第四章 设备设计及选型
3.4.2 蒸汽
（121℃，发酵温度=27℃，?=1.729kg/m3，焓i=653.31kcal/kg，汽化热517.51kcal/kg）
(1) 发酵罐、二级种子罐空消所用蒸汽：（按5倍罐全容积计算）
S?V全??S?5
S大?196.56×1.729×5?1699.261kg
S中?40.86?1.729?5?353.235kg
(2) 一级种子罐、补料罐实消所用蒸汽：（以直接加热之后保温计算，料液比热Cs均取1kcal/kg·℃） 直接蒸汽加热气耗：S1?G?C?(t2?t1)?(1??) （?取10%）
i?Cs?t2G?C?(t2?t1)?(1??)?(1?40%)
i?Cs?t2保温阶段气耗： S2=(30%~50%)×S1 取40%
?实消气耗：S?S?S12?S一级?3.78?1000?1??121-27???1?10%???1?40%??1027.959kg
653.31-121?153.82?1000?1??121-27???1?10%???1?40%??14636.177kg
653.31-121?1 S料? S油?3.36?1000?1??121-27???1?10%???1?40%??913.741kg
653.31-121?13.36?1000?1??121-27???1?10%???1?40%??913.741kg
653.31-121?1 S泡敌? 高峰用汽时段时，考虑两发酵罐，一个二级种子罐空消、一个一级种子罐和各补料罐同时实消，并取安全系数1.2，
??1.2?(S发酵?2?S二级?1?S一级?1?S料?S油?S泡敌)
? .177?913.741?913.741??1.2??1699.261?2?353.235?1?1027.959?1?14636=2.55?104kg
3.4.3 空气
(1) 通气消耗压缩空气量：
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Qg??(VVM)?V公
发酵罐 Qg?0.09?186.74?80%?13.44m 53/min3二级种子罐Qg?0.15?38.83?70%?4.077m /min3一级种子罐Qg?0.2?6.82?65%?0.887m/min
(2) 压料用压缩空气量： 经验数据为：15m3/min (3) 总计：
取安全系数为1.05，假设最大工作量为6发酵罐、3二级种子罐、2一级种子罐通气，两发酵罐、一个二级种子罐、一个一级种子罐压料，则高峰空气用量为：
?Qg?1.05?Qg发酵?6?Qg二级?3?Qg一级?2?Qg发酵压?2?Qg二级压?1?Qg一级压?1 ?1.05??13.445?6?4.077?3?0.887?2?15?4?
???Qg
=162.409m/min
33?要求配套设计空气系统供给162.409m/min的压缩空气量。
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第四章 设备设计及选型
第四章 设备设计及选型
4.1 主要设备设计及选型
4.1.1 发酵罐
(1) 选型：
[6]
图4-1 发酵罐示意图
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=0.44D
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?200 44D?H=12.952 D=4.317
圆整 H=13000mm D=4500mm
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?H33则公称容积Vo?(?3?0.13)?()?226.45m
4333全容积V?Vo?0.13D?238.30m
查表得：
封头内表面积F=22.5162㎡，容积V=2.2417m3 人孔取?800mm，视镜D视200mm，查表厂实际情况做适当的改变。 (2) 料液高度：
1VC?0.13D31HL=HC+D=?D
40.785D24[8]
[7]
选取Ds=4500mm的支腿式支座，并根据工
226.45?80%?0.13?4.531=??4.5 20.785?4.54=11.75m
(3) 传热面积计算
蛇管传热系数取900 kcal/㎡.h.℃
发酵温度为 27℃，循环水为 20～25℃，低温水为9～14℃， 则传热温差：
?tm1?(27?20)?(27?25)?3.99℃
In27?2027?25?tm2?(27?9)?(27?14)?15.38℃
27?9In27?14设计计算时均取传热温差较小的循环水数据 则传热面积为：
Q8.2?105A???228.35m2 k??tm900?3.99取230m2
(4) 冷却水管计算 最大热负荷下耗水量：
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第四章 设备设计及选型
Q大8.2?105W大???39048kg/hr
C??t4.2?5冷却水流速 1.5～3m/s，取 2 m/s 冷却水管总截面积：S?W39048??5.42?10?3m2 V2?1000?3600S5.42?10?3进水总管直径：d总???0.083m
0.7850.785取d总?85mm(d总：内直径，外径：95mm，水管壁厚：5mm)
① 内蛇管（选冷拔无缝钢管 GB8163-88） 取冷却管竖直蛇管组数 n=12，计算冷却蛇管管径：
S5.42?10?3d0???0.024m
n?0.78512?0.785查流体管GB8163-2008
取d0?25mm,?32?3.5
冷却管总长： L?AA230???2929.9m A0?d0??0.025外加15米连接管，则L总??15?2944.9m 每组蛇管长 ： L0?L2944.9??245.40m n12取竖蛇管两直管（相对的蛇管）距离为 0.5m， 则两端弯管总长：I0??D???0.5?1.57m 取罐内附体体积为 2.5m3
罐内总体积：V总?V液?V管?V附体
2?190.63?80%?0.785?0.025?3184.71?2.5
=156.56 m3
V总?V封筒体部分液深=
S156.56-0.13?4.53??9.10m
0.785?4.52竖蛇管总高H管=液深+深入封头部分（取0.25m）=9.35m 直管高 h?H管?两端弯管高=9.35-0.5=8.85m
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