味精工厂发酵车间设计.docx

生物工程工厂设计课程设计报告目130000t/a味精工厂发酵车间设计系别：专业班级:姓名：学号：指导教师:（课程设计时间：2012年6月4日2012年6月24日）XXXXX学校摘要课程设计是普通高校本科教育中非常重要的一个环节，同时也是理论知识 与实际应用相结合的重要环节。本设计为年产13万吨味精厂的生产车间设计， 通过双酶法谷氨酸中糖发酵以及一次等电点提取工艺生产谷氨酸钠。本文对味 精发酵生产工艺及主要设备作简要介绍，以期有助于了解通气发酵工艺和主要 设备的有关知识。设计内容为，了解味精生产中的原料预处理、发酵、提取部 分的生产方法和生产流程，根据实际情况来选择发酵工段合适的生产流程，并 对流程中的原料进行物料衡算、热量衡算及设备的选择。最后，画出发酵工段 的工艺流程图和平面布置图。AbstractCourse design is very important links to common college undergraduate education , but also the combination of theoretical knowledge and practical application . The design is about of the annual output of 130000 tons of Gourmet Powder Factory's workshop design, through the two enzymes method of fermentation and sugar glutamic acid a second-class electric point extraction technology production glutamic acid sodium. In this paper, it briefly introduced the monosodium glutamate fermentation production process and the main equipment . In order to help us to understand the fermentation process and the main equipment ventilation of relevant knowledge.The content of design conclude understanding the monosodium glutamate production material pretreatment, fermentation, the methods of extracting production and production process. To select suitable fermentation production process and conduct the material balance, heat balance calculations and equipment choice according to actual condition.1课程设计目的12课程设计题目描述和要求22.1设计题目描述22.2设计内容22.3设计要求23130000t/a味精工厂发酵车间的物料衡算33.1味精发酵法生产的总工艺流程33.2工艺技术指标及基础数据43.3谷氨酸发酵车间的物料衡算53.4 130000t/a味精厂发酵车间的物料衡算结果74味精发酵过程热量衡算84.1液化工序热量衡算84.1.1液化加热蒸汽量84.1.2灭酶用蒸汽量94.1.3液化冷却水用量 94.2糖化热量衡算94.3连续灭菌和发酵工序热量衡算104.3.1培养液连续灭菌用蒸汽量104.3.2培养液冷却用水量114.3.3填充发酵罐空间所需的蒸汽量114.3.4发酵过程产生的热量及冷却用水量115水平衡计算135.1糖化工序用水量135.2连续灭菌工序用水量135.3发酵工序用水136无菌压缩空气消耗量计算186.1谷氨酸发酵无菌空气平衡示意图186.2发酵工艺指标及基础数据186.3发酵过程无菌空气用量计算186.4年产130000吨味精无菌空气衡算表： 