發(fā)酵工廠設(shè)計(jì)DesignofFermentFactoryPPT課件第五章設(shè)備的設(shè)計(jì)與選型

1、第五章設(shè)備的設(shè)計(jì)與選型第五章設(shè)備的設(shè)計(jì)與選型 第一節(jié)第一節(jié) 概述概述 第二節(jié)第二節(jié) 專業(yè)設(shè)備的設(shè)計(jì)與選型專業(yè)設(shè)備的設(shè)計(jì)與選型 第三節(jié)第三節(jié) 通用設(shè)備的選型通用設(shè)備的選型 第四節(jié)非標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備的設(shè)計(jì)第四節(jié)非標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備的設(shè)計(jì) 第五節(jié)設(shè)備一覽表第五節(jié)設(shè)備一覽表 第一節(jié)第一節(jié) 概述概述 一、設(shè)備設(shè)計(jì)與選型的任務(wù)一、設(shè)備設(shè)計(jì)與選型的任務(wù) 二、設(shè)備的設(shè)計(jì)與選型原則二、設(shè)備的設(shè)計(jì)與選型原則一、設(shè)備設(shè)計(jì)與選型的任務(wù)一、設(shè)備設(shè)計(jì)與選型的任務(wù)生物工程工廠設(shè)備三類(lèi)生物工程工廠設(shè)備三類(lèi)專業(yè)設(shè)備專業(yè)設(shè)備：僅發(fā)酵工廠使用，專業(yè)性較強(qiáng)：僅發(fā)酵工廠使用，專業(yè)性較強(qiáng)的的 設(shè)備。發(fā)酵罐、糖化鍋、精餾設(shè)備。發(fā)酵罐、糖化鍋、精餾塔等塔等通

2、用設(shè)備通用設(shè)備：各行業(yè)都可用。泵和風(fēng)機(jī)各行業(yè)都可用。泵和風(fēng)機(jī). .非標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備非標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備：是指車(chē)間的計(jì)量桶、攪拌池是指車(chē)間的計(jì)量桶、攪拌池等設(shè)施。等設(shè)施。 一、設(shè)備設(shè)計(jì)與選型的任務(wù)一、設(shè)備設(shè)計(jì)與選型的任務(wù)任務(wù)：任務(wù)：在工藝計(jì)算的基礎(chǔ)上，確定車(chē)間所在工藝計(jì)算的基礎(chǔ)上，確定車(chē)間所有工藝設(shè)備的臺(tái)數(shù)、型號(hào)和主要尺寸有工藝設(shè)備的臺(tái)數(shù)、型號(hào)和主要尺寸 進(jìn)行車(chē)間布置設(shè)計(jì)依據(jù)進(jìn)行車(chē)間布置設(shè)計(jì)依據(jù) 施工圖設(shè)計(jì)提供條件施工圖設(shè)計(jì)提供條件 非工藝設(shè)計(jì)（機(jī)械設(shè)計(jì)、土建、儀表控非工藝設(shè)計(jì)（機(jī)械設(shè)計(jì)、土建、儀表控制）等設(shè)計(jì)項(xiàng)目打好基礎(chǔ)制）等設(shè)計(jì)項(xiàng)目打好基礎(chǔ) 設(shè)備的制作和采購(gòu)提供資料設(shè)備的制作和采購(gòu)提供資料二、設(shè)備的設(shè)計(jì)與選

3、型原則二、設(shè)備的設(shè)計(jì)與選型原則 （1 1）保證生產(chǎn)過(guò)程的安全可靠。）保證生產(chǎn)過(guò)程的安全可靠。 （2 2）技術(shù)上先進(jìn)技術(shù)上先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)上合理。、經(jīng)濟(jì)上合理。 （3 3）投資省，耗材少，加工方便，采購(gòu)容易。）投資省，耗材少，加工方便，采購(gòu)容易。 （4 4）運(yùn)行費(fèi)用低，耗水、電、汽等較少。）運(yùn)行費(fèi)用低，耗水、電、汽等較少。 （5 5）操作方便，耐用易維修，備品配件供應(yīng)可靠。）操作方便，耐用易維修，備品配件供應(yīng)可靠。減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度, , 盡量實(shí)現(xiàn)盡量實(shí)現(xiàn)機(jī)械化機(jī)械化和和自動(dòng)化自動(dòng)化。 （6 6）設(shè)備結(jié)構(gòu)緊湊）設(shè)備結(jié)構(gòu)緊湊 （7 7）考慮生產(chǎn)波動(dòng)和設(shè)備平衡，要留有一定的余量）考慮生產(chǎn)

4、波動(dòng)和設(shè)備平衡，要留有一定的余量（8 8）考慮設(shè)備故障及檢修的備用。）考慮設(shè)備故障及檢修的備用。 材質(zhì)、強(qiáng)材質(zhì)、強(qiáng)度、清洗、度、清洗、消毒消毒引進(jìn)先進(jìn)技術(shù)設(shè)備引進(jìn)先進(jìn)技術(shù)設(shè)備 酒精工業(yè)酒精工業(yè)：循環(huán)粉碎、雙酶法液化糖化、：循環(huán)粉碎、雙酶法液化糖化、多效蒸餾新技術(shù)、分子篩脫水多效蒸餾新技術(shù)、分子篩脫水 啤酒工業(yè)啤酒工業(yè)：濕法粉碎、快速過(guò)濾設(shè)備、：濕法粉碎、快速過(guò)濾設(shè)備、硅藻土過(guò)濾設(shè)備、膜過(guò)濾設(shè)備、灌裝設(shè)硅藻土過(guò)濾設(shè)備、膜過(guò)濾設(shè)備、灌裝設(shè)備備 引進(jìn)優(yōu)良菌株引進(jìn)優(yōu)良菌株 新型生化反應(yīng)器新型生化反應(yīng)器第二節(jié)專業(yè)設(shè)備的設(shè)計(jì)與選型第二節(jié)專業(yè)設(shè)備的設(shè)計(jì)與選型 一、專業(yè)設(shè)備設(shè)計(jì)與選型的依據(jù)一、專業(yè)設(shè)備設(shè)計(jì)與選

5、型的依據(jù) 二、專業(yè)設(shè)備設(shè)計(jì)與選型的程序和二、專業(yè)設(shè)備設(shè)計(jì)與選型的程序和內(nèi)容內(nèi)容 三、計(jì)算選型實(shí)例三、計(jì)算選型實(shí)例一一、專業(yè)設(shè)備設(shè)計(jì)與選型的依據(jù)專業(yè)設(shè)備設(shè)計(jì)與選型的依據(jù)1 1、工藝計(jì)算結(jié)果、工藝計(jì)算結(jié)果 成品量、物料量、汽、水、空氣、冷耗量成品量、物料量、汽、水、空氣、冷耗量2 2、工藝操作的最適外部條件、工藝操作的最適外部條件 溫度、壓力、真空度等溫度、壓力、真空度等3 3、設(shè)備的構(gòu)造類(lèi)型和性能、設(shè)備的構(gòu)造類(lèi)型和性能二、設(shè)備設(shè)計(jì)與選型的程序和內(nèi)容（二、設(shè)備設(shè)計(jì)與選型的程序和內(nèi)容（1212） （1 1）設(shè)備所負(fù)擔(dān)的工藝操作任務(wù)和工作性質(zhì)、）設(shè)備所負(fù)擔(dān)的工藝操作任務(wù)和工作性質(zhì)、工作參數(shù)等的確定。工

6、作參數(shù)等的確定。（2 2）不同型號(hào)設(shè)備的）不同型號(hào)設(shè)備的特點(diǎn)和性能評(píng)價(jià)。特點(diǎn)和性能評(píng)價(jià)。（3 3）設(shè)備生產(chǎn)能力的確定。）設(shè)備生產(chǎn)能力的確定。（4 4）設(shè)備臺(tái)數(shù)的確定。）設(shè)備臺(tái)數(shù)的確定。（5 5）設(shè)備主要尺寸的確定。）設(shè)備主要尺寸的確定。（6 6）設(shè)備化工過(guò)程的計(jì)算。）設(shè)備化工過(guò)程的計(jì)算。使用維修及裕量使用維修及裕量換熱、過(guò)換熱、過(guò)濾、干燥濾、干燥面積面積二、發(fā)酵設(shè)備設(shè)計(jì)與選型的內(nèi)容（二、發(fā)酵設(shè)備設(shè)計(jì)與選型的內(nèi)容（1212）（7 7）設(shè)備的傳動(dòng)攪拌和）設(shè)備的傳動(dòng)攪拌和動(dòng)力消耗動(dòng)力消耗的計(jì)算。的計(jì)算。（8 8）設(shè)備結(jié)構(gòu)的工藝設(shè)計(jì)。）設(shè)備結(jié)構(gòu)的工藝設(shè)計(jì)。（9 9）支撐方式的計(jì)算選型。）支撐方式的計(jì)算

