1、 1 第一章第一章 设计方案的分析、拟定设计方案的分析、拟定 我设计的是一台 70M3 机械搅拌通风发酵罐,发酵生产红霉素。经查阅资料得知生产红霉 素的菌种有红色链霉菌、红霉素链霉菌、红色糖多孢菌，综合最适发酵温度、PH、等因素选 择红霉素链霉菌，该菌种最适发酵温度为 31，pH 为 6.67.2，培养基为发酵培养基，主要 成分为淀粉 10%、黄豆饼粉 5%、硫酸铵 0.5%、磷酸二氢钾 0.2%、碳酸钙 2%。 发酵罐主要由罐体和冷却蛇管，以及搅拌装置，传动装置,轴封装置，人孔和其它的一些 附件组成。这次设计就是要对机械搅拌通风发酵罐的几何尺寸进行计算；考虑压力，温度， 腐蚀因素，选择罐体材
2、料，确定罐体外形、罐体和封头的壁厚；根据发酵微生物产生的发酵 热、发酵罐的装液量、冷却方式等进行冷却装置的设计、计算；根据上面的一系列计算选择 适合的搅拌装置，传动装置，和人孔等一些附件的确定,完成整个装备图，完成这次设计。 这次设计包括一套图样，主要是装配图，还有一份说明书。而绘制装配图是生物工程设 备的机械设计核心内容，绘制装配图要有合理的选择基本視图，和各种表达方式，有合理的 选择比例，大小，和合理的安排幅面。说明书就是要写清楚设计的思路和步骤。 压力 P除注明外，压力均指表压力，单位用 MPa 表示。 工作压力指在正常情况下，容器顶部可能达到的最高压力。 设计压力指设定的容器顶部的最高
3、压力。它与设计温度一起作为设计载荷条件，其 值不小于工作压力。 一般在装有安全阀时 Pd=(1.051.1)Pw 当无安全阀时，Pd=(1.01.05) *1、设计压力 容器的设计压力是指相应的设计压温度下，用以确定壳体厚度的压力，其值不得小于最 高工作压力。容器的最高工作压力是指在正常操作情况下，容器顶部可能出现的最高表压力。 *2、设计温度 设计温度是指容器在正常操作情况，在相应的设计压力下设定的受压元件的金属温度 （沿元件金属截面的温度平均值） 。当元件的金属温度大于等于 0时设计温度不得低于元件 金属可能达到的最高温度，当元件金属温度低于 0时设计温度不得高于元件金属可能达到 的最低温
4、度。 表表 1-1 发酵罐主要设计条件发酵罐主要设计条件 步步 骤骤 项目及代号项目及代号 参数及结果参数及结果 备注备注 1 发酵菌种 红色链霉菌 由工艺条件确定 2 工作压力 00.1MPa 由工艺条件确定 3 设计压力 0.20.3MPa 由工艺条件确定 4 发酵温度 31 根 据 参 考 文 献 “现代工艺级 生物 学”选取 5 设计温度 温度 100140 由工艺条件确定 6 冷却方式 蛇管冷却 由工艺条件确定 7 培养基 发酵培养基，主要成分为 淀粉 10%、黄豆饼粉 5%、硫酸 铵 0.5%、磷酸二氢钾 0.2%、碳 根 据 参 考 文 献 “现代工艺级 生物 学”选取 2 酸钙
5、 2% 第二章第二章 机械通风发酵罐设计机械通风发酵罐设计 2.1 夹套反应釜的总体结构夹套反应釜的总体结构 夹套反应釜主要由搅拌容器，搅拌装置，传动装置，轴封装置，支座，人孔，工艺接管 和一些附件组成。搅拌容器分罐体和夹套两部分，主要由封头和筒 体组成，多为中、低压压力容器；搅拌装置由搅拌器和搅拌轴组成，其形式通常由工艺设计 而定；传动装置是为为带动搅拌装置设置的，主要由电机，减速器，联轴器和传动轴等组成； 轴封装置为动密封， 一般采用机械密封或填料密封；它们与支 座，人孔，工艺接管等附件一起，构成完 整的夹套反应釜。 2. 2 几何尺寸的确定几何尺寸的确定 根据工艺参数和高径比确定各部几何
6、尺寸； 高径比 H/D=1.8 初步设计：设计条件给出的是发酵罐的公 称体积。 公称体积 罐的筒身（圆柱）体积和 底封头体积之和。 1、全体积公称体积和上封头体积之和： H/D=1.73.5 Di/D=1/21/3 B/D=1/81/12 C/Di=0.81.0 S/Di=25 0 H/D=1.3 Di 搅拌叶直径 D罐体直径 0 H 罐体直筒部位高度 B 挡板宽度 ha 椭圆封头短半轴长度 S 搅拌叶间距 C 底搅拌叶至底封头高度 hb椭圆封头的直边高度 假设 H0/D=1.3，根据设计条件罐的公称体积为 70m3 由公称体积的近似公式 23 0 40.15VD HD 3 V=0.785 D2 1.3D+0.15D3=70，解得 D=3910mm ,取整为 4000mm。 H=1.8D=1.84000=7200mm 查阅文献7 ，当公称直径 DN=4000mm时，标准椭圆封头的曲面高 ha=1000mm，直边 高度 hb=50mm，总深度为 Hf=1050mm，容积 2 1 4h)
