四川理工学院毕业设计

一圈管长 I?2h?I0?2?8.85?1.57?19.27m 12 组蛇管每组绕6 圈，则

传热面积??dI?12?6???0.025?19.27?12?6?108.91m2 壁距取 0.15m，管间距取 2.5 倍管径， 校核筒体内宽度

筒体内宽度=搅拌器+（管径×4+管间距×3+壁距）×2 （搅拌器宽度取0.375D）

=0.375×4.5+（0.025×4+0.025×2.5×12+0.15）×2 =3.69m＜4.5m

?宽度合格

② 外加盘管（取热轧无缝钢管 GB8163-87 ?146?7）

n?A230?156.56??68.9 ?Dd3.14?4.5?0.132取70 圈，间距 0.05m 校核总传热面积

A?A蛇管?A盘管?108.91?70?4.5?0.132??

=239.47m2＞230m2

校核总高度 h0?管径?70?间距?69?0.025?70?0.05?69

=9.5m＞9.10m

?面积和高度都合格

(5) 搅拌器设计及功率计算[9] ① 搅拌器设计

进行搅拌桨叶设计，初定放三档桨叶， 由于上、中、下道桨所处液位不一样 ，因压强关系致使通风量体积改变 ，在发酵罐罐径不变情况下气流通过液量的流速就会不一样，由生产经验可知：V底＜V中＜V上。所以空气在罐底底道桨处位液中的停留时间久，同时气体集中在罐心位 ，若在罐底上方安装强有力的底道桨 ，对气泡的分散打碎，延长小气泡在液中的停留时间会起到举足轻重的作用 。中、上道桨处气体已均匀分散在液体中，因气流速度加快致使桨叶打碎气泡作用减小 ，又同时因气速加快气流起搅拌作用致使桨叶搅拌作用也大大减小。从节能考虑 ，完全可减小中、上道桨叶之叶径。根据以上计算和分析，可改变以往上 、中、下道桨叶径统一的常规设计，即底道桨叶径加大 ，中、上道桨叶径缩小的设计构思。选用涡轮式搅拌器为理想 ，

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第四章 设备设计及选型

其特点是直径小，转速快，搅拌效率高，功率消耗低 ，其最大特点是搅拌时使料液产生径向流，可以延滞空气在发酵液中的停留时间 ，有利于氧在料液中溶解。通风搅拌关键桨是底道桨，故而设计时有意加大底道桨叶的叶径及叶片数，同时相应缩小中、上道桨的叶径进行计算设计。令底道桨叶径：中、上道桨叶径=1：0.6，底道桨设置八弯叶涡轮桨 ，中、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=0.375×4.5=1688mm 盘径 d＇=0.75d=0.75×1688=1266mm 叶高 h=0.2d=0.2×1688=337.6mm 弧长 I=0.275d=0.275×1688=464.2mm 弦长 L=0.25d=0.25×1688=422mm 六弯叶涡轮中、上道桨尺寸： 叶径 d=0.236D=0.236×4.5=1062mm 盘径 d＇=0.75d=0.75×1062=793.5mm 叶高 h=0.2d=0.2×1062=212.4mm 弧长 I=0.275d=0.275×1062=292.05mm 弦长 L=0.25d=0.25×1062=265.5mm

底道桨离罐底2000mm，上道桨在液面下（定容液面）1750mm，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180r/min=3r/s 醪液粘度：μ=v·ρ

V= 醪液动力粘度取0.8×10㎡/s

-6

?=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：

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Rem?d中，上2N??41.0622?3?1076＞10 为湍流 ??4.21?10?40.86?10不通气搅拌功率：

K—功率准数 K底取4.8，K中，上取2 d—搅拌叶径 〔米〕

ρ—醪液密度 （公斤·s2/m4）

f—校正系数

P底?K底N3d底5??4.8?27?1.6885?107?190.04kw P中,上?K中,上N3d中,上5??2?27?1.0625?107?7.8kw f底?11(D/d)?(HL/d)?(4.5/1.688)?(11.75/1.688) 33 =1.436

f中,上?11(D/d)?(HL/d)?(4.5/1.062)?(11.75/1.062)33 =2.282

?P?底?f底?P底?1.436?190.04?272.90kw

P?中,上?f中，上?P中，上?2.282?7.8?17.8kw

中?上P中，上,m?P?中，上(1?0.6?(n?1))

?17.8?（1+0.6?（2-1））=28.48kw

??P总?P?底?P中，上,m?272.90?28.48?301.38kw

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)?（11.75?107?10?5）2?226.45?0.8?

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第四章 设备设计及选型

=49m3/min

23P总nd平均Pg?0.157(） 0.56Qg0.45301.382?180?1.37530.45?0.157?()

490.56=159.50kw (6) 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?1.1159.50?1.1?=184.68kw 0.950.95选用电动机：Y200L-4，功率200kw，转数480r/min，效率92.7%，其机身高度为1734mm。 (7) 传动类型选择

根据对发酵罐特点各异和使用情况 ，设计选用皮带传动带动搅拌，由于带的良好弹性，能缓和冲击 ，吸收振动，使传动平稳。同时结构简单，制造加工容易、成本低廉、维修方便，但搅拌转速略高些 。根据以上分析对比，考虑发酵生产的特点 ，还是选用三角胶带带动稳妥、可靠。定搅拌转速180r/min进行设计，取小皮带轮直径 D小=500mm，则大皮带轮直径D大=1333mm。为此选用窄型8V带，选用8V型窄带优点为带体相对高度高，与带轮接触摩擦面大，传递功率大，打滑系数低，传递效率高，传动比准确，带截面尺寸小，弯曲应力小，使用寿命长，重量轻，软性好、拉力大，胀紧性能好，运转中不易掉落。设计选用8V型窄V带使大、小带轮厚度减薄，重量大大减轻，给安装、维修带来很大的方便。 (8) 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/m11.75m，故筒体底部产生的静压力为：

PJ??HLg?1040?11.75?9.8?0.120MPa＞0.33×5%=0.016Mpa 故须考虑在内。

3，料液高度HL=

即设计压力P?0.33?0.120?0.45Mpa 壁厚计算公式如下：

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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=0.45?4500?C?8.96mm

2?170?0.8?0.45由JB/T4735-1997查的圆整取壁厚16mm。 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?4500?C?6.97mm

2?170?0.8?0.5?0.33由JB/T4735-1997查的圆整取壁厚10mm。 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?0.45?4500?C?8.96mm

2?170?0.8?0.5?0.45由JB/T4735-1997查的圆整取壁厚10mm。

4.1.2 二级种子罐

(1) 选型：

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