制藥設備與工程設計課程設計--公稱容積30 m3纈氨酸發(fā)酵罐設計

1、<p><b>　　制藥設備與工程設計</b></p><p><b>　　課程設計</b></p><p>　　題目：公稱容積30 m3纈氨酸發(fā)酵罐設計</p><p><b>　　設計小組： </b></p><p>　　專業(yè)班級：制藥 班</p>

2、<p><b>　　設計組成員：</b></p><p><b>　　指導教師： </b></p><p><b>　　生命科學與工程學院</b></p><p><b>　　二〇一三年十二月</b></p><p><b>　　目

3、錄</b></p><p>　　一、設計任務書………………………………………………………………</p><p>　　1.1設計內容………………………………………………………………</p><p>　　1.2設計參數(shù)和技術特性指標……………………………………………………</p><p>　　1.3設計要求……………………………………

4、…………………………</p><p>　　二、概述………………………………………………………………</p><p>　　2.1設計目的………………………………………………………………</p><p>　　2.2設計思想及依據(jù)………………………………………………………………</p><p>　　2.3設計原則………………………………………………

5、………………</p><p>　　2.4發(fā)酵罐設計概述………………………………………………………………</p><p>　　三、罐體及傳熱裝置的設計………………………………………………………………</p><p>　　3.1罐體及換熱裝置的設計………………………………………………………</p><p>　　3.1.1確定罐體高徑比………………

6、………………………………………</p><p>　　3.1.2罐體容積計算…………………………………………………………</p><p>　　3.1.3管體厚度的確定………………………………………………………</p><p>　　3.1.4上封頭厚度的確定…………………………………………………………</p><p>　　3.1.5下封頭厚度的確

7、定………………………………………………………</p><p>　　3.1.6罐體壓力試驗…………………………………………………………</p><p>　　3.2夾套直徑和高度的確定………………………………………………………</p><p>　　3.3夾套材料和壁厚的確定………………………………………………………</p><p>　　3.3.1

8、夾套封頭厚度的確定……………………………………………………</p><p>　　3.3.2夾套壓力試驗………………………………………………………</p><p>　　四、攪拌裝置及附件設計………………………………………………………………</p><p>　　4.1攪拌軸計算………………………………………………………………</p><p>　　

9、4.1.1攪拌軸功率計算…………………………………………………………</p><p>　　4.1.2按扭矩計算軸的強度………………………………………………………</p><p>　　4.1.3攪拌器支撐尺寸計算………………………………………………………</p><p>　　4.2攪拌器選型及分布………………………………………………………………</p>

10、<p>　　4.2.1攪拌器基本尺寸計算………………………………………………………</p><p>　　4.2.2攪拌器結構………………………………………………………………</p><p>　　4.3擋板設置………………………………………………………………</p><p>　　五、傳動裝置設計及部分其它裝置選型設計………………………………………………<

11、;/p><p>　　5.1電動機選擇………………………………………………………………</p><p>　　5.2減速機選型………………………………………………………………</p><p>　　5.2.1 V帶設計………………………………………………………………</p><p>　　5.3聯(lián)軸器選型………………………………………………………………&

12、lt;/p><p>　　5.4密封裝置選型………………………………………………………………</p><p>　　5.5機架選型………………………………………………………………</p><p>　　5.6安裝底蓋………………………………………………………………</p><p>　　5.7凸緣法蘭選型………………………………………………………………&

13、lt;/p><p>　　5.8罐體上接管口………………………………………………………………</p><p>　　5.9人孔選型………………………………………………………………</p><p>　　5.10接管法蘭………………………………………………………………</p><p>　　5.11支座設計和計算…………………………………………………………

14、……</p><p>　　5.11.1支座選型………………………………………………………………</p><p>　　5.11.2計算總載荷…………………………………………………………</p><p>　　六、剩余其它裝置選型設計………………………………………………………………</p><p>　　6.1視鏡選型設計……………………………………

15、…………………………</p><p>　　6.2消泡裝置選型設計………………………………………………………………</p><p>　　6.3液面計設計………………………………………………………………</p><p>　　6.4無菌空氣分布管設計…………………………………………………………</p><p>　　七、設計總結……………………………

16、…………………………………</p><p>　　7.1設計組成員信息………………………………………………………………</p><p>　　7.2設計分工………………………………………………………………</p><p>　　7.3組員個人總結………………………………………………………………</p><p>　　八、公稱容積30 m3纈氨酸發(fā)酵罐

