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故筒体底部产生的静压力为：
PJ??HLg?1040?5.75?9.8?0.059Mpa＞0.33×5%=0.016Mpa 故须考虑在内。
Mpa 即设计压力P?0.33?0.059?0.389壁厚计算公式如下：
t名义厚度?PD?C
2[?]??P式中P：设计压力 Mpa，D：罐内径 mm，[?]:材料在设计温度下的许用应力取170，
?：焊缝系数 取0.8，C：厚度附加量 取1.5mm
?t名义厚度=0.389?2500?C?5.08mm
2?170?0.8?0.389由JB/T4735-1997查的圆整取壁厚8mm。 ② 上封头壁厚计算： 其计算公式
t名义厚度?KP设计D?C K:增强系数取1
2[?]??O.5P?t名义厚度=1?0.33?2500?C?4.53mm
2?170?0.8?0.5?0.33由JB/T4735-1997查的圆整取壁厚8mm。 ③ 下封头壁厚计算： 其计算公式
t名义厚度?KPD?C K:增强系数取1
2[?]??O.5P?t名义厚度=1?0.389?2500?C?5.08mm
2?170?0.8?0.5?0.389由JB/T4735-1997查的圆整取壁厚8mm。
4.1.3 一级种子罐
(1) 选型：
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第四章 设备设计及选型
图4-3 一级种子罐示意图
根据生物工程设备常见的机械搅拌通风种子罐的几何尺寸比例
H/D =2.0～3.5 取 H/D=3 Di/D =1/2～1/3 取 Di =0.5D HO/D =2 HO =2D
h=0.5D
C/Di=0.8～1.0 取 C =0.8Di 根据封头形状、直径查阅化工容器设计手册得公式： 公称容积Vo?VC?VD???HHD2?0.13D3?(??0.13)?D3?6.8 44D ? H=4.196 D=1.399
圆整 H=4200mm D=1400mm
?H则公称容积Vo?(?3?0.13)?()3?6.82m3
43全容积V?Vo?0.13D3?7.18m3 查表得
封头内表面积F=2.2346㎡，容积V=0.3977m，人孔取?400mm，视镜D视80mm，夹
3[7]
套φ120mm， 查表变。
[8]
选取Ds=1400mm的支腿式支座，并根据工厂实际情况做适当的改
37
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(2) 料液高度：
1VC?0.13D31HL=HC+D=?D 240.785D46.82?65%?0.13?1.431=??1.4
0.785?1.424=3.0m
(3) 传热面积计算
夹套传热系数K取450kcal/㎡·h·℃ 传热面积为：
Q2.44?104A???13.58m2
K??tm450?3.99取13.6m2
Vc?0.13D36.82?65%?0.13?1.43筒体部分静止液浸没高度Hc=??2.65m 220.785D0.785?1.4（取0.25m）=2.65?0.25?2.90m 液深HL?HC?H封标准封头面积查的为2.2346㎡ 校核 S夹?S筒?S封??DHC?S封
=??1.4?2.65+2.2346=13.884m2＞13.6m2
?传热面积合格
(4) 搅拌器设计及功率计算 ① 搅拌器设计[9]
进行搅拌桨叶设计，初定放二档桨叶，相应缩小上道桨的叶径进行计算设计。令底道桨叶径：上道桨叶径=1：0.6，底道桨设置八弯叶涡轮桨 ，上道桨设置六弯叶涡轮桨。 尺寸如下：
八弯叶涡轮底道桨尺寸：
叶径 d=0.375D=0.375×1.4=525mm 盘径 d＇=0.75d=0.75×525=393.75mm 叶高 h=0.2d=0.2×525=105mm 弧长 I=0.275d=0.275×525=144.38mm
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第四章 设备设计及选型
弦长 L=0.25d=0.25×525=131.25mm 六弯叶涡轮中、上道桨尺寸： 叶径 d=0.236D=0.236×1.4=330mm 盘径 d＇=0.75d=0.75×330=247.5mm 叶高 h=0.2d=0.2×330=66mm 弧长 I=0.275d=0.275×330=90.75mm 弦长 L=0.25d=0.25×330=82.5mm
底道桨离罐底800mm，上道桨在液面下（定容液面）200mm，中道桨在底道桨与上道桨之中位。
② 搅拌器功率计算
N 发酵罐搅拌速率取330r/min=5.5r/s 醪液粘度：μ=v·ρ
V= 醪液动力粘度取0.8×10-6㎡/s
?=重度1040公斤/m3
?ρ（醪液密度）= v· ?107公斤?s2/m4
g g(重力加速度取)9.8N/kg
μ=0.8×10-6×107=0.86×10-4公斤?s/m2 雷诺系数：
Rem?d上2N??40.332?5.5?1075＞10 为湍流 ??7.45?100.86?10?4不通气搅拌功率：
K—功率准数 K底取4.8，K上取2 d—搅拌叶径 〔米〕
f—校正系数
P底?K底N3d底5??4.8?5.53?0.5255?107?3.41kw
P上?K上N3d上5??2?5.53?0.335?107?0.139kw
f底?13(D/d)?(HL/d)?1(1.4/0.525)?(2.90/0.525)=1.279 3
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f上?11(D/d)?(HL/d)?(1.4/0.33)?(2.90/0.33)=2.035 33?P?底?f底?P底?1.279?3.41?4.36kw
P?上?f上?P上?2.035?0.139?0.283kw
??P总**?P底?P上?4.36?0.283?4.643kw
通气搅拌功率：
Qg?Q0?273?t0.1? 273(0.1?P压)?1?5（HL???10）2273?270.1 ?1273(0.1?0.3)?（2.90?107?10?5）2?6.82?0.65?=1.91m/min
23P总nd平均Pg?0.157()0.56Qg0.453
4.6432?330?0.42830.45?0.157?()
1.910.56=2.296kw
(5) 电功率
假设轴封摩擦损失10%，皮带传动机械效率95%，则电机功率：
P电?Pg?1.12.296?1.1?=2.66kw 0.950.95选用电动机：Y132S-6，功率3kw，转数480r/min，效率85.5%，其机身高度为475mm。 (6) 传动类型选择
选用8V型窄V带。定搅拌转速330r/min进行设计，取小皮带轮直径D小=300mm，
则大皮带轮直径D大?(7) 壁厚计算：
① 取设计压力等于最高工作压力的1.1倍，即P设计=1.1?0.3?0.33Mpa。 判断是否考虑液体静压力：已知发酵液密度为?=1040kg/m
3480?300?436mm。 330，料液高度HL=
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