197设备设计与选型207.1发酵罐设计207.1.1发酵罐选型与数量207.1.2发酵罐主要尺寸207.1.3冷却面积计算217.1.4搅拌器计算227.1.5搅拌轴功率的计算197.2设备结构的工艺计算247.3设备材料的选择6 277.4发酵罐壁厚的计算277.5接管设计287.6支座选择307.7种子罐307.7.1种子罐容积和数量的确定307.7.2主要尺寸的确定307.7.3冷却面积的计算317.7.4设备材料的选择及设备工艺328工艺设计计算结果汇总及主要符号说明36附录一 130000t/a味精厂发酵车间的物料衡算结果36附录二热量衡算37附录三发酵过程无菌空气用量38附录四设备参数389总结40参考文献401课程设计目的生物工程设备课程的课堂教学和课程设计形成一个典型的综合性教学环节，课程 设计是课堂课程教学的最后一个环节，这种教学安排对本课程的学习具有是十分重要 意义，主要表现在一下几个方面：（1）本课程设计旨在让学生综合运用机械设计及其有关先修课程，如机械制图、测量与公差配合、金属材料与热处理、工程力学等的理论和生产实际知识进行机 械训练，使理论和实际结合起来。针对设计过程中所遇到的问题和困惑更深的巩固我 们课堂所学基本原理和理论，实现从点到面的广泛学习，再从面到点的总结归纳，使 我们能更好地掌握生产设备设计的基本原则、基本程序和基本方法。（2）生工设备课程设计是以实际训练为主的课程，学生应在过程中收集设计数 据，在教师指导下完成一定的设备设计任务，以达到培养设计能力的目的，学习和掌 握机械设计到的一般步骤和方法，培养设计能力和解决实际问题的能力，也为毕业设 计乃至承担工业生产全程设计打下良好的基础。（3）要树立正确的设计思想和求是精神，本着严谨、负责、协调、创新的工作 作风，进行基本技能的训练，对准确地工程计算、制图、查阅资料（如手册、图册、 技术标准、规范等）、搜集数据以及进行经验估算等机械方面的基本技能得到一次综 合训练，提高技能水平，并能用简洁的文字、清晰的图表来表达设计意图，培养综合 应用知识能力、全面思考问题和团队协作精神。2课程设计题目描述和要求2.1设计题目描述设计一个年产130000吨的味精发酵车间。已知条件为A采用中糖发酵，等电点一离子交换提取的生产方法；B选用A3钢板，材料在设计温度下的许用应力q t = 170MPa ;C钢板厚度负偏差q = 0.8mm,腐蚀裕量取C2 = 2mm;D使用含淀粉86%的工业淀粉原料；试确定该发酵车间的各设备及其布置情况。2.2设计内容根据所给的设计题目完成以下内容：(1) 设计方案确定；(2) 相关衡算；(3) 主要设备工艺计算；(4) 主要工艺流程设计；(5) 辅助(或周边)设备的计算或选择；(6) 制图(包括带节点控制的工艺流程图和发酵车间的设备平面布置 图)、编写设计说明书及其它。2.3设计要求设计时间为两周。设计成果要求如下：1. 完成设计所需数据的收集与整理2. 完成发酵车间中各设备的各种计算3. 完成相关设施的设计计算4. 完成谷氨酸发酵流程图，完成车间设备布置平面图5. 完成设计说明书或计算书(手书或电子版打印均可)3 130000t/a味精工厂发酵车间的物料衡算3.1味精发酵法生产的总工艺流程谷氨酸发酵采用淀粉原料，双酶法糖化，中初糖发酵流加高糖，等电点-离子交换提取的工艺。其工艺流程示意图见图1。菌种原料空气斜面培养预处理空气压缩机粉状味精成品味精粗谷氨酸粗谷氨酸母液中和制味精离子交换处理溶解I粗谷氨酸溶液图1味精生产总工艺流程图3.2工艺技术指标及基础数据(1) 味精行业国家企业标准1，选用主要指标如表1表1味精发酵工艺技术指标指标名称单位指标数生产规模t/a130000 （味精）生产方法中糖发酵,等电点-离子交换提取年生产夭数d/a300产品日产量t/d433.33产品质量纯度99%倒灌率%0.2发酵周期h48发酵初糖Kg/m3150淀粉糖转化率%108流加高浓糖%500糖酸转化率%60麸酸谷氨酸含量%95谷氨酸提取率%95味精对谷氨酸产率%122(2) 主要原材料质量指标淀粉原料的淀粉含量为86%,含水14%（3）二级种子培养基（g/L）水解糖50,糖蜜20,磷酸氢二钾1.0,硫酸镁 0.6,玉米浆510，泡敌0.6，生物素0.02mg，硫酸亚铁2mg/L，硫酸锰 2mg/L。（4）发酵初始培养基（g/L）水解糖150，糖蜜4,硫酸镁0.6，氯化钾0.8, 磷酸0.2，生物素2ug，泡敌1. 0,接种量为8%。3.3谷氨酸发酵车间的物料衡算首先计算生产1000kg纯度为100%的味精需耗用的原辅材料及其他物料 量。