17、設計裝配圖（附圖）</p><p>　　九、參考文獻………………………………………………………………</p><p><b>　　一、設計任務書</b></p><p><b>　　1.1設計內容</b></p><p>　　公稱容積 纈氨酸發(fā)酵罐設計</p><p>　　1

18、.2建議設計參數(shù)和技術特性指標</p><p>　　取 ；裝料系數(shù) 取 ；通風管通風比（通氣速率/發(fā)酵液體積）取 發(fā)酵液密度為 ，最大粘度 ；初始水溫 .</p><p><b>　　接管建議（推薦）：</b></p><p><b>　　1.3設計要求</b></p><p>　　1.3.1

19、機械攪拌生物反應器機械計算及整體結構設計，完成設計說明書。</p><p>　　1.3.1.1進行罐體及夾套（或內部蛇管）設計計算</p><p>　　1.3.1.2進行攪拌裝置設計：攪拌器的選型設計；選擇軸承、聯(lián)軸器，罐內攪拌軸的結構設計，攪拌軸計算和校核；</p><p>　　1.3.1.3攪拌器、電機功率計算、傳動系統(tǒng)的設計計算：盡可能采用V帶傳動，進行傳動系

20、統(tǒng)方案設計；進行帶傳動設計計算； </p><p>　　1.3.1.4密封裝置的選型設計</p><p>　　1.3.1.5選擇支座形式并計算</p><p>　　1.3.1.6手孔或人孔選型</p><p>　　1.3.1.7選擇接管、管法蘭、設備法蘭</p><p>　　1.3.1.8設計機架結構</p>

21、;<p>　　1.3.1.9設計凸緣及安裝底蓋結構</p><p>　　1.3.1.10空氣分布管、視鏡的選型設計</p><p>　　1.3.2繪制攪拌式生物反應器裝配圖(3號圖紙)。</p><p><b>　　二、概述</b></p><p><b>　　2.1設計目的</b>&

22、lt;/p><p>　　本設計涉及到《化工原理》、《制藥工藝學》、《工程制圖》以及《制藥設備與工程設計》等多門課程所學知識，通過這次課程設計我們對所學各科知識有一個具體的運用機會，同時達到溫故知新的目的。在設計過程中會遇到不同的問題，需要靠組員的積極協(xié)調與配合才能保質保量的完成設計，所以此設計要求我們要在發(fā)現(xiàn)問題后積極獨立的分析問題并討論出解決問題的辦法。設計要求各組員按各自專長進行分工，已達到資源充分合理的利用。&

23、lt;/p><p>　　2.2設計思想及依據(jù)</p><p>　　本機械攪拌發(fā)酵罐的設計主要是按照指導老師給定的設計任務書進行設計，在設計過程中遇到的問題先是組員之間協(xié)商解決，若不能再與其他組成員進行交流，希望能夠盡量獨立完成這次設計。對于設備的參數(shù)選擇及選型嚴格按照《機械設計手冊》和相關參考資料進行選擇設計。</p><p><b>　　2.3設計原則<

24、;/b></p><p>　　本設計中遵循“邊算、邊選、邊改，最后繪圖”的原則，設備參數(shù)選擇及選型多從生產要求出發(fā)考慮經濟效益進行選擇，已達到經濟高效的生產目的。</p><p>　　2.4發(fā)酵罐設計概述</p><p>　　發(fā)酵罐是用于培養(yǎng)微生物或細胞的封閉容器或生物反應裝置。因材料、大小和形狀的差異，發(fā)酵罐有很多種類，可用于研究、分析和生產。</p&

25、gt;<p>　　本纈氨酸發(fā)酵罐的設計根據(jù)工藝要求并考慮制造、安裝、維護檢修的方便，需要確定換熱裝置、傳熱裝置、攪拌裝置和其他附件的參數(shù)和型號。由設計題目，我組設計的纈氨酸發(fā)酵罐總容積 ，裝料量約 ，總高度約 ，罐體公稱直徑 。采用夾套換熱器、 帶減速器、直葉渦輪圓盤式攪拌器，聯(lián)軸器設計在罐體內部，還包括接管、支座、軸封、法蘭、安裝底座、人孔、試鏡、液面計、消泡器等附件。</p><p>　　三、罐

