100M3机械搅拌通风式发酵罐.docx
- 文档编号:1042998
- 上传时间:2022-10-16
- 格式:DOCX
- 页数:18
- 大小:204.04KB
100M3机械搅拌通风式发酵罐.docx
《100M3机械搅拌通风式发酵罐.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《100M3机械搅拌通风式发酵罐.docx(18页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
100M3机械搅拌通风式发酵罐
实用标准
课程设计
课程名称:
机械搅拌通风式生物反应器
学生学院:
化学工艺与技术学院专业班级:
生物工程0901学号:
200922153035学生:
桂文涛
指导教师:
忠华
2012年10月14日
文案大全
实用标准
设计任务书
设计方案的分析和拟定
工艺设计
1.反应器的总体结构设计
2.设备结构部件设计
2.1罐体的设计
2.2搅拌装置设计
2.3零部件
2.4传热面积及冷却水用量的计算
2.5冷却装置
2.6密封装置的选型设计
设计结果
设计小结
参考文献
文案大全
实用标准
100m3机械搅拌通风式生物反应器设计任务书设计者:
学号:
班级:
指导老师:
日期:
设计容:
1.设计一套机械搅拌通风式生物反应器。
2.设计参数和技术特征指标
序号
名称
指标
1
工作压力
罐
≤0.2MPa
夹套
≤0.3MPa
2
工作温度
罐
≤121℃
夹套
<150℃
3
工作介质
罐
轻微腐蚀性物料
夹套
蒸汽
4
公称容积(m3)
100
5
传热面积(m2)
100
6
搅拌器型式
弯叶涡轮
7
搅拌器转速(/rmp)
130错误!
未找到引用源。
8
搅拌轴功率
125Kw
9
罐体材料
16MnR
10
其他
四块挡板,满足全挡板条件
文案大全
实用标准
100m3机械搅拌通风式生物反应器课程设计说明书正文
一:
设计方案的分析和拟定
设计的发酵罐公称容积为100m3。
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100m3通风发酵罐的几何尺寸进行计算;考虑压力,温度,腐蚀因素,选择罐体材料,确定罐体外形、罐体和封头的壁厚;根据设计任务的传热面积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。
设计包含设计说明书和装配图二部分,装配图应包含总图和部分截面图,选用计算机辅助作图,装配图的要求按照工程制图的指标严格制作。
说明书主要是记录设计的思路和过程以及相关参考依据。
根据任务,汇总相关设计条件如下表:
项目及代号
参数及结果
备注
工作压力
0.2MPa
设计任务要求
设计压力
0.22MPa
计算
发酵温度
不高于121℃
设计任务要求
设计温度
120℃
由工艺条件确定
冷却方式
蛇管冷却
由工艺条件确定
发酵液密度
1000kg/m3
设计任务要求
装料系数
0.75
设计任务要求
工艺设计
1.反应器的总体结构设计
反应器主要由搅拌容器、搅拌装置、蛇管加热装置、传动装置、轴封装置、支座、人孔、工艺接管和一些附件组成。
搅拌容器主要由封头和筒体组成,筒体和封头的连接采用焊接焊死,选用椭圆形封头,为中低压压压力容器;搅拌装置由搅拌器和搅拌轴组成,搅拌器类型根据要求为弯叶涡轮;传动装置主要包括电机、减速器、联轴器和传动轴组成;轴封装置为双端面机械动环轴封;它们与支座、人孔、工艺接管等附件一起,构成完整的机械搅拌生物反应器。
文案大全
实用标准
2.设备结构部件设计
2.1罐体的设计
2.1.1罐体几何尺寸计算
(1)筒体径
发酵设计为圆柱椭圆封头发酵罐,材质选用不锈钢板,型号为16MnR.根据工艺参
数和高径比确定各部几何尺寸;高径比H/D=2.5,则H=2.5D
初步设计:
设计条件给出的是发酵罐的公称体积(100m3)
公称体积V0--罐的筒身(圆柱)体积和底封头体积之和全体积V--公称体积和上封头体积之和
假设H/D=2.5,根据设计条件发酵罐的公称体积为100m3,
由公称容积的近似公式V=(π/4)D2H+0.15D3,代入公式则可得
解得:
D=3.6m,
封头体积
21
V封4D(2hb6D)
全体积V0=V公+V封
查阅文献《钢制压力容器用封头》(JB/T4746-2002)标准,当公称直径D=3600mm时,标准椭圆封头的曲面高度h=900mm,直边高度hb=50mm,总深度为ha=950mm,表面积Af=14.6m2,容积Vf=6.62m3
罐筒身高:
H0=错误!
未找到引用源。
=8.5m,圆整到9m
此时:
H0/D=9000mm/3600mm=2.5,与前面的假设符合,
故可认为D=3600mm是合适的.
实际发酵罐体积:
V=π/4D2H0+2Vf=104.8m3
(2)封头规格
查《钢制压力容器用封头》(JB/T4746-2002)标准,由发酵罐工程径可得封头规格如下:
文案大全
实用标准
公称直径
曲面直度
直边高度
表面积
容积
3.6m
0.90m
0.05m
14.6㎡
6.62m
3
罐体
高度H和筒体高度H0
筒体高度H=H0+2ha=9.0+2×0.95=10.9m忽略搅拌器的体积,假设发酵液最高不超过筒体上端,则发酵罐溶液体积满足:
V‘Va错误!
