通用式发酵罐的设计与计算

1、、通用式发酵罐的尺寸及容积计算1.发酵罐的尺寸比例不同容积大小的发酵罐，几何尺寸比例在设计时已经规范化，具体设计时可根据发酵种类、厂房等条件做适当调整。通用式发酵罐的主要几何尺寸如下图。D_翅内径D,一撒拌器直径S一相邻两狙搅持器同比W一城曲高度周柱高1度皿_泡柱高度c下珥梗拌跣弓嫌底距酉h一封头高度ht一对头短半轴高度g一封头宜边高度jr一挡板.宽度B一挡振与横壁的距惠(1)高径比：H0：D=(1.74)：1。(2)搅拌器直径：Di=1Do3(3)相邻两组搅拌器的间距：S=3Dio(4)下搅拌器与罐底距离：C=(0.81.0)Di。(5)挡板宽度：W=0.1Di,挡板与罐壁的距离：B=(11

2、)W。85(6)封头高度：h=ha+hb,式中，对于标准椭圆形封头，ha=-Do4当封头公称直径w2m时，hb=25mm；当封头的公称直径2m时，hb=40mm。(7)液柱高度：Hl=H什ha+hb,0.7倍，极少泡沫式中，刀为装料系数，一般情况下，装料高度取罐圆柱部分高度的的物料可达0.9倍，对于易产生泡沫的物料可取0.6倍。2.发酵罐容积的计算圆柱部分容积V1：二2V1=D2Ho4式中符号所代表含义见上图所示，下同。:二2丁(hb1D)6一般不计入上封头的容积。椭圆形封头的容积V2：公称容积是指罐圆柱部分和底封头容积之和，其值为整数,其计算公式如下：二一2,1_V公=V1V2=D(H0hb

3、D)46罐的全容积V。：_二_21_Vo=V12V2=DHo2(hb-D)46如果填料高度为圆柱高度的刀倍，那么液柱高度为：Hl=Hhahb装料容积V:二；1_VWV2=D2(H0hb-D)46装料系数不Vo、通用式发酵罐的设计与计算1.设计内容和步骤通用式发酵罐的设计已逐渐标准化，其设计内容及构件见表6-6。表6-6发酵罐设计内容及构件设备本体的设计筒体、封头、罐体压力、容积等附件的设计与选取接管尺寸、法兰、开孔及开孔补强、人孔、传热部件、挡板、中间轴承等传动装置、搅拌轴、联轴器、轴承、密封装置、搅拌器、搅拌轴的临界现仟衣J!LI=U汉”转速等设备强度及稳定性检验设备重量载荷、设备地震弯矩、

4、偏心载荷、塔体强度及稳定性、裙座的强度、裙座与筒体对接焊缝验算等2.发酵罐的结构及容积的计算【例1】某厂间歇式发酵生产，每天需用发酵罐3个，发酵罐的发酵周期为80h,问需配备多少个发酵罐？n根据公式N=L+1可知:24根据生产规模和发酵水平计算每日所需发酵液的量，再根据这一数据确定发酵罐的容积。例2一年产5万吨柠檬酸的发酵厂，发酵产酸水平平均为14%,提取总收率90%,年生产日期为300天，发酵周期为96小时。问需要多少个发酵罐？每日的产量：m=50000/300=166.7(吨)每日所需发酵液的量：Vl=166.7/(0.14X0.9)=1322.8(m3)假定发酵罐的装液系数为85%,则每

5、日所需发酵罐容积：3、V总=1322.8/0.85=1556(m)取发酵罐的公称容积为250m3,则每日需要6个发酵罐，发酵周期为4天，考虑放罐洗罐等辅助时间，整个周期为5天。则所需发酵罐的总数：n=5X6+1=31个(其中一个备用)【例3】公称容积250m3柠檬酸发酵罐单罐的结构尺寸及容积计算。(1)公称容积可近似为圆柱体的容积，设H0=2.5D,则V=(tt/4)D2H0=250=0.785D2X2.5D罐直径：D=250/(0.785X2.5)1/3=5.0(m)罐圆柱高：H0=2.5D=2.5X5=12.5(m)(2)搅拌器直径采用六弯叶涡轮搅拌器，搅拌器直径为Di=D/3=5/3=1

6、.7(m)(3)罐体总高及上下封头高由于罐直径D2m,hb=40mm,则封头高：h=ha+hb=D/4+hb=5/4+0.04=1.3(m)罐总高：H=Ho+2h=12.5+2X1.29=15.1(m)(4)椭圆封头容积222,.123、V2=Dhb+Dha=D(hb+D)=0.785X52(0.04+5/6)=17.1(m3)4646(5)圆柱部分容积V1=(兀/4)D2Ho=0.785X52X12.5=245(m3)(6)罐的全容积3V0=V1+2V2=245+2X17.1=279.2(m3)(7)冷却面积按经验值,装填系数刀为发酵液量:放出热量:发酵罐采用内部列管式蛇管换热，外部表面采用

7、喷淋冷却方式。夏天主发酵时每小时发酵液升温/t=12C,液体比热容c为4kJkg10.7。V=(245+17.1)X0.7=257(m3)Q=mc/t=257X1050412=1.3M07(kJh1).-、-3式中，发酵放密度p为1050kgm。采用井水或河水冷却，进水温度为20C,出水温度为30C,醪液温度不超过36Co对数平均温差/tm为InT-匕T-t2=10.2(C)(T-ti)-(T-t2)_(36-20)-(36-30)36-202.3lg36-30传热系数参考工厂测定值及设计数据，k选用4.187900kJm2h1C10故传热面积F为1.3107kAtm4.187X900X10.2=338.2(m2)若用外淋罐壁方式辅助冷却，效果相当50%的列管冷却面积，现圆筒外表面面积F0为：F0=kDH0=3.145X12.5=196.3(