7、選型。（1010）壁厚壁厚的計(jì)算選擇。的計(jì)算選擇。（1111）材質(zhì)材質(zhì)的選擇和用量的計(jì)算。的選擇和用量的計(jì)算。（1212）其他）其他特殊特殊情況的考慮。情況的考慮。三、計(jì)算選型實(shí)例三、計(jì)算選型實(shí)例 對(duì)發(fā)酵產(chǎn)品要充分了解。產(chǎn)品之間差異大對(duì)發(fā)酵產(chǎn)品要充分了解。產(chǎn)品之間差異大 生產(chǎn)特點(diǎn)、原料性質(zhì)來(lái)源、現(xiàn)階段生產(chǎn)水平生產(chǎn)特點(diǎn)、原料性質(zhì)來(lái)源、現(xiàn)階段生產(chǎn)水平可能達(dá)到的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)、有效生產(chǎn)天數(shù)、可能達(dá)到的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)、有效生產(chǎn)天數(shù)、各個(gè)環(huán)節(jié)生產(chǎn)周期各個(gè)環(huán)節(jié)生產(chǎn)周期 一、間歇式發(fā)酵設(shè)備生產(chǎn)能力、數(shù)量和容積一、間歇式發(fā)酵設(shè)備生產(chǎn)能力、數(shù)量和容積的設(shè)計(jì)計(jì)算的設(shè)計(jì)計(jì)算 二、連續(xù)操作設(shè)備生產(chǎn)能力、數(shù)量和容積的二、連

8、續(xù)操作設(shè)備生產(chǎn)能力、數(shù)量和容積的設(shè)計(jì)計(jì)算設(shè)計(jì)計(jì)算一、間歇式發(fā)酵設(shè)備生產(chǎn)能力、一、間歇式發(fā)酵設(shè)備生產(chǎn)能力、數(shù)量和容積的設(shè)計(jì)計(jì)算數(shù)量和容積的設(shè)計(jì)計(jì)算1 1、生產(chǎn)能力的確定、生產(chǎn)能力的確定 間歇式發(fā)酵設(shè)備生產(chǎn)能力的表示方法，間歇式發(fā)酵設(shè)備生產(chǎn)能力的表示方法，一般為一般為t/t/（罐（罐批）或批）或m m3 3/ /（罐（罐批），對(duì)批），對(duì)于味精等通風(fēng)發(fā)酵設(shè)備，其生產(chǎn)能力由于味精等通風(fēng)發(fā)酵設(shè)備，其生產(chǎn)能力由設(shè)備選型來(lái)確定。設(shè)備選型來(lái)確定。 例如：例如：120000t/a120000t/a味精廠選容積為味精廠選容積為550t550t的發(fā)酵罐，的發(fā)酵罐，其生產(chǎn)能力為：其生產(chǎn)能力為： 55055080802

9、22260609595 122 12299.899.867.18 t67.18 t（罐（罐批）批） 式中：式中：8080填充系數(shù)填充系數(shù) 2222發(fā)酵培養(yǎng)基終糖濃度發(fā)酵培養(yǎng)基終糖濃度 6060糖酸轉(zhuǎn)化率糖酸轉(zhuǎn)化率 9595提取率提取率 122122精制收率精制收率 99.899.8發(fā)酵成功率（發(fā)酵染菌率發(fā)酵成功率（發(fā)酵染菌率0.2%0.2%） 對(duì)于啤酒生產(chǎn)，糖化設(shè)備的生產(chǎn)能力可根據(jù)生對(duì)于啤酒生產(chǎn)，糖化設(shè)備的生產(chǎn)能力可根據(jù)生產(chǎn)規(guī)模的大小、日糖化次數(shù)來(lái)確定產(chǎn)規(guī)模的大小、日糖化次數(shù)來(lái)確定。 2 2、設(shè)備數(shù)量的確定、設(shè)備數(shù)量的確定 間歇式發(fā)酵設(shè)備數(shù)量的確定間歇式發(fā)酵設(shè)備數(shù)量的確定 一般可由下列公式求出

10、：一般可由下列公式求出： n nz/z/（mtmt）或）或n nv v0 0/（24v24v） 式中：式中：n n設(shè)備的操作臺(tái)數(shù)（不含備用）設(shè)備的操作臺(tái)數(shù)（不含備用） z z每日加工原料和半成品的質(zhì)量（每日加工原料和半成品的質(zhì)量（t/dt/d） 設(shè)備的一個(gè)操作周期（設(shè)備的一個(gè)操作周期（h h） m m 設(shè)備操作的有效量（設(shè)備操作的有效量（t t） t t每日設(shè)備操作時(shí)間（每日設(shè)備操作時(shí)間（h/dh/d） v v0 0每日每日(24h(24h）加工的原料和半成品的容量（）加工的原料和半成品的容量（m m3 3） v v一臺(tái)設(shè)備的容量（一臺(tái)設(shè)備的容量（m m3 3） 填充系數(shù)填充系數(shù) 從投資看，相

11、同規(guī)模下，容量大、臺(tái)數(shù)從投資看，相同規(guī)模下，容量大、臺(tái)數(shù)少優(yōu)于容量小、臺(tái)數(shù)多。而老廠改造，少優(yōu)于容量小、臺(tái)數(shù)多。而老廠改造，就要考慮原有設(shè)備利用問(wèn)題。就要考慮原有設(shè)備利用問(wèn)題。 有時(shí)出于工藝的要求以及生化反應(yīng)和化有時(shí)出于工藝的要求以及生化反應(yīng)和化學(xué)工程學(xué)的需要，還要學(xué)工程學(xué)的需要，還要優(yōu)先考慮對(duì)生產(chǎn)優(yōu)先考慮對(duì)生產(chǎn)有利的因素，而將設(shè)備投資的經(jīng)濟(jì)觀點(diǎn)有利的因素，而將設(shè)備投資的經(jīng)濟(jì)觀點(diǎn)放到次要地位。放到次要地位。 例如：酒精生產(chǎn)的拌料罐的容積不能過(guò)例如：酒精生產(chǎn)的拌料罐的容積不能過(guò)大，以防止原料中因酶的作用而轉(zhuǎn)化出大，以防止原料中因酶的作用而轉(zhuǎn)化出過(guò)多的糖；好氣發(fā)酵設(shè)備要求有一定的過(guò)多的糖；好氣發(fā)酵

12、設(shè)備要求有一定的高徑比；啤酒大罐發(fā)酵時(shí)要求高徑比；啤酒大罐發(fā)酵時(shí)要求15h15h之內(nèi)滿之內(nèi)滿罐等。罐等。 3 3、設(shè)備體積的計(jì)算、設(shè)備體積的計(jì)算 v=v v=v0 0/（2424） 式中：式中：v v設(shè)備的總體積（設(shè)備的總體積（m m3 3） v v0 024h24h內(nèi)加工的成品或半成品的體積（內(nèi)加工的成品或半成品的體積（m m3 3） 操作周期，包括預(yù)備時(shí)間、操作和清洗等操作周期，包括預(yù)備時(shí)間、操作和清洗等輔助操作時(shí)間（輔助操作時(shí)間（h h） 填充系數(shù)，一般情況下，裝有攪拌和冷填充系數(shù)，一般情況下，裝有攪拌和冷卻裝置的或產(chǎn)生泡沫多的物料，卻裝置的或產(chǎn)生泡沫多的物料，0.6-0.80.6-0.