26、體及換熱裝置的設計</p><p>　　3.1罐體及封頭幾何尺寸計算</p><p>　　圖1 罐體結構簡圖</p><p>　　圖中： 罐直筒部分高度， ；</p><p><b>　　罐直徑， ;</b></p><p><b>　　攪拌器直徑， ；</b></p

27、><p>　　攪拌器槳距離罐底距離， ；</p><p>　　多個攪拌槳時的槳距， ；</p><p>　　選取標準橢圓形封頭，封頭的公稱直徑與筒體相同，結構如圖：</p><p><b>　　圖2 封頭結構</b></p><p>　　3.1.1確定罐體高徑比</p><p&g

28、t;　　表 1 幾種攪拌釜的長徑比值</p><p>　　對于機械攪拌發(fā)酵罐，這里取高徑比為 </p><p>　　3.1.2罐體容積計算</p><p>　　已知公稱容積 ，選取高徑比 </p><p>　　罐體內徑： ，圓整取公稱直徑 </p><p>　　查手冊得， 的標準橢圓形封頭曲面高 ，直邊高度 ，封

29、頭容積 ，表面積 ，查手冊得一米高筒體容積 ，表面積 </p><p><b>　　計算筒高：</b></p><p><b>　　筒體高度圓整得 </b></p><p>　　由計算結果得實際高徑比 </p><p>　　復核結果與選取高徑比相同，滿足要求。</p><p&g

30、t;　　3.1.2.1全容積：罐的圓柱體部分體積和上下封頭體積之和</p><p><b>　　即： </b></p><p>　　3.1.2.2公稱容積：罐的圓柱體部分體積和下封頭的體積之和（取整數(shù)）</p><p><b>　　即： </b></p><p>　　3.1.2.3設備總容積：

31、 </p><p>　　裝料量： （裝料量系數(shù) ）</p><p>　　傳熱面積： （傳熱面積按 裝料量計算）</p><p>　　3.1.3筒體厚度的確定</p><p>　　3.1.3.1設計要求</p><p>　　罐內壓力 ；夾套或蛇管壓力 ；工作溫度:罐內小于或等于 ，蛇管或夾套小于或等于

32、；工作介質：罐內輕微腐蝕性，蛇管或夾套蒸汽；攪拌器轉速 ，物料密度 </p><p>　　3.1.3.2筒體厚度計算</p><p>　　選用 鋼材，查表得 鋼 ，厚度 ，設計溫度 的許應力為 。</p><p>　　選取筒內設計壓力 ，同時需判斷是否考慮液體靜壓力</p><p>　　，超過設計壓力的 ，應計算在設計壓力內</p>

33、;<p>　　筒體的焊縫采用單面對接焊縫，幾部無損傷，焊縫系數(shù) </p><p>　　設鋼板厚度 ，則取負偏差 ，雙面腐蝕度 </p><p><b>　　所以 </b></p><p>　　考慮安全裕量，并參考筒體容積、面積和質量的關系，取筒體厚度 </p><p>　　3.1.4上封頭厚度的確定<

34、/p><p>　　在上封頭厚度計算公式中，對標準橢圓形封頭 </p><p>　　根據(jù)容器最小壁厚的規(guī)定，其最小壁厚不應小于 ，腐蝕裕量另加，負偏差 上封頭外面無夾套，所以無物料腐蝕， 所以上上封頭的設計厚度為：</p><p>　　為了便于制造，上封頭與筒體設計為相同厚度，即： </p><p>　　3.1.5下封頭厚度的確定</p>

35、;<p>　　據(jù)公稱直徑查相應標準橢圓形封頭的參數(shù)得：</p><p>　　曲面高度： ，直面高度： </p><p>　　所以下封頭裝液的高度： </p><p>　　，超過設計壓力的 ，應計算在設計壓力內，故 </p><p>　　取負偏差 ，雙面腐蝕度 ， </p><p><b>　　下

36、封頭設計厚度為：</b></p><p>　　為了便于制造，下封頭與筒體設計為相同厚度，即： </p><p>　　3.1.6罐體壓力試驗</p><p>　　采用水壓試驗，試驗壓力公式：</p><p>　　屈服點強度 ，所以 </p><p>　　得到 ，所以壓力試驗強度足夠</p>&l

