封头表面积S封＝13m2
， 圆筒容量V'?0.785D2?2D?0.785?3.42?6.8?61.707(m3筒)， 不计上封头容积 V′有效=5.596+61.707=67.303m3
校核种子罐总容积V'总?2V'封?V'筒?2?5.596?61.707?72.899(m3) 比需要的种子罐容积63.3 m3
大，可满足设计要求。 ⑷冷却面积的计算 ①发酵产生的总热量：同前发酵罐： Q总＝4.18×4000×47.475＝7.94×105kJ/h ②夹套传热系数 K＝4.18×(250～350)kJ/(m2?h?℃) 取K＝4.18×330kJ/(m2?h?℃) ③平均温差：发酵温度32℃，水初温20-23℃，取21℃，水终温25℃，则 平均温差△tm＝（11+7）/2＝9℃ ④需冷却面积F Q总 7.94????
F ? K?t＝ 64.0 m 2
m ＝
4.18 ? 330 ? 9
⑤夹套高度（封头以上）
πD×h+ S封＝64.0m
2
h=4.8m
⑥核算夹套冷却面积：
S夹＝πD×h+ S封 S夹＝64.2m
2
H液≈H夹＝4.8m （封头以上）
夹套高度应不高于动态时的液面高度，因高于液面的传热面积，并没有起多少冷却作用。综上，传热需要的面积F=64.2m2
该设计夹套能提供的冷却面积为S夹＝64.2m
2
S夹＞F，可满足工艺要求。 ⑸设备材料选择：A3钢 ⑹壁厚计算 31
方法：计算法、图算法和查表法 ①计算法求种子罐的壁厚：
?mPL?0.4S?D?式中 D——设备的公称直径，?2.6ED???C340cm
m——外压容器的稳定系数，与设备的其始椭圆度有关，在我国，m=3 P——设计压力，与水压有关，P=0.4Mpa C——壁厚附加值，C1+C2+C3=0.08+0.1+0=0.18
L——筒体长度，L=680cm
将数值代入公式：
53 S340 ?????????????????????????????????????????? ＝20.4 2.68cm 0.4 680 ?0.18＝ 取28mm .????????????????????????????????? ②种子罐封头的厚度6
?δ封 ⅰ 对于上封头：查表法得?
?δ封＝22mm，质量G＝45.2kg
ⅱ 对于下封头：取?
?δ封＝28mm。
③冷却夹套壁厚δ
?夹
夹套直径与筒体直径关系为?: D夹＝D内+250＝?
?
3650mm 查表法得夹套壁厚δ夹＝9mm，夹套内有导流板。 ④冷却夹套封头壁厚δ′夹
查表法得夹套封头壁厚δ′夹＝22mm ⑺设备结构的工艺设计 ①挡板
根据全挡板条件， B
D?Z?0.5式中 B——挡板宽度 B=（0.1～0.12）D＝0.1×3400＝340mm D——罐径 D=3400mm Z——挡板数：
D3400 Z ? 0.5 B ? 0.5 ? 340 ＝ 5
取Z=6块（考虑裕量）
②搅拌器：仍采用涡轮搅拌器 直径Di＝0.3～0.35D，现取Di＝0.35D＝0.35×3400＝1190mm＝1.2m
32
叶片宽度h＝0.2Di＝238mm，弧长r＝0.375Di＝446.3mm 盘径φ＝0.75Di＝892.5mm，叶弧长l＝0.25Di＝297.5mm 搅拌器间距Y＝Di＝1190mm，底距b＝Di/3＝396.7mm
搅拌器转速N2，根据50L罐，470r/min，使用P0/V为基准放大，50L罐N1＝470r/min，搅拌器直径Di＝112mm
2/32 D????????2 112???????????
470 ? 97r/min ? 1.62m/s ????????????????????????????????????????N 2 N ???????????????????/ ? 1 D1190 ???????????????????2 3
Rem?D2N??式中 D——搅拌器直径，D=1.2m
N——搅拌器转速，N=1.62（r/s） 3
ρ——密度，ρ=1050㎏/ m
μ——粘度，μ=1.3×10-3N·s/㎡ 将数代入上式；
视为湍流，依据Np—Rem图表，则搅拌功率准数Np=90kw
取两档搅拌。
③进风管（进出料管）：该管为物料与通风共用，管底距罐底25-60mm之间，现取30mm向下单管。 ⅰ. 按通风管计算管径：设罐压0.4MPa，发酵温度32℃，风速v＝45m/s，通风比为 0.18vvm，常压下33t0＝20℃，0.1MPa，送风量V＝47.475×0.18＝8.55m/min＝0.14 m/s 将通风换算成工作状态下求通风管直径，计算如下： 气态方程式计算：
3Qf＝0.14×(0.1/0.4)×(273+32)/(273+20)＝0.036m/s，已知风速v＝45m/s，则风管截面积 3Ff＝Qf /v＝0.036/45＝0.0008m
1.22?1.62?????