13、8，酒精發(fā)酵罐等取酒精發(fā)酵罐等取0.8-0.850.8-0.85，氣液分離器取，氣液分離器取0.70.7等。等。 4 4、設(shè)備主要尺寸的計(jì)算、設(shè)備主要尺寸的計(jì)算 發(fā)酵工廠的設(shè)備多為容器型設(shè)備，不同的設(shè)備，發(fā)酵工廠的設(shè)備多為容器型設(shè)備，不同的設(shè)備，根據(jù)其用途和設(shè)備特性，根據(jù)其用途和設(shè)備特性，高徑比高徑比有很大差別。有很大差別。如錐形底制作容易，排料干凈，間歇操作采用如錐形底制作容易，排料干凈，間歇操作采用較多。較多。 當(dāng)確定各部尺寸時(shí)，通常根據(jù)已知容量當(dāng)確定各部尺寸時(shí)，通常根據(jù)已知容量v v以及以及高徑比、封頭高度（折算成相同直徑筒高），高徑比、封頭高度（折算成相同直徑筒高），列出數(shù)學(xué)方程式求出

14、。列出數(shù)學(xué)方程式求出。 直徑計(jì)算直徑計(jì)算出來(lái)后，應(yīng)將其值出來(lái)后，應(yīng)將其值圓整圓整到接近的公稱到接近的公稱直徑系列（查附錄一表直徑系列（查附錄一表1313）p272p272。然后。然后校核總校核總?cè)萘咳萘渴欠窨蓾M足工藝計(jì)算的容量要求。如偏差是否可滿足工藝計(jì)算的容量要求。如偏差太大，還要作相應(yīng)太大，還要作相應(yīng)調(diào)整調(diào)整，直到符合要求。，直到符合要求。 直徑計(jì)算確定后，可根據(jù)關(guān)系直徑計(jì)算確定后，可根據(jù)關(guān)系求出其他尺寸求出其他尺寸。 例例1 年產(chǎn)年產(chǎn)120000t/a味精發(fā)酵車(chē)間主味精發(fā)酵車(chē)間主要設(shè)備設(shè)計(jì)計(jì)算與選型要設(shè)備設(shè)計(jì)計(jì)算與選型 1000kg純度為純度為100%的味精需濃度為的味精需濃度為22%的

15、糖液的糖液6.55 t 1、發(fā)酵罐、發(fā)酵罐 2、種子罐、種子罐 評(píng)價(jià)發(fā)酵罐技術(shù)性能：體積溶氧系數(shù)評(píng)價(jià)發(fā)酵罐技術(shù)性能：體積溶氧系數(shù)kla 經(jīng)濟(jì)性能：溶氧效率經(jīng)濟(jì)性能：溶氧效率1 1、發(fā)酵罐、發(fā)酵罐 （1）發(fā)酵罐的選型 （2）生產(chǎn)能力、數(shù)量和容積的確定 （3）主要尺寸的計(jì)算 （4）冷卻面積的計(jì)算 （5）攪拌器設(shè)計(jì) （6）攪拌軸功率的計(jì)算 （7）設(shè)備結(jié)構(gòu)的工藝設(shè)計(jì) （8）設(shè)備材料的選擇 （9）發(fā)酵罐壁厚的計(jì)算 （10）接管的設(shè)計(jì) （11）支座設(shè)計(jì)（1）發(fā)酵罐的選型表5-1p109 機(jī)械攪拌型 多漿、waldhof、自吸式、臥式攪拌槽 氣相連續(xù)型 噴淋塔、水平攪拌槽 水泵型 強(qiáng)迫循環(huán)型、有導(dǎo)流筒噴射通

16、風(fēng)器 氣升型 氣升型、差壓循環(huán)型、篩板型谷氨酸發(fā)酵：機(jī)械渦輪攪拌通風(fēng)發(fā)酵罐（通用罐）瓦爾德霍夫型發(fā)酵罐瓦爾德霍夫型發(fā)酵罐waldhof fermenter 好氣性發(fā)酵設(shè)備好氣性發(fā)酵設(shè)備 圓柱體容器：裝有旋轉(zhuǎn)軸、通風(fēng)器、導(dǎo)流筒和溢流管圓柱體容器：裝有旋轉(zhuǎn)軸、通風(fēng)器、導(dǎo)流筒和溢流管無(wú)菌空氣由空心軸進(jìn)入通風(fēng)輪的空心管，當(dāng)旋轉(zhuǎn)軸由無(wú)菌空氣由空心軸進(jìn)入通風(fēng)輪的空心管，當(dāng)旋轉(zhuǎn)軸由馬達(dá)驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)時(shí)，使空氣呈放射狀噴出，迫使液體由馬達(dá)驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)時(shí)，使空氣呈放射狀噴出，迫使液體由導(dǎo)流筒外側(cè)上升，再進(jìn)入導(dǎo)流筒而下降，形成反復(fù)的導(dǎo)流筒外側(cè)上升，再進(jìn)入導(dǎo)流筒而下降，形成反復(fù)的循環(huán)翻動(dòng)。循環(huán)翻動(dòng)。 營(yíng)養(yǎng)液、糖液等從上部加入

17、罐內(nèi)，細(xì)胞培養(yǎng)液以泡沫營(yíng)養(yǎng)液、糖液等從上部加入罐內(nèi)，細(xì)胞培養(yǎng)液以泡沫形式從上部溢流管排出。形式從上部溢流管排出。 優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：(1)由于空氣在培養(yǎng)液中分散均勻，與菌體接觸由于空氣在培養(yǎng)液中分散均勻，與菌體接觸時(shí)間較長(zhǎng)，氧的傳遞與吸收良好，因而可提高菌體產(chǎn)時(shí)間較長(zhǎng)，氧的傳遞與吸收良好，因而可提高菌體產(chǎn)率；率；(2)由于自動(dòng)機(jī)械消泡，不需加消泡劑。由于自動(dòng)機(jī)械消泡，不需加消泡劑。 缺點(diǎn)：結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，清洗較困難。：結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，清洗較困難。 適用于以廢糖蜜、木材水解液和亞硫酸廢液等為原料適用于以廢糖蜜、木材水解液和亞硫酸廢液等為原料的的酵母或其他單細(xì)胞蛋白酵母或其他單細(xì)胞蛋白的生產(chǎn)。的生產(chǎn)。 （2 2）

18、生產(chǎn)能力、數(shù)量和容積的確定）生產(chǎn)能力、數(shù)量和容積的確定 容積的確定 系列5、10、20、50、60、75、100、120、150、200、250、500、550、600、780m3a、單罐容量越大，經(jīng)濟(jì)性能越好，但風(fēng)險(xiǎn)越大，要求技術(shù)管理水平也越高。b、擴(kuò)建：可取與原有發(fā)酵罐相同的容積。50m3c、新建：盡量取較大容量。550m3現(xiàn)以550m3罐為例（2 2）生產(chǎn)能力、數(shù)量和容積的確定）生產(chǎn)能力、數(shù)量和容積的確定 生產(chǎn)能力計(jì)算 v糖=6.55120000/300=2620(m3/d) v0= v糖/=2620/0.8=3275 (m3/d)每噸味精每噸味精需糖液需糖液年產(chǎn)量年產(chǎn)量t/at/a生產(chǎn)

19、天數(shù)生產(chǎn)天數(shù)發(fā)酵罐的總發(fā)酵罐的總?cè)莘e容積m m3 3 /d /d糖液體糖液體積積m m3 3 /d /d填充系數(shù)填充系數(shù)（2）生產(chǎn)能力、數(shù)量和容積的確定 發(fā)酵罐個(gè)數(shù)的確定發(fā)酵罐個(gè)數(shù)的確定 裝液高度系數(shù)裝液高度系數(shù)：圓筒部分高度系數(shù)：圓筒部分高度系數(shù) 封底則與冷卻管、輔助設(shè)備體積相抵消封底則與冷卻管、輔助設(shè)備體積相抵消 公稱容積公稱容積：罐的圓柱部分：罐的圓柱部分+ +底封頭容積（圓整）底封頭容積（圓整）罐的全容積罐的全容積：罐的圓柱部分：罐的圓柱部分+ +兩封頭容積兩封頭容積（2 2）生產(chǎn)能力、數(shù)量和容積的確定）生產(chǎn)能力、數(shù)量和容積的確定 發(fā)酵罐個(gè)數(shù)的確定 公稱容積500m3的發(fā)酵罐，總?cè)莘e5

20、50m3. n nv v0 0/（24v24v） =3275=32754040(24(245505500.8)0.8) =10( =10(個(gè)個(gè)) )n n0 0=3275/550=6(=3275/550=6(個(gè)個(gè)/d/d）實(shí)際產(chǎn)量實(shí)際產(chǎn)量=550=5500.80.86 6300/6.55=120916300/6.55=120916（t/at/a）富裕量富裕量= =（120916-120000120916-120000）/120000=0.7% /120000=0.7% 滿足產(chǎn)量要求滿足產(chǎn)量要求（3）主要尺寸的計(jì)算 550m550m3 3發(fā)酵罐直徑發(fā)酵罐直徑d,d,高度高度h h v v全全=v