未找到引用源。
式h中为筒体部分发酵液的高度,取0.75
则有h=7.07m 发酵液高度Hf=h+ha=7.07+0.95=8.02m 考虑压力,温度,腐蚀因素,选择罐体材料和封头材料,封头结构、与罐体连 接方式。 罐体和封头都使用16MnR钢为材料,封头设计为标准椭圆封头,因D>500mm, 所以采用双面缝焊接的方式与罐体连接。 2.1.2壁厚计算 (1)筒体设计厚度δd计算厚度计算式: δd=错误! 未找到引用源。 式中,Pc——计算压力,罐体最大工作压力P0=0.2MPa,取设计压力 P=0.2×1.1=0.22MPa。 装满液体时,筒体任一点静压强P=P0+错误! 未找到引用源。 gx,取x极限值, 即x=H0+ha=9+0.95=9.95m,g取9.87N/kg。 则筒体底部液柱静压强P=1000错误! 未找到引用源。 /106=0.098MPa,超过设计压力的5%,因此计算压力Pc应计算液柱静压力在,即Pc=0.22+0.098=0.318MPa; [错误! 未找到引用源。 ]t——材料在设计温度下的许用应力,根绝设计任务的要求,选 用16MnR钢,在温度低于150℃时,其许用应力为170MPa; 错误! 未找到引用源。 ——焊接接头系数,取0.85(双面对接焊,局部无损伤害);得到筒体计算厚度mm圆整为4(mm) 介于发酵液是轻微腐蚀性液体,取腐蚀浴量3.5,则设计厚度δd=7.5mm查表钢材厚度负偏C1=0.5mm,取钢材圆整量2.5mm,因此δn=10.5mm,圆整为11mm 文案大全 实用标准 常温下做水压试验,δe=5.0mm,查机械化工手册上常温下16MnR的许用应力为170MPa,屈服极限错误! 未找到引用源。 为345MPa。 PT=1.15P错误! 未找到引用源。 =0.366MPa 错误! 未找到引用源。 =155MPa 显然,错误! 未找到引用源。 <0.9错误! 未找到引用源。 ,设计符合要求。 (2)封头厚度δ封计算式: δ封=错误! 未找到引用源。 式中: K=错误! 未找到引用源。 [2+错误! 未找到引用源。 ]Y为开孔系数,取2.3计算得K≈0.93,δ封=8.1mm,取腐蚀浴量为3.5,名义厚度取12mm 2.2搅拌装置设计搅拌器的钢材选用Q235-B。 其力学性能如下: 屈服强度Reh N/mm2 抗拉强度错误! 未找到引用源。 MPa 伸长率A/% 许用应力 MPa 厚度≤16mm 厚度≤40mm 厚度≤16mm温度≤150℃ 225 375~500 26 113 2.2.1搅拌器的结构形式及安装 根据任务要求,搅拌器为后弯叶圆盘涡轮搅拌器后弯叶角度β=45°;桨叶数Z=6; 文案大全 实用标准 总直径Dj=1/3D=1.2m;桨叶宽度b=0.2Dj=0.2m; 桨叶长度l=0.25Dj=0.3m;桨叶厚度δ=0.02Dj=24mm; 圆盘直径rd=0.65Dj=0.78m;圆盘厚度δd=0.02Dj=24mm; 转速n=130/rmp 考虑到液体高度超过最佳装液高度(Hf=D1),因此采用多层搅拌器。 第一层搅拌桨距离发酵罐底C=0.85Dj=1.02m;第二层搅拌桨距离第一层搅拌桨S1=1.6Dj=1.92m;第三层搅拌桨距离第二层搅拌桨S2=1.6Dj=1.92m2.2.2搅拌器的设计功率及强度计算 搅拌器的钢材选用Q235-B。 其力学性能如下: (1)设计功率计算 第i层搅拌器设计功率计算错误! 未找到引用源。 =错误! 未找到引用源。 (KW) 式中,Ps——搅拌器的搅拌轴功率,kW; Dji——第i层搅拌器直径,mm; Σ——各层搅拌器直径错误! 未找到引用源。 之和,mm5代入数值,计算得各层搅拌器功率错误! 未找到引用源。 =41.67KW (2)强度计算弯矩: Mt=9553错误! 未找到引用源。 式中,x=0.75错误! 未找到引用源。 式中,R1表示搅拌器半径,R1=0.5Dj=600mm; R2表示叶根半径,为250mm;r=0.5rd=0.39m 因此,x=0.47m, Mt=9553错误! 未找到引用源。 =86.87(Nm) 抗弯断面模数W1: W1=错误! 未找到引用源。 =1633(mm3) 式中,错误! 未找到引用源。 表示搅拌桨叶的有效厚度;错误! 未找到引用源。 =7mm 弯曲应力错误! 未找到引用源。 =错误! 未找到引用源。 =53.2MPa<错误! 未找到引用源=170MPa 满足设计 2.2.3搅拌轴的设计: 搅拌轴的材料选择45号钢,其力学性能如下表: 技术 界面尺 δb δn δs αk HB [τ] A 文案大全 实用标准 条件 寸mm MPa MPa % J/cm2 MPa JB755-85 ≤100 588 294 15 39 162~217 30~40 118~107 >100 588 284 15 149~217 取A=118 搅拌轴的直径d错误! 未找到引用源。 A错误! 未找到引用源。 =115mm上式中,P——轴传递的额定功率,根据任务目标取125kWN——轴的转速,根据任务目标取135rpm考虑到轴上连有联轴器有孔槽以及一定的腐蚀浴度和安全系数,取搅拌轴的直径d=130mm。 由于转速<200rpm,因此不需要做搅拌轴临界转速校核。 扭转切应力校核: 错误! 未找到引用源。 =错误! 未找到引用源。 =错误! 未找到引用源=2.1(MPa)错误! 未找到引用源。 [错误! 未找到引用源。 ]因此,设计符合要求。 2.2.4轴承的设计轴承的安装选用推力滑动轴承。 取d1=130mm,因此选用代号为
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 100 M3 机械 搅拌 通风 发酵