37、t;p>　　3.2夾套直徑和高度的確定</p><p><b>　　表 2</b></p><p>　　對于筒體內徑 ，在 范圍內</p><p>　　夾套內徑 ，符合壓力容器公稱直徑</p><p>　　查手冊得： 的標準橢圓形封頭的封頭容積 ，表面積 ，一米高筒體容積 ，表面積 </p><

38、p>　　根據(jù)夾套內徑計算夾套高度：</p><p>　　夾套高度不得低于料液高度，為保證安全，選取夾套高度 </p><p><b>　　驗算夾套傳熱面積：</b></p><p><b>　　符合設計要求</b></p><p>　　3.3夾套材料和壁厚的確定</p><

39、p>　　為便于制造，同樣選取 為夾套材料</p><p>　　查表得：厚度在 罐內溫度 的許應力 ，選取夾套設計壓力 ，焊接系數(shù) ，取負偏差 ，單面腐蝕取腐蝕裕量 ，所以 </p><p>　　考慮安全裕量，選取夾套厚度 </p><p>　　3.3.1夾套封頭厚度的確定</p><p>　　采用標準橢圓形封頭，壁厚附加量取 </

40、p><p>　　取夾套的筒體和封頭的壁厚均為 </p><p>　　3.3.2夾套壓力試驗</p><p>　　采用水壓試驗，試驗壓力公式：</p><p>　　屈服點強度 ，所以 </p><p>　　得到 ，所以壓力試驗強度足夠</p><p>　　四、攪拌裝置及附件設計</p>

41、<p><b>　　4.1攪拌軸計算</b></p><p>　　4.1.1攪拌軸功率計算</p><p>　　由于設計攪拌發(fā)酵罐，攪拌器既要有較強剪切力，又要有較大的流體循環(huán)特性，渦輪式適于攪拌多種物料，尤其對中等粘度液體特別有效；混合生產能力較高，能量消耗少，攪拌效率較高；有較高的局部剪切效應；容易清洗和造價較高。渦輪式攪拌機常用于制備低粘度的乳濁液、懸

42、浮液和固體溶液。所以選用直葉圓盤渦輪式攪拌器。當高徑比小于 時一般采用單層攪拌器，此后每多 倍，就加一層攪拌器,由于 ，則攪拌器層數(shù)取 </p><p>　　已知 ，一般 ,取 </p><p>　　下層攪拌器與罐底的距離高度 ，取 </p><p><b>　　所以 </b></p><p>　　兩攪拌器之間的間距 ，

43、取 </p><p>　　為避免攪拌器工作時產生漩渦，應使攪拌器暴露在空氣中，第一個攪拌器距離料液液面的高度不小于攪拌器外徑的1.5倍，所以 ，圓整取 </p><p>　　由于 ， ，料液濃度 ，料液粘度 ，則</p><p>　　所以，料液流動狀態(tài)為湍流</p><p><b>　　攪拌功率計算：</b></p

44、><p>　　表3 湍流時各攪拌的功率準數(shù)</p><p>　　氨基酸發(fā)酵攪拌過程為固體有機物懸浮，所以攪拌功率系數(shù)取 </p><p>　　對于多層攪拌器來說，其功率用下列公式計算</p><p>　　式中 為攪拌層數(shù)，故 </p><p>　　4.1.2按扭矩計算軸的強度</p><p>　　

45、攪拌軸材料采用45鋼，45鋼的許用應力 ，計算系數(shù) ，則攪拌軸直徑估算</p><p>　　考慮到鍵槽和腐蝕取裕量 ，取 </p><p>　　4.1.3攪拌器支撐尺寸</p><p><b>　　圖3 攪拌軸結構</b></p><p>　　根據(jù)經驗軸的懸臂 、軸徑 和兩軸承間距 應滿足系列關系：</p>

46、<p><b>　　， </b></p><p>　　根據(jù) ， ，所以 ,則取 </p><p><b>　　取 ，所以 </b></p><p>　　由于攪拌軸較長，故在底部增加一個底軸承。</p><p>　　4.2攪拌器選型及分布</p><p>　　4.