21、=v筒筒+2v+2v封封 v v0 0=0.785d=0.785d2 21.95d+/24d32=550 h=1.95d d=6.8m h=h=1.95d=12.9(m12.9(m） 驗(yàn)算全容積驗(yàn)算全容積v v0 0=0.785d=0.785d2 22d+/24d32 +0.785d0.785d2 20.05 =550曲面高度曲面高度直邊高度直邊高度（4 4）冷卻面積的計(jì)算）冷卻面積的計(jì)算影響冷卻面積的因素：影響冷卻面積的因素： 不同菌種系統(tǒng)不同菌種系統(tǒng) 基質(zhì)濃度基質(zhì)濃度 材質(zhì)材質(zhì) 冷卻水溫、流速、水質(zhì)冷卻水溫、流速、水質(zhì)計(jì)算方法：計(jì)算方法：經(jīng)驗(yàn)值計(jì)算法經(jīng)驗(yàn)值計(jì)算法傳熱公式計(jì)算法傳熱公式計(jì)算法

22、（4）冷卻面積的計(jì)算經(jīng)驗(yàn)值計(jì)算法經(jīng)驗(yàn)值計(jì)算法發(fā)酵產(chǎn)品發(fā)酵產(chǎn)品裝料體積裝料體積冷卻面積冷卻面積比值比值酵母酵母50400.8谷氨酸谷氨酸40601.5檸檬酸檸檬酸4016200.40.5酶制劑酶制劑2010200.51抗生素抗生素40406011.5550m550m3 3的發(fā)酵罐換熱面積的發(fā)酵罐換熱面積a=va=v全全=550=5500.80.81.5=6601.5=660（4 4）冷卻面積的計(jì)算）冷卻面積的計(jì)算傳熱公式計(jì)算法：傳熱公式計(jì)算法： 平均溫差平均溫差tm： tm=（t1-t2）/ln（t1/t2） t1=32-20=12 ( ) t2=32-27=(5)tm=8 ( ) p118換熱

23、面積換熱面積(牛頓傳熱定律公式）牛頓傳熱定律公式）a=q/(ktm) =4.186000440/(4.185008) =660(m2）每每m3發(fā)酵液每小時(shí)傳給冷卻器的最大熱量發(fā)酵液每小時(shí)傳給冷卻器的最大熱量4.186000kj/(m3h)豎式列管式換熱器豎式列管式換熱器k=4.18500kj/(m3h )發(fā)酵熱生成高峰、高溫發(fā)酵熱生成高峰、高溫天氣、冷卻水溫天氣、冷卻水溫（5 5）攪拌器的設(shè)計(jì)）攪拌器的設(shè)計(jì) 機(jī)械攪拌通風(fēng)發(fā)酵罐的攪拌渦輪機(jī)械攪拌通風(fēng)發(fā)酵罐的攪拌渦輪 平葉、彎葉、箭葉式三種平葉、彎葉、箭葉式三種 葉片有三個(gè)、六個(gè)、八個(gè)葉片有三個(gè)、六個(gè)、八個(gè) 在相同攪拌功率下粉碎氣泡的能力，平葉在

24、相同攪拌功率下粉碎氣泡的能力，平葉彎葉彎葉箭葉；但徑向攪動(dòng)量即翻動(dòng)液體的能箭葉；但徑向攪動(dòng)量即翻動(dòng)液體的能力則與以上相反。力則與以上相反。 可根據(jù)發(fā)酵特點(diǎn)、基質(zhì)及菌體特性選用?？筛鶕?jù)發(fā)酵特點(diǎn)、基質(zhì)及菌體特性選用。谷氨酸發(fā)酵谷氨酸發(fā)酵過(guò)程有中間補(bǔ)料，混合要求高，選過(guò)程有中間補(bǔ)料，混合要求高，選用六彎葉。用六彎葉。 平葉 彎葉、箭葉式彎葉、箭葉式（5 5）攪拌器的設(shè)計(jì)）攪拌器的設(shè)計(jì)攪拌器的各部尺寸與罐徑攪拌器的各部尺寸與罐徑d d有一定比例關(guān)系有一定比例關(guān)系攪拌器葉徑攪拌器葉徑di=d/3=6.8/3=2.27(mdi=d/3=6.8/3=2.27(m）葉寬葉寬b=0.2dib=0.2di =0.

25、2=0.22.27=0.454 2.27=0.454 （m m）弧長(zhǎng)弧長(zhǎng)l=0.375di=0.85 l=0.375di=0.85 （m m）底距底距c=d/3=2.27 c=d/3=2.27 （m m）盤(pán)徑盤(pán)徑di=0.75di=0.75di=0.75di=0.752.27=1.7 2.27=1.7 （m m）葉弦長(zhǎng)葉弦長(zhǎng)l=0.25di=0.25l=0.25di=0.252.27=0.57 2.27=0.57 （m m）葉距葉距y=d=6.8 y=d=6.8 （m m）彎葉板厚彎葉板厚=14mm=14mm取取2 2擋攪拌，攪拌轉(zhuǎn)速擋攪拌，攪拌轉(zhuǎn)速110r/min110r/min（6）攪拌軸

26、功率的計(jì)算 修正的邁凱爾（michel.b.j)公式求攪拌功率，并由此選擇電機(jī)。 淀粉水解糖低濃度細(xì)菌醪，可視為牛頓流體。1、計(jì)算rem2、計(jì)算不通氣時(shí)攪拌功率p03、計(jì)算通氣時(shí)的攪拌功率pg4、求電機(jī)功率谷氨酸發(fā)酵按1kw/m3發(fā)酵醪，550m3裝440m3取功率大于440kw的電機(jī)（6）攪拌軸功率的計(jì)算1 1、計(jì)算、計(jì)算rerem mrerem m=d=d2 2n/n/d-d-攪拌器直徑攪拌器直徑 , ,d d= =1.3m1.3mn n-攪拌器轉(zhuǎn)速，攪拌器轉(zhuǎn)速，n n= =95/6095/60=1.58(r/s)=1.58(r/s)-醪液密度醪液密度，=1050kg/m1050kg/m2

27、 2-醪液粘度，醪液粘度，=1.3=1.31010-3-3ns/mns/m2 2rerem m= =2.22.210106 6 視為湍流，則攪拌功率準(zhǔn)數(shù)視為湍流，則攪拌功率準(zhǔn)數(shù)n np p=4.7=4.7（6 6）攪拌軸功率的計(jì)算）攪拌軸功率的計(jì)算2 2、計(jì)算不通氣時(shí)攪拌功率、計(jì)算不通氣時(shí)攪拌功率p p0 0p p0 0=n=np pn n3 3d d5 5d-d-攪拌器直徑攪拌器直徑 , ,d d=1.3m=1.3mn n-攪拌器轉(zhuǎn)速，攪拌器轉(zhuǎn)速，n n=95/60=1.58(r/s)=95/60=1.58(r/s)-醪液密度醪液密度，=1050kg/m1050kg/m2 2-醪液粘度，醪液

28、粘度，=1.3=1.31010-3-3ns/mns/m2 2n np p-攪拌功率準(zhǔn)數(shù)，攪拌功率準(zhǔn)數(shù)，n np p=4.7=4.7p p0 0=71.9=71.910103 3w72kww72kw兩檔攪拌兩檔攪拌p p0 0=2p=2p0 0=144kw=144kw（6 6）攪拌軸功率的計(jì)算）攪拌軸功率的計(jì)算3 3、計(jì)算通風(fēng)時(shí)攪拌功率、計(jì)算通風(fēng)時(shí)攪拌功率p pg gpg=2.2510-3（p0nd3/q0.08)0.39 (kw)d-攪拌器直徑攪拌器直徑 ,d=1.3mn-攪拌器轉(zhuǎn)速，攪拌器轉(zhuǎn)速，n=95 (r/min)p0-不通風(fēng)時(shí)攪拌功率不通風(fēng)時(shí)攪拌功率144kwq-通風(fēng)量（通風(fēng)量（ml/

29、min),設(shè)通風(fēng)比設(shè)通風(fēng)比vvm=0.110.18取低限通風(fēng)量變大，為安全。取低限通風(fēng)量變大，為安全。q=79.10.11106=8.7106 （ml/min)pg=116.1 (kw)（6）攪拌軸功率的計(jì)算4、計(jì)算電機(jī)功率、計(jì)算電機(jī)功率p電電p電電=pg1.01/（123) (kw)pg=116.1 (kw)三角傳動(dòng)三角傳動(dòng)1=0.92滾動(dòng)軸承滾動(dòng)軸承2=0.99滑動(dòng)軸承滑動(dòng)軸承3=0.98端面密封增加的功率為端面密封增加的功率為1%p電電=131.2(kw)，查手冊(cè)選合適的電機(jī)。，查手冊(cè)選合適的電機(jī)。（7 7）設(shè)備結(jié)構(gòu)的工藝設(shè)計(jì)）設(shè)備結(jié)構(gòu)的工藝設(shè)計(jì)1、空氣分布器空氣分布器2 2、擋板、擋板

