叶距 Y=D=5m 弯叶板厚 δ=12mm
（2）转速：取四档搅拌，搅拌转速N可根据50 m3罐，搅拌器直径1.05 m，转速n=110r/min,以等PO/N为标准放大求得[4]： N2=N1(D1/D2)2/3=110×(1.05/1.7) 2/3=80(r/min)
（3）搅拌轴功率：通风搅拌发酵罐，搅拌轴功率的计算有许多方法，现采用修正的脉凯尔式求搅拌轴功率，并由此选择电机。 ①计算Rem：
Rem＝
DN?/?
2式中：D－搅拌器直径，为1.7m
N－搅拌器转速，为N＝80/60＝1.33(r/s)
?－醪液密度，?＝1050kg/ m3
?－醪液粘度，?＝1.3?10?3N·s/ m2 将数代入上式，得：
Rem＝1.72×1.33×1050/1.3×10-3=3.1×106>104
视为湍流，则搅拌功率准数NP＝4.7 ②计算不通气时的搅拌轴功率PO：
PO′＝NPN3D5ρ
式中：NP－在湍流状态时其值为常数4.7
N－搅拌器转速，为1.33(r/s) D－搅拌器直径，为1.7m ρ－醪液密度，ρ＝1050kg/m3
代入上式得：PO′＝4.7×1.333×1.75×1050＝168.849kW
四档功率则为：PO＝4 PO′＝675.396 kW ③计算通风时的轴功率Pg：
Pg＝2.25*10?3ND*(P023Q0.08)0.39 kW
式中：PO－不通气时的搅拌轴功率，P02 =675.3962=4.56×105
N－搅拌器转速，为80r/min
D－搅拌器直径(cm)，D3 =1.73×106=4.913×106
Q－通风量(ml/min)，通风比为vvm=0.08-0.15，取低限，如通风量变大，
26
Pg会小，为安全，现取0.11，则：
Q=200×0.9×0.11×106=1.98×107
Q0.08＝(1.98×107)0.08＝3.835
Pg=2.25×10-3× (4.56×105×80×4.913×106/3.835)0.39=482.326kW ④求电机功率P电：P电＝Pg÷(η1η2η3) ×1.01
采用三角带传动?1＝0.92，滚动轴承?2＝0.99，滑动轴承?3＝0.98，端面密封增加的功率为1％，代入公式数值得：
P电＝482.326×1.01÷(0.92×0.99×0.98)＝545.774 kW
查取合适电机。
6.1.5发酵罐设备结构的工艺设计
（1）空气分布器
本罐使用单管进风，风管直径计算见后面的接管设计。 （2）档板
档板的作用是加强搅拌强度，促使液体上下翻动和控制流型，防止产生旋涡而降低混合与溶氧效果[4]。本罐因有扶梯和竖式蛇管，故不设档板。 （3）密封方式
本罐采用双面机械密封方式，处理轴与罐的动静问题。 （4）冷却管布置
竖式蛇管冷却装置。
①求最高热负荷下的好水量W：W?Q总
Cp(t2?t1)式中：Q总-- 每1 m3醪液在发酵最旺盛时，1h的发酵量与醪液总体积的乘积：
Q总=174.34×4.18×6000=4.37×106
CP-- 冷却水的比热容，4.174KJ/h t2 -- 冷却水出温，15℃
代入上式得： W=4.37×106÷ [4.18×(28-15)]=80419.58kg/h=22.34kg/s ② 冷却管组数和管径
设冷却管总表面积为S总，管径d0,组数为n,则S总=n×0.785do2
冷却水体积流量为10.4×10-3 m3/s，取冷却水在竖直蛇管中流速为1m/s，根
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据流体力学方程式，冷却管总截面积S总为：S总=?/v 式中：?--冷却水体积流量，10.4×10-3m3/s v--冷却水流速，1 m/s 则有： S总=10.4×10-3/1=10.4×10-3m2
竖直蛇管得组数N，根据管的大小一般取3、4、6、8、12……组，通常每组管圈数不超过6圈，增加组数可排下更多的冷却管，管与搅拌器的最小距离不应小于250mm；每圈管子的中心距为2.5D外~3.5D外，管两端U型或V型弯管，可弯制或焊接，安装是每组竖直蛇管用专用夹板夹紧，悬挂在托架上。夹板和托架则固定在罐壁上，管子与管壁的最小距离应大于100mm，主要考虑便于安装、清洗和良好传热。
根据发酵罐的实际情况，取管径。由上式得： do=
S10.4*10?3==0.04m 0.785n0.785*8查金属材料表选取?76?4无缝管，d内＝68 mm> d0，d平均＝72 mm，现取竖蛇管圈端部U型弯管曲径为200 mm，则两直管间距离为400 mm，总长度：
l0＝?D＝3.14×400＝1256 mm
③ 长度L的计算： 冷却管总面积F＝155.3 m2，无缝钢管为?76?4，每米的
