通用式發(fā)酵罐的設計與計算

1、一、通用式發(fā)酵罐的尺寸及容積計算1. 發(fā)酵罐的尺寸比例不同容積大小的發(fā)酵罐，幾何尺寸比例在設計時已經規(guī)范化，具體設計時可根據發(fā)酵種類、廠房等條件做適當調整。通用式發(fā)酵罐的主要幾何尺寸如下圖。（1）高徑比：H0D(1.74)1。（2）攪拌器直徑：DiD。（3）相鄰兩組攪拌器的間距：S3Di。（4）下攪拌器與罐底距離：C（0.81.0）Di。（5）擋板寬度：W0.1 Di，擋板與罐壁的距離：B（）W。（6）封頭高度：hhahb，式中，對于標準橢圓形封頭，haD。當封頭公稱直徑2 m時，hb25 mm；當封頭的公稱直徑2 m時，hb40 mm。（7）液柱高度：HLH0hahb，式中，為裝料系數，一般

2、情況下，裝料高度取罐圓柱部分高度的0.7倍，極少泡沫的物料可達0.9倍，對于易產生泡沫的物料可取0.6倍。2. 發(fā)酵罐容積的計算圓柱部分容積V1：式中符號所代表含義見上圖所示，下同。橢圓形封頭的容積V2：公稱容積是指罐圓柱部分和底封頭容積之和，其值為整數，一般不計入上封頭的容積。其計算公式如下：罐的全容積V0： 如果填料高度為圓柱高度的倍，那么液柱高度為：裝料容積V：裝料系數：二、通用式發(fā)酵罐的設計與計算1. 設計內容和步驟通用式發(fā)酵罐的設計已逐漸標準化，其設計內容及構件見表6-6。表6-6 發(fā)酵罐設計內容及構件設計內容構件的選取與計算設備本體的設計筒體、封頭、罐體壓力、容積等附件的設計與選取

3、接管尺寸、法蘭、開孔及開孔補強、人孔、傳熱部件、擋板、中間軸承等攪拌裝置的設計傳動裝置、攪拌軸、聯軸器、軸承、密封裝置、攪拌器、攪拌軸的臨界轉速等設備強度及穩(wěn)定性檢驗設備重量載荷、設備地震彎矩、偏心載荷、塔體強度及穩(wěn)定性、裙座的強度、裙座與筒體對接焊縫驗算等2. 發(fā)酵罐的結構及容積的計算【例1】某廠間歇式發(fā)酵生產，每天需用發(fā)酵罐3個，發(fā)酵罐的發(fā)酵周期為80h，問需配備多少個發(fā)酵罐？根據公式N =可知：N =（個）根據生產規(guī)模和發(fā)酵水平計算每日所需發(fā)酵液的量，再根據這一數據確定發(fā)酵罐的容積。【例2】一年產5萬噸檸檬酸的發(fā)酵廠，發(fā)酵產酸水平平均為14%，提取總收率90%，年生產日期為300天，發(fā)酵

4、周期為96小時。問需要多少個發(fā)酵罐？每日的產量：m050000/300=166.7（噸）每日所需發(fā)酵液的量：VL166.7/（0.140.9）=1322.8（m3）假定發(fā)酵罐的裝液系數為85%，則每日所需發(fā)酵罐容積：V總1322.8/0.85=1556（m3）取發(fā)酵罐的公稱容積為250 m3，則每日需要6個發(fā)酵罐，發(fā)酵周期為4天，考慮放罐洗罐等輔助時間，整個周期為5天。則所需發(fā)酵罐的總數：n=56+1=31個（其中一個備用）【例3】公稱容積250m3檸檬酸發(fā)酵罐單罐的結構尺寸及容積計算。（1）公稱容積可近似為圓柱體的容積，設H02.5D，則V(/4) D2 H0 2500.785D22.5 D

5、罐直徑：D250/(0.7852.5)1/35.0（m）罐圓柱高：H0 2.5 D2.5512.5（m）（2）攪拌器直徑采用六彎葉渦輪攪拌器，攪拌器直徑為DiD/35/31.7（m）（3）罐體總高及上下封頭高由于罐直徑D2 m，hb40 mm，則封頭高：hhahbD/4hb5/40.041.3（m）罐總高：HH02h12.521.2915.1（m）（4）橢圓封頭容積0.78552 (0.045/6)17.1（m3）（5）圓柱部分容積V1(/4) D2 H00.7855212.5245（m3）（6）罐的全容積V0 V12V2245217.1279.2（m3）（7）冷卻面積發(fā)酵罐采用內部列管式蛇管

6、換熱，外部表面采用噴淋冷卻方式。按經驗值，夏天主發(fā)酵時每小時發(fā)酵液升溫t12，液體比熱容c為4 kJkg11，裝填系數為0.7。發(fā)酵液量：V（245+17.1）0.7257（m3）放出熱量：Qmct257 1050 4 121.3107（kJh1）式中，發(fā)酵液密度為1050 kgm3。采用井水或河水冷卻，進水溫度為20，出水溫度為30，醪液溫度不超過36。對數平均溫差tm為傳熱系數參考工廠測定值及設計數據，k選用4.187900 kJm2h11。故傳熱面積F為（m2）若用外淋罐壁方式輔助冷卻，效果相當50%的列管冷卻面積，現圓筒外表面面積F0為：F0DH03.14512.5196.3（m2）相當于列管面積為：196