47、2.1攪拌器基本尺寸設計</p><p>　　由于漿徑 ，所以采用兩葉可拆的圓盤式渦輪，根據(jù)直葉圓盤渦輪式攪拌器，槳徑：槳長：槳寬 </p><p><b>　　則 ， </b></p><p>　　圓盤直徑一般取漿徑 ,所以圓盤直徑 </p><p>　　為保持一定的剛性及支持周邊的槳葉，取圓盤厚度為 </p&g

48、t;<p>　　4.2.2攪拌器結構</p><p>　　圖4 直葉圓盤攪拌器結構</p><p><b>　　4.3擋板設置</b></p><p>　　由于釜內物質粘度不大，選擇把擋板裝在壁上，擋板類型選擇 型，擋板數(shù)量 ，擋板材料選取 材料。</p><p><b>　　擋板寬度 ，取 &l

49、t;/b></p><p>　　擋板與筒體壁的縫隙 </p><p>　　擋板高度應由罐底起至設計液面高度為止，由 ，</p><p><b>　　取整得擋板高度 </b></p><p><b>　　五、傳動裝置的設計</b></p><p>　　攪拌釜的傳動裝置一般

50、包括：電動機、減速器、聯(lián)軸器、機架及傳動軸。電動機經減速器將轉速降低，再通過聯(lián)軸器帶動攪拌軸旋轉，從而帶動攪拌器轉動。整個傳動裝置連同機架及軸封裝置都安裝在底座上。</p><p><b>　　圖5</b></p><p>　　5.1 電動機的選擇</p><p><b>　　表4</b></p><p

51、>　　電動機用 帶傳動，由上表選擇傳動系統(tǒng)的效率 </p><p><b>　　電動機功率：</b></p><p>　　公式中： 為電機功率， ；</p><p>　　為攪拌所需的軸功率， ；</p><p>　　為軸封摩擦損失功率,一般為 的1%， ；</p><p>　　為傳動系統(tǒng)的效

52、率，取</p><p>　　攪拌所需要的軸功率 </p><p><b>　　軸封摩擦損失功率 </b></p><p><b>　　電動機功率:</b></p><p>　　由上表得選擇電動機型號為： </p><p>　　即：電動機按 型安裝，功率為 ，電機同步轉速 ，

53、滿載轉速 </p><p>　　表5 電動機安裝代號</p><p><b>　　圖6 電動機結構</b></p><p><b>　　單位： </b></p><p>　　表6 電動機安裝及外形尺寸</p><p><b>　　5.2減速機選型</b&

54、gt;</p><p>　　根據(jù)電機的功率 ，攪拌轉速 ，傳動比 ，所以選擇帶傳動減速器</p><p>　　帶減速器的特點具有結構簡單，制造方便，價格低廉，能防止過載，噪音小。但不適用于防爆場合。傳動帶按照截面形狀可分為：平帶、 形帶（又稱三角帶）、圓形帶等類型。普通V形帶的工作面是兩側面，與平帶相比，由于截面的楔形效應，其摩擦力較大，所以能傳遞較大的功率。普通Ｖ形帶無接頭，傳動平穩(wěn)，應

55、用最廣泛。由于設計的電動功率小于 ，傳動比 ，故本設計采用普通 形帶傳動。</p><p>　　帶傳動設計和計算主要內容：帶的選型、根數(shù)、長度、帶輪直徑、中心距及帶輪的結構尺寸等。</p><p><b>　　5.2.1V帶設計</b></p><p><b>　　圖7 帶傳動組成</b></p><

56、p>　　5.2.1.1傳動額定功率 ： （電動機 ）</p><p>　　5.2.1.2小皮帶輪轉速 ： </p><p>　　5.2.1.3大皮帶輪轉速 ： </p><p>　　5.2.1.4工況系數(shù)選擇</p><p><b>　　表7</b></p><p>　　根據(jù)上表，由于是液體

57、攪拌機，生產時工作時長大于 ，載荷幾乎無變動，所以工況系數(shù)選擇 </p><p>　　5.2.1.5設計功率 ：</p><p>　　5.2.1.6 帶型號選擇</p><p><b>　　表8</b></p><p>　　根據(jù)上表，由設計功率 和小帶輪轉速 決定選擇B型</p><p>　　5.