冷却面积为Fo=3.14×0.068×1=0.21(m2)，则 L=F/Fo=155.3÷0.21=739.5m
冷却管占有体积： V=0.785×0.0682×739.5=2.68 m3 ④ 长Lo和管组高度：Lo=739.5÷8=92.4m
另需连接管 8m:L实=L+8=739.5+8=747.5m
可排竖直蛇管的高度，设为静液面高度，下部可伸入封头250 mm。设发酵 罐内附件占有体积为0.5 m3，则总占有体积：
V总=V液+V容+V附件=174.34+2.68+0.5=177.52m3 由前可知，V封头=пD/24+0.785D×0.05 =3.14×53÷24+0.785×52×0.05 =17.335m3
则管筒体部分液深为：（V总-V封）/S截=（177.52-17.335）÷0.785×52=8.16m
竖蛇管总高： H管=8.16+0.25=8.41mm
3
2
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又两端弯管总长： lo=1256mm，两弯管总高400mm 则直管部分高度： h=H管-400=8410-400=8010mm
则一圈管长： l=2l+lo=2×8010+1256=17276mm=17.3m ⑤每组管子数no=Lo/l=92.4÷17.3=5.34(圈)，取no=6（圈） 现取管间距为2.5D
外
=2.5×0.076=0.19m，计算出与搅拌器的距离在允许范围内
（不小于200 mm）。
⑥校核布置后冷却管的实际传热面积：
F实=πd平均L实=3.14×0.072×747.5=169m2>F=155.3m3 可满足要求。
6.1.6发酵罐设备材料的选择
发酵设备的材料选择，优先考虑的是满足工艺的要求，其次是经济性。有机酸发酵，考虑到对产品质量和产量的影响，安全性，后道工序除铁困难，腐蚀性强等，必须使用加工性能好，耐酸腐蚀的不锈钢，采用1Gr18Ni9Ti制作发酵设备
[15]
。
6.1.7发酵罐壁厚的计算
（1）确定发酵罐的壁厚S
S?PD?C mm
2[?]??P式中：P—设计压力，取最高工作压力的1.05倍，现取P=0.4MPa; D—发酵罐内径，5000 mm [σ]—不锈耐酸钢的许用应力；
υ—焊封系数，由D=5000mm>800mm，双面对接焊局部探伤，取υ=0.9； C壁厚附加量； C=C1+C2+C3
其中：C1-- 钢板负偏量，视钢板厚度查表确定，其范围为0.13-1.3，取C1=0.5mm C2--为腐蚀余量，单面腐蚀取1mm，双面对接焊局部探伤，取C2=0 C3--加工减薄量，对冷加工C3=0，热加工封头C3=So×10%，现取C3=0 C=0.5+0+0=0.5mm
则： S=0.4×5000÷（2×131.29×0.9-0.4）+0. 5=9mm 选取10mm厚不锈耐酸钢。 ⑵ 封头壁厚计算
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标准椭圆封头的厚度计算公式如下：S?PD?C
2[?]??P代入数得：S=0.4×5000÷（2×131.29×0.9-0.4）+1.5=9.98mm 选取10mm厚不锈耐酸钢。
6.1.8发酵罐接管设计
（1）接管的长度H设计 取接管长度为8 m。 （2）接管直径的确定
该管实装醪量174.34 m3，设5h空，则物料体积流量： Q=174.34÷（3600×5）=9.7×10?3 m3/s
发酵醪流量取V=1m/s；则排料管截面积：F实=Q/V=9.7×10-3 m2
9.7*10?3由 F物=0.785d得： 管径 d=(F实/0.785)==0.11m=110mm 0.78521/2
取无缝钢管Φ133×4，d内=125mm>110mm 认为适用
若接通风管计算，压缩空气在0.4MPa下，支管气速为20～25m/s，现通风比0.08～0.15vvm，为常温20℃，0.1MPa下的情况，要折算到0.4MPa，36℃状态下，风量Q，取最大值，Q1=174.34×0.15=26.2m2/min=0.44m2/s
利用气态方程式计算工作状态的风量Qf
Qf=0.44×(0.1÷0.4)×(273+35) ÷(273+20)=0.116m3/s Ff=Q/V=0.116/25=0.0046m2
取风速V=25m/s，则风管直径： D气= 要求。
（3）排料实践复核：物料流量Q=9.7×10-3m/s
流速V=1m/s
管道截面积F=0.785×0.1252=12.3×10-3m2
在相同流速下，流国物料因管径较原料计算结果大，则相应流速比为： P=Q/FV=9.7×10-3÷12.3×10-3=0.79倍 排料时间：T=5×0.79=3.95h
Ff0.785=
0.0046=0.077m两者中的大值，取无缝钢管Φ133×4工艺0.78530