(1)发酵液量七V = 1000 :(220 x 60% x 95% x 99.8% x 122% )= 6.55(m 3)1式中220发酵培养基初糖浓度（kg/m3）60%糖酸转化率 95%谷氨酸提取率 99.8%除去倒灌率0.2%后的发酵成功率122%味精对谷氨酸的精制产率（2）发酵液配制需水解糖量G1以纯糖算，(3)(4)式中二级种液量V2G1 =匕 x 220 = 1441(炫)V2 = 8%匕=0.524。3）二级种子培养液所需水解糖量G2G 2 = 50V2 = 26.2。3）50二级种液含糖量（kg/m3）（5）生产1000kg味精需水解糖总量G为：G =气 + G2 = 1467.2（kg）（6）耗用淀粉原料量理论上，100kg淀粉转化生成葡萄糖量为111kg,故理论上耗用的淀粉量G 淀粉为：G淀粉 = 1467.2 :（80% x 108% x 111% ）= 1529.9（kg）式中80%淀粉原料含纯淀粉量108%淀粉糖转化率(7) 液氨耗用量发酵过程中用液氨调PH和补充氮源，耗用260280kg；此外，提取过程 耗用160170kg，合计每吨味精消耗420450kg(8) 甘蔗糖蜜耗用量二级种液耗用糖蜜量V3匕二20匕=10.48 (kg)发酵培养基耗糖蜜量V4V4 = 4匕=26.2(kg)合计耗糖蜜36.68kg(9) 氯化钾耗量GKClGg = 0.8V = 5.24 (kg)(10) 磷酸氢二钾(K2HPO4)耗量G3G3 = 1V = 0.524 (kg)(11) 硫酸镁(MgSO47H2O)用量G4G4 = 0.6« + 匕)=4.24 (kg)(12) 消泡剂(泡敌)耗用量G5G5 = 1.0匕 + 0.6V = 6.8644(kg )(13) 玉米浆耗用量(8g/L)G6 = 8V2 = 4.19 (kg)(14) 生物素耗用量G7 = 0.002匕+ 0.02 V2 = 0.0236( g)(15) 硫酸锰耗用量G8 = 0.002V2 = 1.048( g)(16) 硫酸亚铁耗用量G9 = 0.002V2 = 1.048( g)(17) 磷酸耗用量G10 = 0.2V = 1.31(kg)（18）谷氨酸（麸酸）量发酵液谷氨酸含量为:G1 x 60%（1 - 0.2% ）= 862.9（kg ）实际生产的谷氨酸（提取率95%）为：862.9 x 95% = 819.8（kg）3.4.130000t/a味精厂发酵车间的物料衡算结果表2 年产130000吨味精物料横算表物料名称生产1t味精（100%）的物料量130000t/a 味精生产的物料量每日物料量发酵液/m36.55851.5 x 1032838.33二级种液/m30.52468.12 x 103227.07发酵水解用糖1441187.33 x 106624.433 x 103/kg二级种培养用26.23.406 x 10611.353 x 103糖/kg水解糖总量/kg1467.2190.736 x 106635.787 x103淀粉/kg1423.13198.887 x 106662.957 x 103液氨/kg42054.6 x 106182 x103糖蜜/kg36.694.768 x 10615.895 x103氯化钾/kg5.24681.2 x 1032.27 x103磷酸氢二钾/kg0.52468.12 x 103227.07硫酸镁/kg4.24551.2 x 1031.837 x103泡敌/kg6.86892.372 x 1032.97 x103玉米浆/kg4.19544.7 x1031815.7生物素/kg0.0236306810.23硫酸锰/g1.048136.24 x103454.13硫酸亚铁/g1.048136.24 x103454.13磷酸/g1.31170.3 x103567.7谷氨酸/kg849.8106.574 x 106355.25 x 1034味精发酵过程热量衡算热量衡算是根据能量守恒定律建立起来的，热平衡方程表示如下：Q +Q +Q =Q +Q +Q123456式中，Q1带入的热量（J）Q2蒸汽热量（J）q3各种热效应，如发酵热，稀释热，溶解热等（J）q4物料带走热量（J）Q5消耗于设备上热量（J）Q设备向外界散失热量（J）4.1液化工序热量衡算液化工序流程图如图2所示:1调浆罐2喷射器3维持罐4板式换热器5糖化罐图2液化工序流程图4.1. 