58、2.1.7速度比 ：</p><p>　　5.2.1.8小皮帶輪計算直徑 </p><p>　　由表初選 ，驗算帶速:</p><p>　　所以不符合要求，應重新選帶</p><p><b>　　選帶 </b></p><p>　　5.2.1.9驗算帶速 ：</p><p&g

59、t;　　通常V型帶的帶速 ，所以 符合要求</p><p>　　5.2.1.10滑動率 ：對于V形帶 ，本設計選取 </p><p>　　5.2.1.11大皮帶輪計算直徑 ：</p><p><b>　　圓整取 </b></p><p>　　5.2.1.12初定中心距 ：</p><p>　　因為

60、 ，經計算初定 </p><p>　　5.2.1.13帶的基準長度 ：</p><p><b>　　查手冊，圓整后取 </b></p><p>　　5.2.1.14初定中心距 ：</p><p>　　安裝V帶時所需要的最小中心距 和最大中心距 計算</p><p>　　5.2.1.15小皮帶輪包角

61、 ：</p><p><b>　　，符合要求</b></p><p>　　5.2.1.16單根V帶額定功率 ：</p><p><b>　　查手冊得， </b></p><p>　　5.2.1.17 時，單根V帶額定功率增量 ：</p><p><b>　　查手冊

62、得， </b></p><p>　　5.2.1.18包角修正系數(shù) </p><p>　　查手冊得，包角修正系數(shù) </p><p>　　5.2.1.19帶長修正系數(shù) ：</p><p>　　查手冊得，帶長修正系數(shù) </p><p>　　5.2.1.20V帶根數(shù) ：</p><p>&l

63、t;b>　　取整得 </b></p><p><b>　　，所以符合要求</b></p><p><b>　　5.3聯(lián)軸器選型</b></p><p>　　選擇聯(lián)軸器時主要考慮以下幾個方面：載荷的大小及性質，軸轉速的高低，兩軸相對位移的大小及性質，工作環(huán)境，裝拆、調整維護要求及價格等。對載荷平穩(wěn)的低速軸，

64、如兩軸對中精確，軸本身剛度較好時，可選用剛性聯(lián)軸器。本設計根據(jù)要求選擇立式夾殼聯(lián)軸器 </p><p>　　圖8 立式夾殼聯(lián)軸器 結構圖</p><p>　　由于攪拌軸的軸徑 ，所以選擇軸徑為 的聯(lián)軸器，手冊可得所選聯(lián)軸器 和聯(lián)軸節(jié) 主要結構尺寸參數(shù)：</p><p><b>　　單位： </b></p><p>　　

65、表9 聯(lián)軸器結構尺寸</p><p><b>　　驗算聯(lián)軸器的扭矩：</b></p><p>　　查手冊得,工況系數(shù) </p><p>　　對聯(lián)軸器計算名義扭矩：</p><p><b>　　確定計算扭矩：</b></p><p><b>　　符合要求</b

66、></p><p><b>　　5.4密封裝置選型</b></p><p>　　密封裝置有填料函密封和機械密封，一般采用機械密封。機械密封分為平衡型和非平衡型兩大類，常用的機械密封裝置已有標準系列，可根據(jù)軸徑等要求直接選用。軸封是攪拌軸與機架間的密封裝置，本設計選擇機械密封。機械密封的密封性能良好，摩擦功率損失小，對軸的磨損輕微，工作狀態(tài)穩(wěn)定，維修周期長，能滿足

67、多種特殊工藝條件的需要。選擇軸徑為 的202型標準機械密封</p><p>　　圖9 202型標準機械密封結構</p><p><b>　　單位： </b></p><p>　　表10 機械密封結構尺寸</p><p><b>　　5.5機架選型</b></p><p>

68、　　機架是安放加速器用的，它與減速器底座尺寸相匹配。標準機架有無支點機架、單支點機架和雙支點機架。本設計中選用的V帶減速器直徑較小的齒輪連接在傳動機軸上，較大的選用單點無支點機架。由于罐體封頭為橢圓型，選擇Ⅰ型底面螺孔布置。由于聯(lián)軸器的 ，所選擇得機架的內徑應大于 ，考慮到空間和成本，選擇公稱直徑為 的WJ型機架 。</p><p>　　圖10 WJ型無支點機架</p><p><

69、b>　　單位： </b></p><p><b>　　表11 機架尺寸</b></p><p><b>　　5.6安裝底蓋</b></p><p>　　安裝底蓋采用螺栓等緊固件，上與機架相連，下與凸緣法蘭連接，是整個攪拌傳動裝置與容器連接的主要連接件。安裝底蓋的公稱直徑與機架公稱直徑相同，機架公稱直徑 ，