30、3 3、密封方式、密封方式4 4、冷卻管布置、冷卻管布置（7 7）設(shè)備結(jié)構(gòu)的工藝設(shè)計(jì)）設(shè)備結(jié)構(gòu)的工藝設(shè)計(jì)1 1、空氣分布器、空氣分布器 多孔（管式）：通風(fēng)量小多孔（管式）：通風(fēng)量?。╭=0.02q=0.020.5ml/s)0.5ml/s) 單管式單管式: :通風(fēng)量大。通風(fēng)量大。( (選用）選用）2 2、擋板、擋板 加強(qiáng)攪拌強(qiáng)度，防止產(chǎn)生渦旋。加強(qiáng)攪拌強(qiáng)度，防止產(chǎn)生渦旋。 豎式冷卻蛇管，扶梯可當(dāng)擋板。豎式冷卻蛇管，扶梯可當(dāng)擋板。 擋板上沿略低于液面，減少泡沫擋板上沿略低于液面，減少泡沫3 3、密封方式：雙面機(jī)械密封、密封方式：雙面機(jī)械密封（7 7）設(shè)備結(jié)構(gòu)的工藝設(shè)計(jì)）設(shè)備結(jié)構(gòu)的工藝設(shè)計(jì)4 4、冷

31、卻管布置冷卻管布置 夾套：（夾套：（5mf=660,滿足要求滿足要求（8 8）設(shè)備材料的選擇）設(shè)備材料的選擇 優(yōu)先滿足工藝，其次是經(jīng)濟(jì)性。優(yōu)先滿足工藝，其次是經(jīng)濟(jì)性。 不銹鋼：不銹鋼：1gr18ni9ti1gr18ni9ti 碳鋼內(nèi)襯不銹鋼碳鋼內(nèi)襯不銹鋼 碳鋼碳鋼 復(fù)合材料復(fù)合材料 噴涂金屬和耐腐蝕涂料噴涂金屬和耐腐蝕涂料 本設(shè)備選用本設(shè)備選用1gr18ni9ti1gr18ni9ti鋼制作鋼制作（9 9）發(fā)酵罐壁厚的計(jì)算）發(fā)酵罐壁厚的計(jì)算 公式計(jì)算和查表法。公式計(jì)算和查表法。p273-275p273-275 查表法是前人用公式計(jì)算的結(jié)果，要注意查表法是前人用公式計(jì)算的結(jié)果，要注意選用材質(zhì)和工作

32、條件相應(yīng)的表格。選用材質(zhì)和工作條件相應(yīng)的表格。計(jì)算法確定發(fā)酵罐的壁厚計(jì)算法確定發(fā)酵罐的壁厚封頭壁厚計(jì)算封頭壁厚計(jì)算計(jì)算法確定發(fā)酵罐的壁厚計(jì)算法確定發(fā)酵罐的壁厚p273 s=pd/(2)+cp-設(shè)計(jì)壓力，取最高工作壓力的設(shè)計(jì)壓力，取最高工作壓力的1.05倍，不限取倍，不限取0.4mpad-發(fā)酵罐內(nèi)徑發(fā)酵罐內(nèi)徑6800mm- 1gr18ni9ti1gr18ni9ti鋼的許用應(yīng)力鋼的許用應(yīng)力1400kg/cm2-焊縫系數(shù)，焊接及探傷查表。焊縫系數(shù)，焊接及探傷查表。0.9c-壁厚附加量，壁厚附加量，c=c1+c2+c3c1-鋼板負(fù)偏差，厚度查表，鋼板負(fù)偏差，厚度查表，0.131.3，取，取0.5mmc

33、2-腐蝕裕量腐蝕裕量0，a3鋼：?jiǎn)蚊驿摚簡(jiǎn)蚊?mm，雙面，雙面2mm（?。ㄈ。ヽ3加工減薄量，冷加工加工減薄量，冷加工0（?。瑹峒庸ぃㄈ。?，熱加工0.1s0s=1.6(cm）計(jì)算法確定發(fā)酵罐的壁厚計(jì)算法確定發(fā)酵罐的壁厚 選用選用12mm12mm厚厚a3a3鋼板制作，查表，每米高重鋼板制作，查表，每米高重1189kg1189kg，c c筒筒=1189=11898=9488kg8=9488kgs s封封=pd/(2-p)+c=12.8=pd/(2-p)+c=12.8 查鋼材手冊(cè)圓整為查鋼材手冊(cè)圓整為s=14 gs=14 g封封=2005kg=2005kg 壁厚表和橢圓封頭壁厚表壁厚表和橢圓封頭

34、壁厚表1818（1010）接管設(shè)計(jì)）接管設(shè)計(jì)p115p1151 1、接管長(zhǎng)度：直徑和保溫層、接管長(zhǎng)度：直徑和保溫層 表表5-25-2公稱直徑公稱直徑dg不保溫接管不保溫接管長(zhǎng)長(zhǎng)保溫設(shè)備接保溫設(shè)備接管長(zhǎng)管長(zhǎng)適用公稱壓適用公稱壓力（力（mpa）15801304020501001501670350150200167050015020010（1010）接管設(shè)計(jì)）接管設(shè)計(jì)2、接管直徑的確定：流體力學(xué)。、接管直徑的確定：流體力學(xué)。流量、流速流量、流速管道截面積管道截面積管徑管徑園整。園整。排料管（也是通風(fēng)管）：醪量排料管（也是通風(fēng)管）：醪量440m3，2h排空排空q=440/(36002)=0.06(m3

35、/s)物料流速物料流速=1m/sf截面截面=q/v=0.06(m2）f截面截面=0.785d2d=0.28（m）查表查表p271表表12取無(wú)縫管取無(wú)縫管3258，325-8*2=309280mm適用。適用。（1010）接管設(shè)計(jì)）接管設(shè)計(jì)2、接管直徑的確定：流體力學(xué)、接管直徑的確定：流體力學(xué)流量、流速流量、流速管道截面積管道截面積管徑管徑園整。園整。排料管（也是通風(fēng)管）：壓縮空氣排料管（也是通風(fēng)管）：壓縮空氣0.4mpa，支管氣速，支管氣速2025m/s 通風(fēng)比通風(fēng)比0.180.35（20，0.1mpa）風(fēng)量風(fēng)量q1取大值取大值=4400.35=154（m3/min)=2.57(m3/s)工作狀

36、態(tài)風(fēng)量工作狀態(tài)風(fēng)量qf=2.570.10.35(273+30)(273+20)=0.76(m3/s)風(fēng)速風(fēng)速=25m/s ff=qf/=0.76/25=0.03(m2）ff=0.785d2氣氣 d氣氣=0.10（m）排料管（也是通風(fēng)管），取兩者大值。排料管（也是通風(fēng)管），取兩者大值。（1111）支座選擇）支座選擇臥式支座臥式支座：支腿、圈形支座、鞍型支座：支腿、圈形支座、鞍型支座立式支座立式支座：懸掛支座、支撐式支座和裙式支座：懸掛支座、支撐式支座和裙式支座對(duì)于對(duì)于100m100m3 3以上發(fā)酵罐，宜選用裙式支座以上發(fā)酵罐，宜選用裙式支座2 2 種子罐種子罐（1 1）選型：同發(fā)酵罐）選型：同發(fā)

37、酵罐（2 2）容積和數(shù)量）容積和數(shù)量 容積：接種量容積：接種量 數(shù)量：生產(chǎn)周期、發(fā)酵罐相對(duì)應(yīng)。數(shù)量：生產(chǎn)周期、發(fā)酵罐相對(duì)應(yīng)。2 2只只（3 3）主要尺寸：發(fā)酵罐幾何相似）主要尺寸：發(fā)酵罐幾何相似（4 4）冷卻面積：夾套）冷卻面積：夾套（5 5）設(shè)備材料：多用不銹鋼，光潔。）設(shè)備材料：多用不銹鋼，光潔。（6 6）壁厚、攪拌、支座）壁厚、攪拌、支座3 3 空氣分過(guò)濾器空氣分過(guò)濾器分過(guò)濾器空罐氣速分過(guò)濾器空罐氣速0.20.5m/s，通過(guò)濾層的氣速，通過(guò)濾層的氣速1.01.5m/s分過(guò)濾器花板鉆分過(guò)濾器花板鉆8孔，開(kāi)孔率孔，開(kāi)孔率40%。種子罐和發(fā)酵罐分過(guò)濾器種子罐和發(fā)酵罐分過(guò)濾器（1）分過(guò)濾器直徑的

