文档介绍：南华大学机械工程学院毕业设计 1 引言 课题研究背景及发展趋势发酵罐是指工业上一种对物料进行机械搅拌与发酵的设备。其主体一般为用不锈钢板制成的主式圆筒,其容积在 1m3 至数百 m3。在设计和加工中应注意结构严密,合理。能耐受蒸汽灭菌、有一定操作弹性、内部附件尽量减少(避免死角)、物料与能量传递性能强,并可进行一定调节以便于清洗、减少污染,适合于多种产品的生产以及减少能量消耗。发酵罐广泛应用于乳制品、饮料、生物工程、制药、精细化工等行业,罐体设有夹层、保温层、可加热、冷却、保温。罐体与上下填充头(或雏形)均采用旋压 R角加工,罐内壁经镜面抛光处理,无卫生死角, 而全封闭设计确保物料始终处一无污染的状态下混合、发酵,设备配备空气呼吸孔, CIP 清洗喷头,人孔等装置。国内发酵罐现况改革开放后,国内发酵罐的装备得到了显著改善,具体表现在: 容积:抗生素发酵扩大至 100 ~150m3 。赖氨酸发酵已达 200m3 。材质:逐步由碳钢改为不锈钢。传热:由单一的罐内多组立式蛇管改为罐壁半圆形外盘管为主,辅之罐内冷却管。减速机:由皮带减速改为齿轮减速机。搅拌机:由单一径向叶轮改为轴向和径向组合型叶轮。但由于发酵罐的系统设计没有受到人们普遍重视,有许多抗生素生产人员往往重视发酵工艺和菌种,或限于资金和发酵厂房现状,对发酵罐的大型化和优化缺乏足够重视。就发酵罐而言,目前头国内基本上在原有 50m3 基础上进行改革, 罐径为 3100 毫米,罐筒体略有变化,形成 57m3 、60m3 等罐体,电机相应作些变化有75、95和115kW 不等,传热为立式蛇管和搅拌叶轮基本不变为六叶蜗轮,减南华大学机械工程学院毕业设计速采用皮带轮。因而同国际上存在不少的差距,有必要通过对发酵罐系统设计的认识提高,将我向前推进。 课题介绍 设计内容 、厚度计算; ; ; 、材料的确定以及厚度的计算与校核; ; ; ; 操作参数装置参数:内筒管内工作压力(MPa) : 操作温度(℃):3520/135 物料名称: 发酵液蒸汽水腐蚀余量(mm) 00 换热面积(m 2)55 电机功率(KW) 55 搅拌转速(rpm) 110 基本风压(MPa) 地震烈度 72 罐体的设计 罐体的结构设计根据设计条件与介质性质,结合以往的设计经验决定罐体设计如下图: 因该罐主要用于医疗和食品发酵行业,对筒体材料要求腐蚀裕量为 0,材料防腐蚀性能要求高,结合过往设计经验选择罐体材料为不锈钢 1Cr18Ni9Ti 。发酵罐包括罐体和焊接在其上的各种附件。常用的罐体是立式圆筒形容器, 它有顶盖、筒体和罐底,通过支座安装在基础或平台上。罐体在规定的操作温度和操作压力下,为物料完成其搅拌过程提供了一定的空间。进行储罐结构设计时,必须考虑便于工作人员操作、安装和检查而设置的各种附件,包括液面计、压力表、安全阀和温度计等。由于附件形式多样,性能不同,构造各异,在选用时要注意其先进性、安全性和可靠性,并满足有关工艺要求和安全规范,所以在确定发酵罐的结构时应全面考虑,使设备既满足生产工艺要求有做到经济合理,实现最佳化设计。 罐体几何尺寸设计南华大学机械工程学院毕业设计 压力容器公称直径工艺条件给定: 操作容积 1V =50 3m 传热面积 F=5 5㎡罐体形式:圆柱形按式 iD? 34i V? m估算 I——高径比, i= iD H (按物料类型选取,见参考文献【 8】表 ) 取 i= 初算筒体内径 iD? 34i V?? 50 4???= 圆整筒体内径 iD =3000 ㎜ 筒体高度 1H 封头容积封V = 3m 见参考文献【 11】表 1米高筒体容积 m1V = 3m 见参考文献【 8】附表 筒体高度 1H = m1V VV 封?= 03 .7 817 .3 50?= 圆整筒体高度 1H =7000 ㎜ 封头尺寸封头形式:椭圆形其内径与筒体内径相同,标准椭圆封头尺寸见参考文献图 南华大学机械工程学院毕业设计 筒体和封头设计压力 p= pa设计温度 t=150 ℃内径 Di=3000 ㎜筒体材料 1Cr18Ni9Ti 设计温度许用应力 t][?=103MPa 计算厚度:δ=c][2P PcDi