70、所以安裝底蓋公稱直徑 </p><p>　　圖11 RS和LRS型安裝底蓋</p><p><b>　　單位： </b></p><p>　　表12 安裝底蓋尺寸</p><p><b>　　5.7凸緣法蘭選型</b></p><p>　　型突面凸緣法蘭較 型凹面凸緣法蘭

71、與安裝底盤能更緊密的結合，更合理的配合，所以本設計選擇 型突面凸緣法蘭。安裝底蓋公稱直徑 ，所以對應的 型突面凸緣法蘭的公稱直徑也為 。</p><p>　　圖12 R型突面凸緣法蘭結構</p><p>　　表13 凸緣法蘭尺寸</p><p><b>　　5.8罐體上接管口</b></p><p>　　進料口接管伸

72、入設備內部并制成 斜口可避免物料沿罐體內壁流動，減少料液對壁面的磨損和腐蝕。本設計選用如圖所示進料管結構，進料管插入液面 ，以減少沖擊液面而產生泡沫，管上部液面以上分開 小孔，以防料液虹吸。</p><p>　　出料管有上出料（壓料管）和下出料兩種，當罐體壁溫度與夾套壁溫度相等時采用如圖所示出料管結構</p><p><b>　　進料口</b></p>

73、<p><b>　　出料口</b></p><p><b>　　圖13 接管圖</b></p><p>　　儀表的接管和罐體的安裝都用插入式，處于常低壓條件下采用單面或雙面角焊接，否則采用開坡口的單面或雙面焊。溫度計應深入料液中，由于受到料液的沖擊，常采用多層套管加強保護。</p><p><b>　

74、　5.9人孔選型</b></p><p>　　罐體直徑大于 可開設人孔，若直徑較小則應開設手孔。因為設備的直徑大于 ，所以選擇開設人孔。又圓形人孔制造比較方便，所以選擇圓形人孔。設計技術要求人孔直徑 ，滿足容器直徑 的要求，但因手冊建議括號中公稱直徑盡量不采用，所以改選直徑為 人孔，同時，也滿足 。</p><p>　　公稱壓力 ，公稱直徑 ， 型蓋軸耳，采用 型密封面，其中墊

75、片采用石棉橡膠板墊的回轉蓋帶頸平焊法蘭人孔</p><p>　　圖14 回轉蓋帶頸平焊法蘭人孔結構圖</p><p><b>　　單位：mm</b></p><p>　　表14 人孔尺寸表</p><p><b>　　5.10接管法蘭</b></p><p>　　據(jù)手冊法

76、蘭選用 突面板式平焊鋼制管法蘭</p><p>　　圖15 突面板式平焊鋼制管法蘭結構</p><p>　　根據(jù)設計任務書結合手冊上突面板式平焊鋼制管法蘭理論尺寸對實際設計接管尺寸進行合理調整得到：</p><p><b>　　單位： </b></p><p><b>　　表15</b></

77、p><p><b>　　單位： </b></p><p>　　表16 接管法蘭尺寸</p><p>　　5.11支座設計和計算</p><p>　　5.11.1支座選型</p><p>　　最常用的支座為耳式支座 ，分為 型和 型兩種。當設備需要保溫或直接支承在樓板上時，選 型，故本設計選 型。&l

78、t;/p><p>　　圖16 A型耳式支座結構</p><p>　　5.11.2計算總載荷</p><p>　　5.11.2.1料液總重量</p><p>　　5.11.2.2設備總重量</p><p>　　查手冊得：厚度為 的筒體1米高筒節(jié)鋼板理論質量 ，筒高 重力加速度 ，所以筒體重量：</p><

79、;p>　　查手冊得：直徑為 且厚度為 ，曲邊高度 ，直邊高度 的橢圓形封頭質量 ，所以封頭重量：</p><p><b>　　所以，罐體重量：</b></p><p>　　夾套高度 ，厚度 ,夾套外徑 ， 鋼的密度 ，冷凝水密度 所以夾套重量：</p><p><b>　　冷凝水重量</b></p>&

80、lt;p>　　其余部件的重量較小，可以忽略不計，所以設計的機械攪拌發(fā)酵罐設備總重量:</p><p>　　加滿料液后發(fā)酵罐的總重量：</p><p>　　5.11.2.3支座選型</p><p>　　每臺攪拌罐常用4個支座，但作承重計算時，考慮到安裝誤差造成的受力情況變壞，應按兩個支座計算。如果不考慮動載荷，支座承受的總重量為設備的總重量及工作介質及冷卻介質的

