5. 冷却管长：
l=F/πd=32.33/（3.14×0.071）=145m 6. 冷却管组数及安装尺寸的确定：
本设计采用8组合式蛇管，为减少蛇管的传热面积，气温高可以考虑外喷式冷却。发酵罐的圆筒部分面积为S=πDH=3.14×3.0×7.20=67.824m
若冷却水初温相同，根据厂测定，外喷淋冷却的效果可达到蛇管冷却效果的60～70%，设圆筒冷却效果为蛇管的65%即67.824×65%=44.08 m
蛇管总长度：l =44.08/3.14×(0.075-0.004)=198m 将蛇管分为8组，则每组蛇管长度为l =198/8=24.75m 设每根管两部分弯曲占去500+500=1000mm 则蛇管高为24750-1000=14750mm 三、 搅拌桨叶的设计
（一） 设计搅拌桨叶的目的及作用
氨基酸生产菌仅能利用发酵液溶解氧进行呼吸和代谢作用。若发酵液未能经强化供氧时，氧的溶解度很小，远远不能满足代谢过程中的氧的需求量，故采用机械搅拌进行强化供氧。同时能打破气泡，使气、液、固三相充分混合，增加氧的溶解度使发酵液形成湍流，延长气泡在发酵液中停留的时间，提高氧的利用率，增加冷却效果，以利于氧的传递及菌体对营养物的利用。 （二） 搅拌桨叶形成的确定
发酵罐的搅拌桨叶采用圆盘的涡轮式搅拌桨叶，它可阻挡由上而下的无菌大气泡，避免从轴部的叶片空隙上升，保证气泡的分散，而涡轮式又分为平叶式、弯叶式和箭叶式三种。本设计采用的是六弯叶涡轮式搅拌桨叶。
容器内径：D=3.0m 容器底形式：椭圆形封头 容器内液柱高度：H=7.20m
搅拌桨叶叶径：Di=D/3=3000/3=1000mm
叶轮桨叶数量：Zj=6， 叶轮桨叶的间距：S=3Di =3m 叶轮与容器底距离：C=0.9 Di =0.9×1000=900mm
22叶宽：B1=0.2 Di =0.2×1000=200mm, 弧长l =0.375 Di =375mm 盘径：di =3/4 Di =0.75×1000=750mm （三） 搅拌功率的计算
1. 搅拌桨叶的操作条件：
液体相对密度：1040kg/m， 液体相对黏度：μ=2×10Pa·s 2. 搅拌桨叶叶轮转速：
n?88??2.55r/s?153r/min?Di3.14?1.0
3?33. 搅拌液体流动的雷诺准数：
Re= Dinρ/μ=1.0×2.55×1040/2×10=1.326×10>10
因此为湍流状态，此时功率准数为Np=4.8，搅拌桨叶叶轮档校正系数为A=0.5
4. 搅拌桨叶轴功率：
P=Aρn3 Di5NpФ=0.5×1040×2.553×1.05×4.8×2=83kW
A-----色氨酸发酵时，以列管代替挡板以及各部尺寸比拟放大后测得的搅拌功率系数。通风时为0.4-0.6，本设计取0.5。
ρ-----液体密度1040 kg/m n------搅拌桨叶转速（r/s）
Di------搅拌桨叶直径，由前计算为1100mm Np------六弯叶时功率准数取4.8 Ф-----拌器组数为2组 5. 电动机的选取：
选择Y4002-6型电动机，其数据如下：
额定功率65kW， 额定电流33.8A， 同步转速1000r/min， 效率93.5%， 功率因数0.83，
堵转转矩/额定转矩1.25， 堵转电流/额定电流5.73A， 最大转矩/额定转矩1.8， 重量800kg。 四、 搅拌轴的设计
322?363（一） 按扭转强度计算
d ≥ A(P/n)
13=133×(124/139)=128 mm
13 d------轴径，mm P------轴传递功率kW n------轴转速139r/min
A------随许用扭剪应力变化的系数，弯矩小、材料强度高，钢度要求不严格则取较小A值，对传动轴材料为A4钢，取A=133 （二） 按扭转钢度计算
d ≥ C(P/n)
14=108.9×(124/139)
14=105.8 mm
d------轴径，mm P------轴传递功率kW n------轴转速139r/min
C----按每米长度许用应力扭转角，一般传动[Ф]=0.5-1.0deg/m，取0.5， 则C=108.9
所以，取d=150mm，A4钢。 五、 轴上零件的设计 （一） 轴承的选择
为支撑和固定转轴并使转轴顺利转动需安装轴承，发酵罐有上轴承、中轴承、底部只有推轴承。
上轴承：选用较宽系列滚子轴承3524，标准号GB-286-64,孔径d=120mm。 中轴承：在轴上安中轴承的部位焊上10mm厚的耐磨铁（KF2）一般可用结构简单，不加润滑轴承，取宽径比B/d=0.8。 （二） 消泡器的设计
色氨酸发酵会产生较多的泡沫，在此时及时消除，否则影响正常操作。大量泡沫随气流溢出，造成发酵液损失，易引起染菌，现采用消泡效果好的梳式消泡器，其长度均为发酵罐直径的0.65倍，即L=0.65×3000=1950mm。 （三） 连轴器的设计
轴分为4级用连轴器使上下搅拌器成牢固的刚性连接，用夹壳连轴器连接，为减少震动，装上轴承和底轴承。 （四） 轴封
轴封的作用是使罐顶、罐底与轴之间的缝隙加以密封，防止泄漏和染菌，常用的有填料函和端面轴两种。本设计采用端面轴封，罐底采用双端面，其他部分用单端面轴封，端面轴封有清洁、密封可靠、无死角、寿命长、摩擦功率耗损小、轴或轴套不受磨损、对轴的震动敏感性小等优点。 六、 空气分布装置
罐压0.02MPa（表压），罐温36℃，在最大通风比为1∶1.2时，培养基量为160m。
（一） 液柱高的计算
椭圆型封头的容积：前面已经计算过为3.709 m
最大通风量时液柱高H1=（V培-V1）/（πD/4）=（160-3.709）/（3.14×3.0/4）=22.12m
22.12则封管出口压力为P2=0.02+100+0.1=0.3412MPa
2233（二） 进发酵罐空气量Q
Q= V培×1.2×0.1/P2×（273+31.5）/（273+31.5）
160?1.2?0.1?304.530.3412?304.5==56.27m/min （三） 进风管管径的计算
取分布管出口流速w=20m/s，
4?56.2712d= (4Q/πw) = (3.14?20?60)= 0.2444m
12 取无缝钢管Ф133×5（管内选用不锈钢管） （四） 风管出口最大压力
最终定容160m（用流加法发酵）
3160?3.709则液柱高H=0.785?4.72+1=42.18m
风管出口最大压力为：P2m=0.02（表压）+42.18/100+0.1=0.54MPa （五） 贮气筒压头P的计算（供气最低极限压力）
空气输送管道阻力：0.02 MPa
二级空气过滤器阻力：0.02×2=0.04 MPa P=0.02+0.04+0.54=0.60MPa（绝压）