产年2300吨青霉素发酵工段工艺设计 --本科毕业设计 下载本文

内蒙古科技大学毕业设计说明书

6 组蛇管每组绕4 圈,则传热面积=?dI?6?4???0.09?23.65?6?4?160.40m2 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+(0.09×4+0.09×2.5×3+0.15)×2 =4.06m<4.5m

?宽度合格

② 外加盘管(取热轧无缝钢管 GB8163-87 ?219?14)

n?A300?160.40??49.40 ?Dd3.14?4.5?0.2取50 圈,间距 0.05m 校核总传热面积A?A蛇管?A盘管=160.40+50?4.5?0.2??

=301.7m2>300m2

校核总高度 ho?管径?50?间距?49?0.2?50?0.05?49

=12.5m>11.29m

?面积和高度都合格

(5) 搅拌器设计及功率计算[10] 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 ,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

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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0.8×10-6㎡/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中,上2N??41.0622?3?1076>10 为湍流 ??4.21?10?40.86?10内蒙古科技大学毕业设计说明书

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

P中,上,m?P?中,上(1?0.6?(n中?上?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?=49m3/min

23P总nd平均Pg?0.157() 0.56Qg0.45内蒙古科技大学毕业设计说明书

301.382?180?1.37530.45?0.157?() 0.5649=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进行分析对比 ,若用伞齿轮减速器可降低搅拌转速,但运行会跳动,不平稳,噪音大,高达105dB ,减速器进轴主轴轴承易损坏,而经常维修影响生产,轴封处漏油污染环境。若设计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。随着发酵罐的扩大普通V带截面尺寸取选到E型还显得不够,同时胶带带顶宽大,致使皮带轮厚度太厚,电机伸出的轴头长度也显得不够用,给设计带来了困难。为此选用窄型8V带, 选用窄型8V带产生的弯曲应力要比使用普通E型带产生的弯曲应力小得多。所以,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。即设计压力P?0.33?0.120?0.45Mpa 壁厚计算公式如下:

3,料液高度HL=