共需要的发酵罐数N1= （2919.11×72）/(500×4) =17.5，取N1=18（个）
每天应有6个发酵罐出料。每年工作300天， 实际产量验算：550×0.75×6×300/8.21=82216.80（t/a）； 富裕量（82216.80-80000）/80000=2.7%，能满足产量要求。
⑶主要尺寸的计算 (现按公称容积500 m3的发酵罐举例计算) V全＝V筒 + 2V封 封头折边忽略不计，以方便计算。 则有
V全＝0.785D2 × 1.9D + (πD3×2)/24 = 550 H=1.9D；解方程得： 1.49D3 + 0.26D3
= 550
3 D ? 550 取D＝1.75? 6.8m
6.8m ,H=12.9m 圆柱部分容积 V1＝0.785×6.82
× 12.9＝ 468 （m3） 上、下封头体积 V2＝V3＝πD3/24＝π×6.83/24＝41（m3 ） 总体积： V全＝V1+ V2+ V3＝468+41+41＝550（m3 ） 取发酵罐的填充系数?=75%，实际装液量为： 550×75%＝412.5（m3） ⑷冷却面积的计算： 本设计采用经验值计算法
查资料知α-淀粉酶发酵罐的冷却面积取1 m2 / m3 ；
由上知填充系数?=75%，则每一个500 m3的发酵罐换热面积： A= 550×75%×1=412.5（m2）
⑸搅拌器设计
该搅拌器的各部分尺寸与罐径D有一定比例关系，现将主要尺寸列出： 搅拌器叶径Di＝D/3＝6.8/3＝2.27（m） 叶宽B＝0.2d＝0.2×2.27=0.45（m） 弧长l＝0.375d＝0.375×2.27=0.85（m） 底距C＝D/3＝6.8/3＝2.27（m） 盘径di＝0. 75Di＝0.75×2.27=1.7（m） 叶弦长L＝0.25 Di＝0.25×2.27=0.57（m） 叶距Y＝D＝6.8（m） 弯叶板厚δ＝14（mm）
采用两档搅拌，搅拌转速110r/min。
26
⑹搅拌轴功率的计算 本设计采用经验值计算法
查资料知通常α-淀粉酶发酵按1kw / m3发酵液；对于公称容积为500 m3的发酵罐，装液量为412.5m3
则应选取功率大于或等于412.5kw的电机。
⑺设备结构的工艺设计
设备结构的工艺设计，将设备的主要辅助装置的工艺要求交代清楚，供制造加工和采购时取得资料依据。
①空气分布器：本罐使用单管通风，风管直径计算见⑽接管设计。 ②挡板：本罐因有扶梯和竖式冷却蛇管，故不设挡板。
③密封方式：本罐拟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：随着发酵罐容量的增加，比表面积变小，夹套形成的冷却面积已无法满足生产要求，于是使用管式冷却装置。蛇管因易沉淀污垢且不易清洗而不采用；列管式冷却装置虽然冷却效果好，但耗水量过多；因此广泛使用的是竖直蛇管冷却装置。
ⅰ. 求最高热负荷下的耗水量W
式中 QW?c总t?tp21?Q总?——每1 m3醪液在发酵最旺盛时，1h的发热量与醪液总体积的乘积：
Q总＝4.18×4000×412. 5＝6.89×106 kJ/h
c——冷却水的比热容，4.18KJ/(kg·K) pt——冷却水终温，t=27℃ 22t——冷却水初温，t=20℃ 11将各值代入上式
3
冷却水体积流量为0.065m/s，取冷却水在竖直蛇管中流速为1m/s，根据流体力学方程式，冷却管总S
6.89????
W ? ＝ 2.35???? kg/h=65.3kg/s
? 4.18 27 20? ?