38、計(jì)算）分過(guò)濾器直徑的計(jì)算v=0.785d2濾層濾層/v-通過(guò)分過(guò)濾器的空氣（通過(guò)分過(guò)濾器的空氣（0.4mpa）流量）流量v=0.7750.180.10.430529360-通過(guò)分過(guò)濾器氣速取通過(guò)分過(guò)濾器氣速取0.2m/sd濾層濾層=0.062（m），園整?。?，園整取70mmd過(guò)濾器過(guò)濾器=1.11.3d濾層。濾層。取取1.3,d過(guò)濾器過(guò)濾器=91，園整取，園整取100mm3 3 空氣分過(guò)濾器空氣分過(guò)濾器（2）過(guò)濾器強(qiáng)度）過(guò)濾器強(qiáng)度p設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)=0.41.25=0.5mpa，=0.7=127mpa，c=0.2s=0.23(cm）進(jìn)出氣管：與氣管配合進(jìn)出氣管：與氣管配合數(shù)量：每罐一個(gè)數(shù)量：每罐一個(gè)濾

39、層厚度：濾紙濾層厚度：濾紙56層層分過(guò)濾器高度：筒體部分高度的分過(guò)濾器高度：筒體部分高度的1.11.5倍倍s=pd/(2-p)+c例2、總?cè)莘e200m3啤酒罐底發(fā)酵罐計(jì)算 1 1、有效容積：、有效容積： v v有效有效v v總總2002000.80.8160160（m m3 3） 2 2、罐徑：設(shè)圓柱高、罐徑：設(shè)圓柱高h(yuǎn) h4d4d，圓錐角，圓錐角6060，則：則： 錐高：錐高：h hd/2tgd/2tg（/2/2） 所以，所以，v v總（總（/4/4）d d2 2h h1/31/3（/4/4）d d2 2h h 故：故：d d mtgv總9 . 32530243/1 3 3、圓柱高：、圓柱高

40、：h h4d4d4 43.93.915.615.6（m m） 圓錐高：圓錐高：h hd/2tg30d/2tg303.383.38（m m） 封頭高：封頭高：hohod d4 43.93.94 40.9750.975（m m） 發(fā)酵罐總高：發(fā)酵罐總高：h h總總h hhohoh h15.615.63.383.380.9750.97519.9619.96（m m） 4 4、冷卻面積、冷卻面積 a aq/q/（k.k.tmtm）（）（m m2 2）（）（q q取最大值）取最大值） （1 1）設(shè)啤酒在）設(shè)啤酒在1.51.5天內(nèi)從天內(nèi)從1212冷卻至冷卻至55，則，則放出的熱量為：放出的熱量為： q q

41、1 1mcmc（t t2 2-t-t1 1） 160160104010403.73.7(12-5)/36(12-5)/36 119715.5119715.5（kj/hkj/h） （2 2）設(shè)啤酒最后在）設(shè)啤酒最后在1 1天內(nèi)由天內(nèi)由55冷卻至冷卻至11，則放出的熱量為：則放出的熱量為： q2q2mcmc（t t1 1-t-t2 2） 160160104010403.73.76/246/24153920153920（kj/hkj/h） 式中：式中：160160發(fā)酵罐有效體積（發(fā)酵罐有效體積（m m3 3） 10401040發(fā)酵液密度（發(fā)酵液密度（kg/mkg/m3 3） 3.73.7液體焓（液體

42、焓（kjkjkgkg） 因因q2q1q2q1，故取，故取q2q2計(jì)算。計(jì)算。 設(shè)冷酒精由設(shè)冷酒精由44至至11，后發(fā)酵液由，后發(fā)酵液由55冷冷至至00，則，則 tmtm4.44.4， 冷卻面積：冷卻面積： a aq/q/（k.k.tmtm）97.297.2（m m2 2） 式中：式中：k k100w/100w/（m m2 2k k） 則冷卻面積則冷卻面積/ /有效容積有效容積97.2/16097.2/1600.60.6 5 5、發(fā)酵罐厚度及材料、發(fā)酵罐厚度及材料 材料采用不銹鋼焊制，其厚度計(jì)算如下：材料采用不銹鋼焊制，其厚度計(jì)算如下： s s(p(pd)/(2)d)/(2)c c （0.20.

43、2390390）/ /（2 21271270.80.8）+0.1+0.1 0.480.48（cmcm）（?。ㄈ?.5cm0.5cm） 式中：式中：pp試水壓力，試水壓力，0.2mpa0.2mpa（表壓）（表壓） 許用應(yīng)力，許用應(yīng)力，127mpa127mpa 焊縫系數(shù)，取焊縫系數(shù)，取0.80.8 cc附加裕度，取附加裕度，取0.1cm0.1cm 為加強(qiáng)罐體剛度和強(qiáng)度，在罐身每隔為加強(qiáng)罐體剛度和強(qiáng)度，在罐身每隔2m2m距離處距離處焊加強(qiáng)圈焊加強(qiáng)圈2 2一個(gè)，寬度為一個(gè)，寬度為50mm50mm，厚度為，厚度為3mm3mm。二、連續(xù)操作設(shè)備生產(chǎn)能力、數(shù)二、連續(xù)操作設(shè)備生產(chǎn)能力、數(shù)量和容積的設(shè)計(jì)計(jì)算量

44、和容積的設(shè)計(jì)計(jì)算 連續(xù)操作設(shè)備在設(shè)計(jì)中，既在考慮生產(chǎn)能力又連續(xù)操作設(shè)備在設(shè)計(jì)中，既在考慮生產(chǎn)能力又要考慮混合、反應(yīng)等處理效果。通常為提高反要考慮混合、反應(yīng)等處理效果。通常為提高反應(yīng)效果的具體做法是：在滿足生產(chǎn)能力的前提應(yīng)效果的具體做法是：在滿足生產(chǎn)能力的前提下，選擇設(shè)備時(shí)要考慮其高徑比和設(shè)備數(shù)量，下，選擇設(shè)備時(shí)要考慮其高徑比和設(shè)備數(shù)量，如連續(xù)蒸煮、連續(xù)發(fā)酵設(shè)備通常取如連續(xù)蒸煮、連續(xù)發(fā)酵設(shè)備通常取3 35 5個(gè)罐串個(gè)罐串聯(lián)。聯(lián)。 設(shè)計(jì)連續(xù)操作設(shè)備的容量和主要尺寸的依據(jù)設(shè)計(jì)連續(xù)操作設(shè)備的容量和主要尺寸的依據(jù) 物料流量物料流量（m m3 3/s/s或或t/st/s）；）； 物料流量物料流量是根據(jù)設(shè)計(jì)

45、的生產(chǎn)規(guī)模，通過(guò)是根據(jù)設(shè)計(jì)的生產(chǎn)規(guī)模，通過(guò)計(jì)算確定的。計(jì)算確定的。 物料在設(shè)備中的逗留時(shí)間（物料在設(shè)備中的逗留時(shí)間（t/st/s）；）； 物料在連續(xù)操作設(shè)備中的逗留時(shí)間則取決物料在連續(xù)操作設(shè)備中的逗留時(shí)間則取決于生產(chǎn)工藝的要求和目的。于生產(chǎn)工藝的要求和目的。以連消和連續(xù)蒸煮為例，同時(shí)用蒸汽加熱以連消和連續(xù)蒸煮為例，同時(shí)用蒸汽加熱物料，連消在加熱區(qū)的逗留時(shí)間比蒸煮物料，連消在加熱區(qū)的逗留時(shí)間比蒸煮要短得多，前者以殺菌和保存營(yíng)養(yǎng)為主，要短得多，前者以殺菌和保存營(yíng)養(yǎng)為主，后者則要考慮充分糊化物料。后者則要考慮充分糊化物料。 物料在設(shè)備各部位的流速物料在設(shè)備各部位的流速v v（m/sm/s）。）。1

46、1、生產(chǎn)能力的確定、生產(chǎn)能力的確定 對(duì)于連續(xù)生產(chǎn)操作設(shè)備，其生產(chǎn)能力對(duì)于連續(xù)生產(chǎn)操作設(shè)備，其生產(chǎn)能力是在保證生產(chǎn)工藝條件的基礎(chǔ)上，單位是在保證生產(chǎn)工藝條件的基礎(chǔ)上，單位時(shí)間通過(guò)設(shè)備的物體量，由工廠的規(guī)模時(shí)間通過(guò)設(shè)備的物體量，由工廠的規(guī)模與物料衡算確定。與物料衡算確定。 以淀粉質(zhì)原料，年產(chǎn)以淀粉質(zhì)原料，年產(chǎn)30000t30000t酒精廠為酒精廠為例，根據(jù)物料衡算，蒸煮醪的體積流量例，根據(jù)物料衡算，蒸煮醪的體積流量為為45m45m3 3/h/h。因此要求連續(xù)蒸煮設(shè)備的生。因此要求連續(xù)蒸煮設(shè)備的生產(chǎn)能力即為產(chǎn)能力即為45m45m3 3/h/h。 2 2、設(shè)備容積的計(jì)算、設(shè)備容積的計(jì)算 已知物料流量已

