要发酵罐的总容积为Vo(发酵周期为48h）。
VO=V÷υ=2319.48÷90%=2577.2 m3 （3）发酵罐个数的确定：
现选择公称容积为200m3的六弯叶机械搅拌通风发酵罐为例，则需要发酵罐的个数为N1。
查表知公称容积为200 m3的发酵罐，总容积为230m3，则： 每台罐的产量为：200×0.9×13%×1.11×95%×98%=24.2t
发酵罐所需个数=
日产量操作周期30675?=39.51 *=
24.224每台设备产量24糖。
每天产纯度为
取公称容积200 m3发酵罐40个；
每日投（放）罐次：306÷24.2=12.6圆整到13次，日运转39.51×66÷75=34.77。 其中发酵时间为66h，发酵操作时间为75h
（4）实际产量验算：
226.5×0.9×13×300÷7.58=104883.25；
富裕量：(104883.25-91625.44) ÷91625.44=14.5%，能满足产量要求。
6.1.2主要尺寸的计算
（1）现按公称容积200 m3的发酵罐计算
V全＝V筒+2V封＝230（m3），封头折边忽略不计，以方便计算： 则V全＝0.785D2×2D+π÷24×D3×2＝230
解方程得：D＝5.009（m） 取D=5m，H=2D=10m；
根据《发酵工厂设计概论》通用发酵罐系数表，查得封头高为Hha+hb==1250+50=1300(mm)。 （2）验算全容积V全：
24
封
＝
V’全=V简+2V封=0.785D2×2D+(π÷24)D3×2+0.785D2×0.05 =0.785×52×10+π×53×2÷24+0.785×52×0.05 =229.94m3=230 m3
V’全=V全
6.1.3发酵罐冷却面积的计算
对柠檬酸发酵，每1m3发酵液，每1h传给冷却器得最大热量约为 4.18×6000kJ/(m3·h)。采用竖式列管换热器。 取经验值K＝4.18×500kJ/( m3·h·℃)。
平均温差为：
?tm? 35℃?35℃ 15℃?28℃ 20 7
?t1??t2?lnt1?t2
代入得： ?tm=?20?7?/ln?20/7??12.4℃
对公称体积200 m3的发酵罐，每次放4罐，每罐实际装液量为： 2319.48÷4=579.87 m2 换热面积
F=4.18?6000?479.87Q= =561.2 m2
4.18?500?12.4k?tm6.1.4发酵罐搅拌器的设计
选用六弯叶涡轮搅拌器。
（1）主要尺寸：列该搅拌器的各部尺寸与罐径D有一定的比例关系，如下： 搅拌器叶径 D/3=5/3=1.67m，取d=1.7m
叶宽 B=0.2d=0.2×1.7=0.34m 弧长 l=0.375d=0.375×1.7=0.64m 底距 C=D/3=5/3=1.7m
盘径 di=0.75Di=0.75×1.7=1.28m 叶弦长 L=0.25d=0.25×1.7=0.43m
25