总为截面积为：
S总=W/v=0.065/1=0.065(m2 )
式中 W——冷却水体积流量，W= 0.065 m3/s
v——冷却水流速，v=1m/s
进水总管直径
取Dg300×8；
S0.065总 ?????????????????????????????????????????? 0.288(m)d S 总 0.785 0.785
2
ⅱ. 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?0.785d0取n=12，
S d0= 总 0.065
=0.080(m)
n?????????????????? 0.785 12 ? 0.785
27
查表：选φ89×3.5无缝管，d内＝82mm， d内>d0，认为可满足要求，d平均＝85.5mm。 现取竖蛇管圈端部U型弯管曲径为250mm，则两直管距离为500mm，两端弯管总长度为： l0＝πD＝3.14×500＝1570mm ⅲ. 冷却管2总长度L计算：冷却管总面积F＝412.5m，无缝钢管φ89×3.5，每米冷却管面积为F0＝3.14×0.0855×12
＝0.268m，则：L=F/F0 = 412.5/0.268=1569.18(cm) 23
冷却管占有体积V＝0.785×0.089×1539.18＝9.57mⅳ. 每组管长L0和管组高度：L0 ＝L/n= 1569.18/12=128.265(cm)
另需连接管4.735m，L实＝L + 4.735 ＝128.265+ 4.735=133（m） L＝2499m 可排竖直蛇管的高度，设为静液面高度，下部可伸入封头300mm。设发酵罐内附件占有体积为1m3，3则占有体积为V管+V附件＝9.57+1＝10.57（m）
2
筒体液面高度为：{V总×75% +（V管+V附件）—V3 }/ S 截面 =（412.5+10.57—41）/0.785 ×6.8 ＝10.53 (m)
竖直蛇管总高H＝10.53+ 0.3 ＝10.83 （m），取管间距为0.5m。 又两端弯管总长l0＝3.14×0.5=1.570m，两端弯管总高为1m 则一圈管长：L＝2（H + l0 ）＝2×（10.83 + 1.57）＝24.8（m） ⅴ. 每组管子圈数n0
n0=L0/L=128.265/24.8=5.17;取n0=5。
L实＝24.8×5×12+4.735×12=1544.82﹥1539.18（m）
现取管间隔为2.5D外=2.5×0.089=0.2225（m），竖蛇管与罐壁的最小距离为0.15m，显然与搅拌器的距离在允许范围内（不小于200mm）。
ⅵ. 校核布置后冷却管的实际传热面积：
2 F实＝πd平均L实＝3.14×0.0855×1544.82＝414.73m而前有F=412.5㎡，F
实
⑻设备材料的选择
本设备选用碳钢制作，以降低设备费用。
＞F，可满足要求。
⑼发酵罐壁厚的计算
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方法：公式计算或查表法 ①计算法确定发酵罐的壁厚S； S?PD2?????P?C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，D=700cm [σ]——A3钢的许用应力，[σ]=127MPa φ——焊缝系数，现取φ=0.7 C——壁厚附加量, C=0.28 cm 0.4?700S? 2?127?0.7?0.4?0.28＝1.9cmC＝C1 + C2 + C3 ＝ 0.8 + 2 + 0 ＝2.8mm＝0.28cm 式中 C1——钢板负偏差，现取C1=0.8mm C2——腐蚀裕量，现取C2=2mm C3——加工减薄量，对冷加工C?0，热加工封头C?S?10%；现取C?0
3303选用20mm厚的A3钢板制作，查表知：直径7m，厚20mm，筒高14m，每米高度重14114kg，
G筒＝14114×14＝197596kg ②封头壁厚计算（椭圆封头）：
S?PD2?????P?C式中 P=0.4 Mpa；D=700cm； [σ]=127 MPa
C＝C1 + C2 + C3 ＝ 0.08 + 0.2 + 0.2 ＝0.39cm； φ=0.7
S?0.4?700?0.39＝2cm2?127?0.7?0.4查手册圆整S＝2，G封＝2864kg
⑽接管设计
表6.5 接管长度h （mm）
公称直径Dg ≤15 20-50 70-350 70-500 不保温接管长 80 100 150 保温设备接管长 130 150 200 适用公称压力（MPa） ≤40 ≤16 ≤16 ≤10 ①接管的长度h设计：各接管的长度h根据直径的大小和有无保温，一般取100-200mm,具体值见表：
②接管直径的确定：主要根据流体力学方程式计算。
33排料管：实装量474.75m，设2h之内排空，物料体积流量Q＝474.75/(3600×2)＝0.0659m/s；
29
22
发酵醪液流速v＝6m/s，排料管截面积F物＝Q/v＝0.0659/6＝0.011 m；F物＝0.785d。 管径 F物?0.011?0.118m d?0.7850.785取无缝管133×4，125>118mm，认为适用。 通风管：压缩空气在0.4MPa下，支管气速为20～25m/s，现通风比0.1～0.18vvm，常温下为20℃，0.1MPa下的情况，要折算到0.4MPa、30℃状态。风量Q1取大值，
33Q1＝474.75×0.18＝85.46m/min＝1.43m/s 气态方程式计算：
3Qf＝1.43×(0.1/0.35)×(273+30)/(273+20)＝0.423m/s，取风速v＝50m/s，则风管截面积 2Ff＝Qf /v＝0.423/50＝0.0085m 2
Ff＝0.785d气，则
因通风管也是排料管，故取两者的大值。取d＝133×4无缝管，可满足工艺要求。
322排料时间复核：物料流量Q＝0.659m/s，流速v＝6m/s，管道截面积F＝0.785×0.125＝0.0123m，在相同流速下，流过物料因管径较原来计算结果大，则相应流速比为0.011/0.0123＝0.89倍，排料时间t＝2×0.89＝1.8h
⑾支座选择 2.种子罐
⑵种子罐容积和数量的确定
F
0.0085 f
?????????????????????????????????d 0.104 m 气 0.785 0.785
对于75 m3以上的发酵罐，由于设备总重量较大，应选用裙式支座。故本设计选用裙式支座。
⑴种子罐的选型 采用机械搅拌通风发酵罐。
①种子罐容积的确定：按接种量10%计算，则种子罐容积为 ： V种＝V总×10％＝633×10％＝63.3 m3 式中V总——发酵罐总容积（m3）
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7罐，需种子罐7个。 ⑶主要尺寸确定 种子罐仍采用几何相似的机械搅拌通风发酵罐。H/D＝2，则种子罐总容量为： V’32
2D＝63.3 m3
总＝2V’封 + V’筒＝2×πD/24 + 0.785D×
D＝3.26m，取D＝3.4m，则H＝2D＝6.8m，封头高度H封＝ha +hb＝850+ 50 ＝900mm， 罐体总高H'?2H'?H'?2?900?6800?8600(mm) 罐封筒
单个封头容量
30