武汉工程大学本科毕业设计（论文）
F物?Q?0.065m2 v??F物?0.785d2
管径：
0.065?0.287?m?
0.7850.785取无缝管φ325×8mm，309mm〉287mm，认为合适。
d??F物按通风管计算，压缩空气在0.4MPa下，支管气速为20~25m/s。现通风比0.1~0.50vvm，为常温下20℃，0.1MPa下的情况，要折算0.4MPa、30℃ 状态。风量Q1取大值，Q1?467.5?0.35?163.635?m3/min??2.73?m3/s?。
利用气态方程式计算工作状态下的风量Qf[8]
Qf?2.73?0.1273?30??0.807m3/s 0.35273?20??取风速v=25m/s，则风管截面积Ff为
Ff?Qfv?0.76?0.0.03m2 25??2Ff?0.785d气
则气管直径d气为：
d气?0.03?0.10?m? 0.785因通风管也是排料管，故取两者的大值。取φ325×8mm无缝管，可满足工艺要求。
排料时间复核：物料流量Q=0.065m3/s，流速v=1m/s； 管道截面积：
F?0.785?0.3092?0.075m2，
??在相同的流速下，流过物料因管径较原来计算结果大，则相应流速比为
P?Q0.065??0.867?倍? Fv0.075?1排料时间：
t?2?0.867?1.734?h?
4.1.7支座选择
生物工程工厂设备常用支座分为卧式支座和立式支座。其中卧式支座又分为支腿，圈型支座，鞍型支座三种。立式支座也分为三种即悬挂支座，支承式支座和裙式支座。
对于100m3以上的发酵罐，由于设备的质量较大，应选用裙式支座。
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4.2 种子罐
发酵所需的种子从试管斜面出发，经活化培养，摇瓶培养，扩大至一级乃至二级种子罐培养，最终向发酵罐提供足够数量的健壮的生产种子。种子罐冷却方式采用夹套冷却。 4.2.1种子罐容积和数量的确定
①种子罐容积的确定：接种量为8%计算，则种子罐容积V种为：
V种?V总?8%?550?8%?44m3
??式中 V总——发酵罐总容积（m3） 由上知可选用容积50 m3的种子罐进行反应 ② 种子罐个数的确定：
种子罐与发酵罐对应上料。发酵罐平均每天上5罐，需二级种子罐6个。种子罐培养8h，辅助操作时间8~10h，生产周期16~18h，因此，二级种子罐6个已足够，其中一个备用。
③主要尺寸的确定
种子罐仍采用几何相似的机械搅拌通风发酵罐。 H：D=2：1，则种子罐总容积量V'总为：
‘’V‘总?V筒?2V封
简化方程如下：
V‘总?2??24D3?0.785D2?2D?55.2m3
??整理后
1.57D3?0.26D3?55.2
解方程得
D=3.1m
则
H=2D=2×3.1=6.2（m）
圆筒容量 ：
23V‘筒?0.785D?2D?46.77m
??单个封头容量：
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V'封=3.897（m3）
校核种子罐总容积V'总：
’‘3V‘?2V?V?2?3.897?46.77?54.564m总封筒??
比需要的种子罐容积50m3大 ，可满足设计要求。
4.2.2冷却面积的计算 采用列管冷却
Ⅰ 发酵产生的总热量：
Q总?4.18?6000?418.125?8%?8.39?10?kJ/h?5
Ⅱ 竖式列管传热系数：
取经验值K=4.18×500kJ/（m2·h·℃）
Ⅲ 平均温差：发酵温度32℃；水初温20~23℃，取23℃；水终温27℃，则
平均温差：
?tm?9?5?7℃2
Ⅳ 冷却面积F：
8.39?105??57.35m2 F?K?tm4.18?500?7Q总??设备材料的选择 采用A3钢制作
4.2.3壁厚计算 Ⅰ内罐的壁厚
?mPL?S?D??2.6ED??0.4?C
式中 D——设备的公称直径，310cm
m——外压容器的稳定系数，与设备的起始椭圆度有关，在我国，m=3 P——设计压力，与水压有关，P=0.4MPa
E——金属材料的弹性模量[9]，对A3钢E=2×105MPa C——壁厚附加量，C=C1+C2+C3=0.08+0.1+0=0.18 L——筒体长度，L=110cm
将数值代入公式：
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?3?0.4?110?S?310???52.6?2?10?310???1.139?cm?0.4?0.18
取12mm Ⅱ 封头的厚度δ内部压力
i 对于上封头，取δii 对于下封头，取δ
封
封
：查《发酵工厂工艺设计概论》P317表16 碳钢椭圆封头最大需用
=9mm
封
=12mm
Ⅲ 冷却外套壁厚：查《发酵工厂工艺设计概论》P314表13 碳钢与普低钢制内压圆筒壁厚，确定δ
套
=9mm
套封
Ⅳ 外套封头壁厚：查《发酵工厂工艺设计概论》P316表15 椭圆形封头，确定δ4.2.4设备结构的工艺设计
B?Z?0.5DⅠ 挡板：根据全挡板条件，
=12mm
式中 B——挡板宽度B＝（0.1-0.12）D=0.1×3100=310mm D——罐径 D＝3100mm Z——挡板数：
Z?0.5D3100?0.5??5 B310取Z＝6块
Ⅱ 搅拌器：采用六弯叶涡轮搅拌器
直径：
Di＝0.3~0.35D
现取：
Di?0.3D?0.3?3100?930mm
叶片宽度：
h?0.2Di?0.2?3100?620mm
弧长：
r?0.375Di?0.375?3100?1162.5mm
盘径：
??0.75Di?0.75?3100?2325mm
叶弦长：
l?0.25Di?0.25?3100?775mm
搅拌器间距：
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Y?D?3.1m
底距：
b?3.1m
搅拌器转速N2，根据50L罐，470r/min，使用P0/V为基准放大[6]，N1＝470r/min， 搅拌器直径Di=112mm
?D1N2?N1??D?2?112??470??930??????2/32/3
?114.62?r/min?两挡搅拌。 Ⅲ 搅拌轴功率的计算
淀粉水解糖液低浓度细菌醪，可视为牛顿流体。 i 计算Rem[8]
D2NρRem?μ
式中 D——搅拌器直径，D=0.93m
N——搅拌器转速，N?114.62?1.91?r/s? 60 ρ——醪液密度，ρ=1050 kg/m3 μ——醪液粘度， μ=1.3×10-3N·s/m2
将数代入上式：
0.932?1.91?105064Rem??1.3?10＞10 ?31.3?10视为湍流，则搅拌功率准数Np=4.7
ii 计算不通气时的搅拌轴功率P0：
P0?NPN3D5ρ
式中 Np——在湍流搅拌状态时其值为常数4.7 N——搅拌转速，N=114.62r/min=1.91r/s D——搅拌器直径，D=0.93m
ρ——醪液密度，ρ=1050kg/m3 代入上式：
P0'?4.7?1.913?0.935?1050?2.39?10W?23.9kW4
两挡搅拌P0?2P0'?47.84kW iii 计算通风时的轴功率Pg
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