1液化加热蒸汽量加热蒸汽消耗量（D )，可按下式计算：G x C x (t2 -11) + (I 人)D=式中G- 淀粉浆量(kg/h)C-淀粉浆比热容(kJ/(kg K )t1-浆料初温 （20+273=293K)t2液化温度 （90+273=363K)I-加热蒸汽焓，2738kJ/kg (0.3Mpa，表压)入一加热蒸汽凝结水的焓，在363K时为377kJ/kg(1) 淀粉浆量G：根据物料衡算，日投工业淀粉616.67t ；连续液化，616.67/24=25.7(t/h)。加水为 1： 2.5，粉浆量为：25700 X 3.5=89950(t/h)。(2) 粉浆干物质浓度：25700 - 86% = 24.6%89950(3) 粉浆比热 C ， 可按下式计算：X 100-XC = C0 -100 + C水 00 = 1.55 X 24.6% + 4.18 x 75.4% = 3.53kJ/(kg - K)式中 C0-淀粉质比热容，取1.55kJ/ ( kg K )X-粉浆干物质含量，24.6%C -水的比热容，4.18kJ/ ( kg K )(4水蒸汽用量八 89950 x 3.53 x (90 - 20)=9414kg/h2738 - 377D =4.1.2灭酶用蒸汽量灭酶时将液化液由90C加热至100C，在100C时的入为419kJ/kg。89950 X3.53 (100-90)=1369.23kg/h要求在20min以上两项合计，2738-419内使液化液由90°C升至100°C，则蒸汽高峰量为： 1369.23 X 60 ： 20=4107.69 ( kg/h ) 平均量 9414+1369.23=10783.23 (kg/h)；日用量 10783.23 X 24=258.8( t/d )。高峰量：9414+4107.69=13521.69 (kg/h)4.1.3液化冷却水用量使用板式换热器，将物料由100C降至65C，使用二次水，冷却水进口温度 20C，出口温度58.7C，需要冷却水量:(58.7 - 20) x 4.18W = (89950 +10783.23)殍53x(100-65) = 76935.76kg/h，即 1846.5t/d。4.2糖化热量衡算由物料衡算只日需水解糖635.787 x 103kg， 2649：1.09=2430.3m3，糖化操作周期 30h折算为24%的糖液为2649t/d，其中糖化时间25h，糖化罐500m3,装料400m3，则需糖化罐：竺旧x30 = 7.6台，取8台。40024使用板式换热器，使糖化液(经灭酶后)由85C降至60C，用二次水冷却，冷却水进口温度20°C，出口温度45°C ,平均用水量为:(89950 +10783.23) x 3.53 x (85 - 60) =85069kg/h要求在2h把400m3糖液冷却至40C，高峰用水量为:85069400000 x1.09x= 184100奴 / h100733.23(45 - 20) x 4.182 25每日糖化罐同时运转：7.6x25 = 6.33 （罐）30每投（放）料罐次：24303 = 6 （罐次） 400每日冷却水用量：2x184.1x6.33 = 2331t/d4.3连续灭菌和发酵工序热量衡算4.3.1培养液连续灭菌用蒸汽量发酵罐1000m3装料系数0.8，每罐产100%MSG量:1000X0.8X8%X 86% X95%X 1.22=63.8 (t)年产量 13 万吨商品味精，日产 100%MSG433.33t/d 发酵操作时间48h （其中发酵时间38h），需发酵罐台数:433 33 48，一，43333x竺=13.58 （台），取 14 台。63.824,斗 433 33每日投（放）料罐次：竺土33 = 6.863.838日运转：13.58 x = 10.75 罐48每罐初始体积800m3，糖浓度22g/dl，灭菌前培养基含糖19%，其数量:800 x22% =926.3t19%灭菌加热过程中用0.4Mpa蒸汽（表压）I=2743kJ/kg，使用板式换热器将物料 由20C预热至75C，再加热至120C。冷却水由20C升至45C。