Re. ? ＝ ???????? 1.9
? -3 m 1.3 ? 10
F f 0.0008????????????????????????????????? d 10.785 0.032 0.785
m
?47.475m3物料，物料流量V＝47.475/（2×3600）＝0.00659 m3/s，ⅱ. 按输送物料算管径：2h送完物?
管道截面为F，物料流速v＝，则： ?3.2 m/s mV
0.00659 2 物 0.002mF ??????????? ＝ 3.2 设管径为 v m
F 0.002
????????????????????????????????? d 0.05m 2 0.785 0.785
???mm 取d1、d2两者大值，作为进料（气）管，现取管径D＝50mm，查表，取φ58×3无缝管。 2
Ff＝0.785d1，则
33
5
④冷却水管：由前知需冷却热量Qmax＝4.18×4000×47.475＝7.94×10kJ/h，冷却水温变化23℃→27℃，水比热容cw＝1×4.18kJ/(kg?℃) 则耗水量为：W????????????????????????Q ?5 ? 10 C 7.94
w2 ? 4.18 t 1 ?
( t
27?23) 取水流速v=45m/s;?47488(kg/h)
3 则冷却管直径为 ?????????m /s)
d ????????????????????????0.01323查表，取焊接管45 0.02
? Dg=22mm0.785
m 可满足生产要求；取冷却水管接管长度h=880mm。 ⑻支座选择 选用支撑式支座，将种子罐置于楼板上。 3.空气分过滤器 ⑴种子罐分过滤器
①分过滤器过滤层直径的计算：
D滤层＝4V?v式中V——通过分过滤器的空气（在0.4MPas）流量（m3/s）
V47.4750.1 3 305 1 0.4 ＝ 293 ?0.18 ??????????????????????????60 0.0371m /s 式中V?
?
s——通过分过滤器的气速，取vs=12m/s代入式中：
D 滤层 4 ? 0. 0371
＝ 3.14 ? 12 ＝0.063m 取D滤层＝70mm ②分过滤器直径计算：
D过滤器＝（1.1-1.3）D滤层 D过滤器＝1.3D滤层＝1.3×70＝91mm 圆整值D过滤器＝100mm ③分过滤器的强度计算： 设计压力P＝0.4×1.25＝0.5MPa，φ＝0.7，[σ]＝127MPa，C＝0.2cm 则分过滤器厚度为： S?PD2?????P?C
S ??????????????????????????????????0.5 ? 10 0.2??0.23 cm 2 ??127??0.7 ?0.5
? ? 34
取S＝4mm
④进出气管：与种子罐进出气管相配合，取φ58×3。 ⑤数量：分过滤器一般是与种子罐相配合，现7个种子罐，配7台分过滤器。 ⑥滤层厚度：使用经树脂处理过的滤纸5-6层，夹持在两花板中。花板孔φ8，孔间距14mm，周围不钻孔，开孔率40％左右。 ⑦分过滤器高度：圆筒部分h＝（1.1-1.5）D，现取h筒＝1.5×D过滤器＝1.5×100＝150mm；锥体部分h＝（1.5-2.0）D，现取h锥＝1.5D过滤器＝1.5×100＝150mm
⑵发酵罐分过滤器
①分过滤器滤层直径计算：
D滤层＝4V?vs式中V——通过发酵罐分过滤器的空气（在0.4MPa）流量（m3/s） V474.75 0.1 ? 0.4 ＝3 305 293 ?0.18 1??????????????????????????60 0. 371 m /s ?式中 Vs——通过分过滤器的气速，取vs=12m/s
则 D滤层 ＝4 ? 0. 371
3.14 ? 12 ＝0.198m 取D滤层＝200mm
②分过滤器直径计算： D过滤器＝（1.1-1.3）D滤层
现取D过滤器＝1.3D滤层＝1.3×200＝260mm 查表选无缝钢管或钢板卷制。圆整到推荐值D过滤器＝300mm
③分过滤器的壁厚：设计压力P＝0.5Mpa，φ＝0.7，[σ]＝127MPa，C＝0.28cm S?PD?C
2?????P S ＝ 0.5 ? 30 ? 0.28＝0.36(
2 ??127??0.7 ?0.5
cm)
取S＝5mm
④进出气管：与设备通风管一致，取φ133×4无缝罐 ⑤数量：分过滤器与发酵罐相配合，每罐一个，共需35台。 ⑥滤层厚度：同种子罐，分过滤器5-6层超细玻璃纤维滤纸，经树脂处理过使用。 ⑦分过滤器高度：比例参数同种子罐
h筒＝1.5D过滤器＝1.5×300＝450mm；
35