47、知物料流量和逗留時(shí)間和逗留時(shí)間t t，可以計(jì)，可以計(jì)算出設(shè)備的有效體積：算出設(shè)備的有效體積：v v有效有效 t t（m m3 3） 例如：根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，例如：根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，30000t/a30000t/a酒精廠蒸酒精廠蒸煮時(shí)間（即逗留于高溫區(qū)的時(shí)間）要求煮時(shí)間（即逗留于高溫區(qū)的時(shí)間）要求為為909060min60min?，F(xiàn)取?，F(xiàn)取80min80min，則蒸煮設(shè)備，則蒸煮設(shè)備的總有效容積為：的總有效容積為： v v有效有效= =（45456060）80806060（m m3 3） 3 3、設(shè)備數(shù)量的計(jì)算、設(shè)備數(shù)量的計(jì)算 連續(xù)操作設(shè)備為保證反應(yīng)的充分均勻，防止滯連續(xù)操作設(shè)備為保證反應(yīng)的充分均勻，防

48、止滯留和滑漏現(xiàn)象，根據(jù)生產(chǎn)性質(zhì)的不同，一般取留和滑漏現(xiàn)象，根據(jù)生產(chǎn)性質(zhì)的不同，一般取設(shè)備數(shù)量為設(shè)備數(shù)量為3 35 5個(gè)，也可設(shè)定單個(gè)設(shè)備容量，個(gè)，也可設(shè)定單個(gè)設(shè)備容量，由總?cè)萘坑?jì)算設(shè)備的數(shù)量由總?cè)萘坑?jì)算設(shè)備的數(shù)量n n：n nv v有效有效/ /（vv1 1）式中：式中：v v有效有效設(shè)備有效總體積（設(shè)備有效總體積（m m3 3）v v1 1單個(gè)設(shè)備容積（單個(gè)設(shè)備容積（m m3 3）填充系數(shù)填充系數(shù)根據(jù)上例根據(jù)上例30000t/a30000t/a酒精廠酒精廠v v有效有效60m60m3 3，v v1 116m16m3 3。 100100，則蒸煮設(shè)備數(shù)量，則蒸煮設(shè)備數(shù)量n n為：為： n=60/

49、16n=60/163.754 3.754 4 4、設(shè)備主要尺寸計(jì)算、設(shè)備主要尺寸計(jì)算 容器類(lèi)設(shè)備的主要尺寸計(jì)算方法同間歇容器類(lèi)設(shè)備的主要尺寸計(jì)算方法同間歇操作設(shè)備的計(jì)算方法。但連續(xù)操作設(shè)備操作設(shè)備的計(jì)算方法。但連續(xù)操作設(shè)備為保證其順序性和連續(xù)性，通常高徑比為保證其順序性和連續(xù)性，通常高徑比要比間歇操作設(shè)備大一些。具體情況，要比間歇操作設(shè)備大一些。具體情況，可根據(jù)生產(chǎn)特點(diǎn)加以確定?？筛鶕?jù)生產(chǎn)特點(diǎn)加以確定。 連續(xù)滅菌設(shè)備連續(xù)滅菌設(shè)備 小規(guī)模實(shí)罐滅菌、大規(guī)模連續(xù)滅菌小規(guī)模實(shí)罐滅菌、大規(guī)模連續(xù)滅菌 連續(xù)滅菌流程連續(xù)滅菌流程 連消塔連消塔噴淋冷卻流程噴淋冷卻流程 噴射加熱噴射加熱真空冷卻流程真空冷卻流程

50、 板式換熱滅菌流程板式換熱滅菌流程連消塔噴淋冷卻設(shè)備 1、連消塔選型：噴孔型、螺旋型、汽液混合型2、生產(chǎn)能力：12h，2620m3/d，15%糖液 數(shù)量：2套，大規(guī)模2套或3套3、主要尺寸及接管的計(jì)算a、滅菌時(shí)間：10min，連消塔1030s，維持罐812min連消培養(yǎng)基流速0.30.6m/s b、連消塔長(zhǎng)度、連消塔長(zhǎng)度l=t=0.310=3(m) c、連消蒸汽耗量、連消蒸汽耗量 v=1.1gc(t2-t1)/(-） d、進(jìn)汽管直徑、進(jìn)汽管直徑d: f=0.785d2 f=v/汽速汽速 汽速汽速=2050m/s，取，取42e、進(jìn)料管、出料管（加蒸汽冷凝量）直、進(jìn)料管、出料管（加蒸汽冷凝量）直徑

51、徑f、連消塔外圓尺寸、連消塔外圓尺寸g、外筒有效長(zhǎng)度校核：內(nèi)徑圓整重新確、外筒有效長(zhǎng)度校核：內(nèi)徑圓整重新確定有效長(zhǎng)度定有效長(zhǎng)度 （4）設(shè)備結(jié)構(gòu)的工藝設(shè)計(jì) 開(kāi)孔數(shù)、孔徑 （5）設(shè)備材料選擇 不銹鋼、低碳鋼、普通鋼a3 （6）壁厚確定:1.6mpa，6mm （7）支座選擇：懸掛式b、支撐式 2 2、維持罐、維持罐 選型、生產(chǎn)能力、數(shù)量和容積確定、主選型、生產(chǎn)能力、數(shù)量和容積確定、主要尺士、材料選擇、壁厚、接管、支座要尺士、材料選擇、壁厚、接管、支座 3 3、噴淋冷卻器、噴淋冷卻器第三節(jié)通用設(shè)備的選型第三節(jié)通用設(shè)備的選型 屬于通用設(shè)備的內(nèi)容很多，本節(jié)僅介紹屬于通用設(shè)備的內(nèi)容很多，本節(jié)僅介紹與發(fā)酵生產(chǎn)

52、密切相關(guān)的液體輸送設(shè)備、與發(fā)酵生產(chǎn)密切相關(guān)的液體輸送設(shè)備、氣體輸送設(shè)備的選型。氣體輸送設(shè)備的選型。 一、液體輸送設(shè)備選型一、液體輸送設(shè)備選型 液體輸送設(shè)備，主要是各種類(lèi)型的泵，液體輸送設(shè)備，主要是各種類(lèi)型的泵，還有壓力輸送等設(shè)備。但在此僅討論泵還有壓力輸送等設(shè)備。但在此僅討論泵類(lèi)的選型。類(lèi)的選型。 （一）泵的分類(lèi)和特點(diǎn)（一）泵的分類(lèi)和特點(diǎn) 發(fā)酵工業(yè)中，使用最廣泛的是離心泵。發(fā)酵工業(yè)中，使用最廣泛的是離心泵。 離心泵：離心泵：體積小、效率高、控制方便?？蛇x體積小、效率高、控制方便?？蛇x擇在出口管上安裝控制閥的辦法調(diào)節(jié)流量。往復(fù)擇在出口管上安裝控制閥的辦法調(diào)節(jié)流量。往復(fù)泵不可這樣做，否則會(huì)出現(xiàn)重大

53、事故。泵不可這樣做，否則會(huì)出現(xiàn)重大事故。 往復(fù)泵往復(fù)泵：容積式泵。它的流量與壓力無(wú)關(guān)，：容積式泵。它的流量與壓力無(wú)關(guān)，調(diào)節(jié)往復(fù)泵的流量可采用改變往復(fù)泵轉(zhuǎn)速，改變調(diào)節(jié)往復(fù)泵的流量可采用改變往復(fù)泵轉(zhuǎn)速，改變沖程大小或采用支路調(diào)節(jié)的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)。沖程大小或采用支路調(diào)節(jié)的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)。 隔膜泵隔膜泵：腐蝕性腐蝕性液體或含有固形顆粒的懸浮液體或含有固形顆粒的懸浮液液 旋渦泵旋渦泵：流量小而壓力高，泵體構(gòu)造簡(jiǎn)單而：流量小而壓力高，泵體構(gòu)造簡(jiǎn)單而緊湊，但效率較低，一般低于緊湊，但效率較低，一般低于4040。 齒輪泵：齒輪泵：流量小，壓力高，在發(fā)流量小，壓力高，在發(fā)酵工業(yè)中常用來(lái)輸送粘稠液體和作酵工業(yè)中常用來(lái)輸送