流程图如下 所示，图3应用板式换热器灭菌流程每罐灭菌时间 3h ， 输料流量9263 = 308.8t/ h3消 毒 灭菌用蒸汽量(D)：八 308800 x 3.7 x (120 - 75)D = = 22939kg / h = 23t / h2743 -120 x 4.18式中，3.7每日高峰为糖液的比热容 (kJ/ ( kgoK )用蒸汽量：23 X 3 X 3=207( t/d )量：23t/h20724=8.625 (t/h)1一板式换热器（冷却段）2一板式换热器（预热段）3一连消塔4维持罐制I业I,七I制i消毒他平均量：4.3.2培养液冷却用水量参照图3,120C热料通过与生料热交换，降至80°C，再用水冷却至35°C。冷却水由20C升至45C，计算冷却水量(W)：e 308800 x 3.97 x (80 - 35)W = = 645229kg / h = 645t / h(45 - 20) x 4.18全天用水量：645 x 3 x 3 = 5805 d4.3.3填充发酵罐空间所需的蒸汽量因1000m3发酵罐的全容积大于100003,考虑到罐内之排管、搅拌器等所占之空间罐之自由空间仍按1000m3计算。填充空间需蒸汽量：D 空 二VV-发酵罐=200X 1.622=324.4( kg )由空间即全容积 （m3 ）P -加热蒸汽的密度（kg/m3）, 0.2Mpa表压时为1.6224.3.4发酵过程产生的热量及冷却用水量发酵过程热量计算有以下几种方法：（1）通过计算生化反应热来计算总发酵热Q总Q总二生物合成热+搅拌热一汽化热（2）通过燃烧热计算Q总 > Q反应物燃烧* > Q产物燃烧（3）通过冷却水带走的热量计算4.18x冷却水流量x（t出-1进）总 发酵液总体积出进（4）通过发酵液的温度升高进行计算关闭冷却水，观察罐内发酵液温度升高，用下式计算 Q - 418（GC： + QC1）j /（河-hj式中，G发酵液重量（kg）C发酵液比热容kJ /（kg - K）t1h内发酵液升高温度数（K）G1设备筒体重（kg）C1设备筒体比热容kJ/（kg - K）V发酵液体积m3根据部分味精工厂的实例和经验数，谷氨酸的发酵热高峰值约为3.0 x 104kJ /（m3 - h）用1000m3发酵罐，装料量800m3，使用新鲜水，冷却水进口温度10°C，出口温3.0x 104 x 800(20 10) x 4.18度20C，冷却水用量（W）：-5.74x 105kg / h - 5741/h日运转10.75台，高峰用水量574x10.75-6170.51/h 日用水量：6170.5x0.8x24-118473.61/d平均用水量：6170.5 x 0.8 - 4936.41/d0.8各罐发热状况均衡系数5水平衡计算5.1糖化工序用水量 配料用水量：日投工业淀粉662.957t,加水比1:2.5,用水量为： 662.957x2.5 = 1657.4d，因连续生产，平均水量二高峰水量=1657.4 ： 24=69t/h 液化液冷却用水量：平均量二高峰量=77t/h, 1848t/d 糖液冷却用水量(使用二次水)：每日用冷却水量2331t/d,平均量2331 ：24=97t/h，高峰量 184.1t/h5.2连续灭菌工序用水量(1) 配料用水量：糖液含糖24%，加水配成19%糖液926.3t,(19%、则每罐需加水 926.3x 1 -1一 =193,"24%)每日投料按7罐计算，需水量7 x193 = 1351 d平均量：1351：24=56.3 (t/h)，要求在0.5h内加入193t水，故高峰量：193 x-L = 386 h0.5(2) 冷却用水量(使用二次水)：前面以计算出，高峰量 645t/h，每日5805t/d,平均 5805：24=242t/h5.3发酵工序用水前面已计算，日用量118473.6t/d,平均量4936.4t/d6无菌压缩空气消耗量计算6.1谷氨酸发酵无菌空气平衡示意图空气一 氏婿 TtM陈曹jtj由J尚虹一成熟爰酵醪一蹇提现图4谷氨酸发酵无菌空气示意图6.2发酵工艺指标及基础数据根据前面130000t/a味精厂发酵工艺技术指标及物料平衡计算结果，列出与空 气消耗有关的基本数据：每日发酵液量为2838.33m3每日的二级种液量为227.07m3发酵时间：38h发酵周期：48h发酵罐全容积：1000m3发酵罐装料系数：80%6.3发酵过程无菌空气用量计算发酵车间无菌空气消耗量主要用于谷氨酸发酵过程通风供氧，其次为种子培 养的通气以及培养基压料输送也需要压缩空气。