81、總重量之和。</p><p>　　按兩個支座計算允許載荷：</p><p>　　所選支座的允許載荷應大于計算允許載荷，所以選擇允許載荷為 的支座</p><p><b>　　單位： </b></p><p>　　表17 型耳式支座主要尺寸</p><p>　　六、其他裝置選型設計</p

82、><p><b>　　6.1視鏡選型設計</b></p><p>　　視鏡主要用來觀察攪拌罐內物料混合情況，也可作液面指示鏡。根據(jù)HG/T 21575-94選擇帶燈有頸視鏡尺寸</p><p>　　圖17 帶燈有頸視鏡結構</p><p>　　表18 帶燈有頸視鏡尺寸</p><p>　　6.2消

83、泡裝置選型設計</p><p>　　常用的機械消泡裝置分為罐內消泡裝置和罐外消泡裝置。本設計是設計一個攪拌發(fā)酵罐選用罐內消泡裝置。</p><p>　　最簡單的是在攪拌軸上加上一個消泡漿，通過轉動產生的剪切力打碎泡沫，也有利用泡沫旋轉產生的離心力破泡的形式。裝置結構主要有耙式，旋轉圓板式，沖擊反射式等。</p><p><b>　　常用消泡裝置介紹：<

84、;/b></p><p>　　耙式消泡槳，固定在攪拌軸上，安裝在液面略上部位，隨攪拌軸一起轉動，利用耙齒將泡沫打碎，消泡效果有限，輔助消泡，與消泡劑配合使用。</p><p>　　旋轉圓板式消泡裝置，在發(fā)酵罐內的氣相中，與發(fā)酵液面保持平行。圓板旋轉的同時將槽內發(fā)酵液注入圓板的中央，通過離心力將破碎成微小泡沫散向槽壁，達到消泡的目的。但需要動力裝置，本著節(jié)約能量的原則本設計不選用此種消

85、泡裝置。</p><p>　　變徑孔式消泡槳，消泡槳安裝在發(fā)酵液液面略上的攪拌軸上，依靠原來電機提供動力，變徑孔氏消泡槳主要是依靠泡沫通過變徑時所產生的壓力變化以及轉動時所產生的剪切力來消除泡沫。</p><p>　　此種消泡裝置節(jié)省能源，消泡效果較好，適用于本次所設計的裝置。</p><p><b>　　圖18</b></p>

86、<p><b>　　6.3液面計設計</b></p><p>　　液面計是用來觀察設備內部液面位置的裝置。常見的液面計有板式液面計、玻璃管液面計、浮子式液面計、和磁性液面計4種類型，尤其以玻璃管液面計最為常用。液面計結構有多種型式，其中部分已經標準化，最常用的是玻璃管液面計、玻璃板液面計等。</p><p>　　其中玻璃板液位計具有讀書清析、直觀、可靠、結構

87、簡單、維修方便、經久耐用的特點，所以本次設計選用玻璃板液面計。其中T型液面計適用于公稱壓力2.5及6.3的情況，R型適用于公稱壓力4.0的情況，S型適用于常壓及公稱壓力為0.6的情況。所以本次選用S型S0.6-ⅢQ由碳鋼Ⅲ制成的玻璃板式液面計。</p><p><b>　　圖19</b></p><p>　　6.4無菌空氣分布管設計</p><p&

88、gt;　　無菌空氣分布管采用空氣分布裝置，其作用是吹入無菌空氣，使空氣分布均勻。采用單管裝置，單管裝置簡單實用，單次通入量大。</p><p>　　因為培養(yǎng)液體積為 ，通風管通風比（通氣/發(fā)酵液體積）取 ，本設計取0.2</p><p><b>　　則計算空氣流量： </b></p><p>　　計算壓縮空氣流量：</p>&l

89、t;p>　　通風管中壓縮空氣流速為 ，則管徑</p><p><b>　　選用 的無縫鋼管</b></p><p><b>　　七、設計總結</b></p><p>　　7.1設計組成員信息（按學號先后排序）</p><p><b>　　表19</b></p>

90、<p><b>　　7.2設計分工</b></p><p><b>　　表20</b></p><p><b>　　7.3組員個人總結</b></p><p>　　八、公稱容積30 m3纈氨酸發(fā)酵罐設計裝配圖（附圖）</p><p><b>　　九、參考