54、粘稠液體和作為為板框壓濾機(jī)板框壓濾機(jī)的加料泵。的加料泵。 螺桿泵螺桿泵：結(jié)合了離心泵與往復(fù)泵：結(jié)合了離心泵與往復(fù)泵的優(yōu)點(diǎn)，流量穩(wěn)定，適合于在高壓的優(yōu)點(diǎn)，流量穩(wěn)定，適合于在高壓下輸送帶有固體顆粒的懸浮液。由下輸送帶有固體顆粒的懸浮液。由于它的排出壓力較高，流量均勻，于它的排出壓力較高，流量均勻，在發(fā)酵工業(yè)中常被用于在發(fā)酵工業(yè)中常被用于進(jìn)料進(jìn)料等。連等。連消消 （二）泵的選擇原則（二）泵的選擇原則 流量、揚(yáng)程、有效汽蝕量、液面流量、揚(yáng)程、有效汽蝕量、液面 （1）流量）流量 設(shè)計(jì)發(fā)酵工廠的裝置時(shí)，要留有一設(shè)計(jì)發(fā)酵工廠的裝置時(shí)，要留有一定的富裕能力。在選擇泵時(shí)，應(yīng)按設(shè)計(jì)定的富裕能力。在選擇泵時(shí)，應(yīng)按設(shè)

55、計(jì)要求達(dá)到的能力確定泵的流量，并使之要求達(dá)到的能力確定泵的流量，并使之與其他設(shè)備能力協(xié)調(diào)平衡。另一方面，與其他設(shè)備能力協(xié)調(diào)平衡。另一方面，泵的流量的確定也應(yīng)考慮適應(yīng)不同的原泵的流量的確定也應(yīng)考慮適應(yīng)不同的原料或不同產(chǎn)品的要求等因素，所以應(yīng)綜料或不同產(chǎn)品的要求等因素，所以應(yīng)綜合考慮兩點(diǎn)：合考慮兩點(diǎn)： 裝置的富裕能力及裝置內(nèi)各設(shè)備能力裝置的富裕能力及裝置內(nèi)各設(shè)備能力的協(xié)調(diào)平衡；的協(xié)調(diào)平衡； 工藝過(guò)程影響流量變化的范圍。工藝過(guò)程影響流量變化的范圍。 指在泵吸入口處單指在泵吸入口處單位重量液體所具有位重量液體所具有的超過(guò)汽化壓力的的超過(guò)汽化壓力的富余能量。富余能量。m m （2）揚(yáng)程）揚(yáng)程 考慮到工藝

56、設(shè)計(jì)中管路系統(tǒng)壓力降計(jì)算比較考慮到工藝設(shè)計(jì)中管路系統(tǒng)壓力降計(jì)算比較復(fù)雜，泵的揚(yáng)程一般為復(fù)雜，泵的揚(yáng)程一般為正常需要揚(yáng)程的正常需要揚(yáng)程的1.05-1.1倍倍。實(shí)際上，如有經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，應(yīng)盡量采用經(jīng)驗(yàn)數(shù)。實(shí)際上，如有經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，應(yīng)盡量采用經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，這樣可以減少選泵的工作量。據(jù)，這樣可以減少選泵的工作量。 （3）裝置（系統(tǒng)）的有效氣蝕余量）裝置（系統(tǒng)）的有效氣蝕余量 應(yīng)大于泵所需的允許氣蝕余量。對(duì)于進(jìn)口側(cè)應(yīng)大于泵所需的允許氣蝕余量。對(duì)于進(jìn)口側(cè)物料處于減壓狀態(tài)或操作溫度接近汽化條件時(shí)，物料處于減壓狀態(tài)或操作溫度接近汽化條件時(shí)，泵的氣蝕安全系數(shù)適定取較大值，如減壓塔的塔泵的氣蝕安全系數(shù)適定取較大值，如減壓塔的

57、塔壓泵，壓泵，氣蝕安全系數(shù)取大于氣蝕安全系數(shù)取大于1.3。（4）液面）液面 介質(zhì)液面高于泵中心者，應(yīng)取最低液面，介介質(zhì)液面高于泵中心者，應(yīng)取最低液面，介質(zhì)液面低于泵中心者，也應(yīng)取最低液面。質(zhì)液面低于泵中心者，也應(yīng)取最低液面。 2 2、選泵的一般程序、選泵的一般程序 （1 1）選泵前的準(zhǔn)備工作）選泵前的準(zhǔn)備工作 收集物性數(shù)據(jù)資料。收集物性數(shù)據(jù)資料。 a a、在操作條件下泵的使用參數(shù)，如溫度、壓力、流量等、在操作條件下泵的使用參數(shù)，如溫度、壓力、流量等變化情況。變化情況。 b b、輸送物料的性質(zhì)，如密度、粘度、蒸汽壓力、化學(xué)腐、輸送物料的性質(zhì)，如密度、粘度、蒸汽壓力、化學(xué)腐蝕性等。蝕性等。 c c

58、、了解泵的安裝位置及所處的環(huán)境。、了解泵的安裝位置及所處的環(huán)境。 確定泵的性能參數(shù)。確定泵的性能參數(shù)。 a a、揚(yáng)程：用、揚(yáng)程：用m m液柱表示，此項(xiàng)指標(biāo)可在泵樣本及說(shuō)明書(shū)中液柱表示，此項(xiàng)指標(biāo)可在泵樣本及說(shuō)明書(shū)中查得。查得。 b b、流量：一般以、流量：一般以m m3 3/h/h或或l/sl/s表示，此項(xiàng)指標(biāo)可在泵樣本及表示，此項(xiàng)指標(biāo)可在泵樣本及說(shuō)明書(shū)中查得。說(shuō)明書(shū)中查得。 c c、允許氣蝕余量及泵的允許吸上真空度，可在樣本及說(shuō)、允許氣蝕余量及泵的允許吸上真空度，可在樣本及說(shuō)明書(shū)中查得。明書(shū)中查得。 d d、泵效率：指有效功率與泵軸輸入功率的比值。、泵效率：指有效功率與泵軸輸入功率的比值。 （

59、2 2）選泵的步驟）選泵的步驟 根據(jù)要求確定所需送液體的流量及揚(yáng)程量。根據(jù)要求確定所需送液體的流量及揚(yáng)程量。 根據(jù)工藝要求和輸送液體物料性質(zhì)來(lái)初選泵的類(lèi)根據(jù)工藝要求和輸送液體物料性質(zhì)來(lái)初選泵的類(lèi)型。型。 a a、當(dāng)工藝要求連續(xù)化操作，流量要求均勻時(shí)，可、當(dāng)工藝要求連續(xù)化操作，流量要求均勻時(shí)，可選用選用離心泵離心泵；當(dāng)要求流量小而揚(yáng)程大時(shí)，可選用；當(dāng)要求流量小而揚(yáng)程大時(shí)，可選用往往復(fù)泵復(fù)泵；當(dāng)流量大而揚(yáng)程小時(shí)，可選用；當(dāng)流量大而揚(yáng)程小時(shí)，可選用離心泵離心泵；當(dāng)要；當(dāng)要求精確進(jìn)料時(shí)，可選用求精確進(jìn)料時(shí)，可選用比例泵比例泵。當(dāng)工藝要求間歇操。當(dāng)工藝要求間歇操作，可不考慮流量的均勻性，選用適合工藝流程

60、的作，可不考慮流量的均勻性，選用適合工藝流程的泵均可。泵均可。 b b、從輸送物料性質(zhì)考慮：輸送懸浮液時(shí)，選用隔、從輸送物料性質(zhì)考慮：輸送懸浮液時(shí)，選用隔膜式往復(fù)泵；輸送粘度大的液體、膠體溶液或糊狀膜式往復(fù)泵；輸送粘度大的液體、膠體溶液或糊狀物時(shí)，可選用齒輪泵，也可用螺桿泵或高粘度泵；物時(shí)，可選用齒輪泵，也可用螺桿泵或高粘度泵；輸送易燃易爆有機(jī)液體可用防爆電機(jī)驅(qū)動(dòng)的離心式輸送易燃易爆有機(jī)液體可用防爆電機(jī)驅(qū)動(dòng)的離心式油泵；輸送一般溶液可用任何類(lèi)型的泵。油泵；輸送一般溶液可用任何類(lèi)型的泵。 泵的類(lèi)型選定后，再根據(jù)流量及揚(yáng)程選出泵的型號(hào)，確泵的類(lèi)型選定后，再根據(jù)流量及揚(yáng)程選出泵的型號(hào)，確定材質(zhì)并確定