此外，因设备和管路、管件等的消毒吹干以及其他损耗构成无菌空气的耗用量。（1）单罐无菌空气耗用量查得1000m3规模的通气搅拌发酵罐的通气速率为0.20vvn，单罐发酵过程用气量：V = 1000 x 80% x 0.2 x 60 = 9600m 3 / h单罐年用气量：V = V x 32 x 150 = 54720000 m 3式中，150每年单罐发酵批次（150 = 300x24:48）（2）种子培养等其他无菌空气耗量二级种培养是在种子罐中进行的，可根据接种量、通气速率、培养时间等 进行计算。但通常的设计习惯，是把种子培养用气。培养基压送及管路损失等 算作一次，一般取这些无菌空气消耗量之和约等于发酵过程空气耗量的20%。 故这项无菌空气耗量为：V' = V x 20% = 1920m3 /h单罐年用气量：V' = V'x 8 x 150 = 1920 x 8 x 150 = 2764800 m3 /a式中，8种子罐培养时间（3）高峰无菌空气耗量：V = 14V + 7V' = 14 x 9600 + 7 x 1920 = 147840 m 3/h（4）车间无菌空气年耗量：V = 14V + 7V' = 14 x 54270000 + 7 x 2764800 = 7.9 x 108 m 3/a（5）车间无菌空气单耗：根据设计，实际味精年产量G=130000t/a故其单耗为V0 = G = 6077 m3 /16.4年产130000吨味精无菌空气衡算表：根据上述计算结果，可得出130000t/a味精厂无菌空气用量衡算表，如下表所 示：表3发酵车间无菌空气衡算表发酵罐全容积（m3）单罐通气量（m3/h）种子罐耗气量（m3/h）高峰空气耗量（m3/h）年空气耗量（m3/h）空气单耗（m3/h）1000960019201478407.9 x 10860777设备设计与选型7.1发酵罐设计7.1.1发酵罐选型与数量选用机械涡轮搅拌通风发酵罐，现每天生产100%纯度的味精63.8t，谷氨 酸的发酵周期为48h（包括发酵罐清洗、灭菌、进出物料等辅助操作时间），由 前面已计算得出所需发酵罐数14个。7.1.2发酵罐主要尺寸取高径比H： D=2： 127全=V筒 + 2V封 = 230m3；则有：V = 0.785D2 x 2D + n D3 x 2 = 100024H=2D；解方程得：1.57 D 3 + 0.26 D 3 = 1000画=8.2饥）:1.83H=2D=16.4m；封头容积：V封二72 (m3)圆柱部分容积：V 筒二866m3验算全容积V :全V全=匕+ 2V封 = 866 + 2 X 72 = 1010m3 n 1000m3符合设计要求，可行。取二80%，实际装液量为：1000 x 80% = 800m 37.1.3冷却面积计算影响发酵罐冷却面积的因素很多，诸如：不同的菌种系统、基质浓度、材 质、冷却水温、水质、冷却水流速等。确定发酵罐冷却面积的方法有经验值计 算法和传热公式计算法：(1)经验值计算法：不同容量发酵罐的冷却面积如下：发酵产品装料体积/m3冷却面积/m3冷却面积m2/发酵液体积m3=W酵母50400.8谷氨酸40601.5柠檬酸4016-200.4-0.5谷氨酸发酵罐冷却面积取1.5m2/m3；由上知填充系数=80%，则每个1000m3的发酵罐换热面积：A = V全中=1000 x 0.8 x 1.5 = 1200m 2(2) 传热公式计算法：为了保证发酵在最旺盛、微生物消耗基质最多以及环境 温度最高时也能冷却下来发酵热，必须按发酵生成热量高峰、一年中最热的那 半个月的气温下，而冷却水可能达到的最高温度的恶劣条件下，计算冷却面 积。对谷氨酸发酵，每1m3发酵液、每1h传给冷却器的最大热量约为4.18X 6000kJ/(m3 - h) 1。采用竖式蛇管换热器，取经验值K=4.18X500 kJ/(m3 h°C)。平均温差t :mAt = V kt2 mr AtInAt232° 32°C20°C>27C125代入12 - 5Atm =12= 8Cln -5对公称容量1000 m3的发酵罐，每罐实际装液量为800m3,换热面积日 Q 4.18 x 6000 x 800 f = 1200 m 2/Kk t 4.18x500x8 m7.1.4搅拌器计算由于谷氨酸发酵过程有中间补料操作，对混合要求较高，因此选用六弯叶 涡轮搅拌器。该搅拌器的各部分尺寸与罐径D有一定比例关系搅拌器叶径D = D = 82 = 2.73(m)i 33叶宽：B = 0.2 D = 0.2 x 2.73 = 0.546(m)弓瓜长：l = 0.375 D = 0.375 x 2.73 = 1(m)底距：C = D = 82 = 2.73(m)33盘踞：d = 0.75 D = 0.75 x 2.73 = 2.05(m )叶弦长:L = 0.25 Dj = 0.25 x 2.73 = 0.68（m）叶距：Y = D = 8.2（m）弯叶板厚：5 =14 （mm）取两挡搅拌，搅拌转速可根据50m3罐，搅拌直径1.05m,转速 Ni=110r/min。以等P°/V为基准放大求得：高径比2： 1半径8.2m换热面积 1200m2131I 2 17.1.5搅拌轴功率的计算N 2 = N1 D2/3=110 x2/3 = 58（r/min）淀粉水解糖液低浓度细菌醪，可视为牛顿流体。计算Re 3D 2 NPRe =m uRem2.732 x 0.97 x 10501.3 x 10-3=5.839 x 106 >104式中D-搅拌器直径，D=2.73mN-一搅拌器转速，N =竺=0.97（r / s）60P醪液密度，P =1050 kg/m3u醪液粘度，u=1.3X 10-3N s/m2将数代入上式:视为湍流，则搅拌功率准数Np=4.7 计算不通气时的搅拌轴功率P :0p = N pN 3 D 5P式中Np在湍流搅拌状态时其值为常数4.7N搅拌转速，N=58r/min=0.97r/sD搅拌器直径，D=2.73mP醪液密度，P =1050kg/m3代入上式:p' = 4.7 x 0.973 x 2.735 x 1050 = 683 x 103W = 683kW两挡搅拌：P = 2 P； = 1366 kW 计算通风时的轴功率Pg0.39 /kW )P = 2.25 x 10-3 xIPN3 jQ 0.08X 之 7式中P不通风时搅拌轴功率(kW)，P0 =13662 =18659560N轴转速，N=58r/minD搅拌器直径(cm)，D3=2.733X 106=20.35X 106Q通风量(ml/min)，设通风比VVm=0.110.18,取低限，如 通风量变大，Pg会小，为安全。现取0.11;则 Q=8 00 X 0.11X 106=8 . 8X 107 (ml/min)Q 0.08 =(2.73 x 107 ).08 = 4代入上式：P = 2.25 x 10-3 x11865956 x 58 x 20.35 x 106)0.39=1262 kW ) 求电机功率P电:P =Pgx 1.01电 门门不采用三角带传动n =0.92； 1加功率为1%；代入公式数值得:1262滚动轴承n2=0.99，滑动轴承n3=0.98 ；端面密封增巳=x 1.01 = 1428 (kW )电 0.92 x 0.99 x 0.987.2设备结构的工艺计算 空气分布器：对通风量较小(Q=0.020.5mL/s)的设备，应加环型或直 管型空气分布器；而对通气量大的发酵罐，则使用单管通风，由于进风速度 高，又有涡轮板阻挡，叶轮打碎、溶氧是没有问题的。本罐采用单管进风，风 管直径6 325X8mm。 挡板：挡板的作用是加强搅拌速度，促进液体上下翻动和控制流型，防 止产生涡旋而降低混合与溶氧效果。如罐内有相当于挡板作用的竖式冷却蛇 管，扶梯等也可不设挡板。为减少泡沫，可将挡板上沿略低于正常液面，利用 搅拌在液面上形成的涡旋消泡。本罐因有扶梯和竖式冷却蛇管，故不设挡板 密封方式：本罐采用双面机械密封方式，处理轴与罐的动静问题。 冷却管布置：小罐多使用夹套冷却装置，大罐冷却中，蛇管因易沉积污 垢且不易清洗而不采用；列管式冷却装置虽然冷却效果好，但耗水量过多；因 此本罐采用竖式蛇管冷却装置为了保证发酵罐的冷却，单是计算出冷却面积是不够的，还要有足够的管 道截面积，以供足够的冷却水通过。管道截面太大，管径太粗不易弯制，冷却 水没有充分利用；太细则冷却水流经管路一半不到，水温已与料温相等。I最高负荷下的耗水量W：QW=zTp式中 Q 每1 m3醪液在发酵最旺盛时，1h的发热量与醪液总体积的 总乘积Q总=4.18 x 6000 x 800 = 2 x 107 (kJ / h)cp冷却水的比热容，4.18kJ/(kgK)t2冷却水终温，t27°Cti冷却水初温，ti=20C将各值代入上式w '二1074.18 xG7 20) = 6.