60m3发酵罐的设计毕业论文

密级： 科学技术学院NANCHANG UNIVERSITY COLLEGE OFSCIENCE AND TECHNOLOGY 学 士 学 位 论 文 THESIS OF BACHELOR（20* 20* 年） 题 目 60m3发酵罐的设计 学 科 部： 理工学科部 专 业： 过程装备与控制工程 班 级： 过程装备与控制工程121班 学 号： 学生姓名： 指导教师： 起讫日期： 20*年10月 - 20*年5月 科学技术学院学士学位论文原创性申明本人郑重申明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究作出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式表明。本人完全意识到本申明的法律后果由本人承担。作者签名：郝鸿飞 日期：学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权南昌大学可以将本论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于保 密 ，在 年解密后适用本授权书。不保密 。（请在以上相应方框内打“” ）作者签名：郝鸿飞 日期：导师签名： 日期：目 录摘要：Abstract：第一章 发酵罐的概况11.1 发酵罐简介11.2 气升式发酵罐的简介1第二章 气升式发酵罐的工艺设计及主体材料的选择32.1 设计条件32.2 罐体材料选择3第三章 发酵罐的结构设计和强度计算53.1 筒体的设计计算53.2 封头的设计计算7 3.3 接管、法兰、垫片和螺栓的选择93.4 内置蛇管的设计153.5 支承式支座选择和结构的设计193.6 焊接结构的设计20第四章 开孔补强设计224.1补强设计方法判断22第五章 容器强度校核255.1筒体强度校核255.2封头强度校核26第六章 SW6电算说明书28第七章 发酵罐的安装调试和维护说明书297.1产品概述297.2产品结构和特征297.3产品技术特性307.4 安装与调试307.5设备保养和维修31毕业设计总结32致 谢33摘 要60m3发酵罐的工程设计专 业：过程装备与控制工程 学 号： 学生姓名： 指导教师： 讲师摘要：近些年，伴随着发酵罐生化产品需求量的持续增加和生化技术的不断提高，对发酵罐的大型化、高效化和节能化提出了愈来愈高的要求。但由于目前大多数生物发酵产品的生产人员一般重视菌种和发酵工艺，发酵罐的系统设计没有受到人们普遍的重视，因此发酵罐的合理系统设计成为人们的关注的焦点。本论文就是在这种情况下立题的。本文首先介绍了发酵罐在国内外发展趋势和研究现状，接着对发酵罐作了简单的介绍。本文的重点是对60m发酵罐进行工艺设计和结构设计。本文是关于60m3发酵罐的设计，设计中的几个关键环节包括：罐体选材、工艺设计、结构设计，补强计算及强度校核。本文设计的主要内容：工艺设计包括设计压力，设计温度，设计储量；结构设计包括筒体与封头的结构设计，接管与接管法兰的设计、人孔、测温口、进水口、出水口、视镜、取样口、进空气口、出料口、二次蒸汽出口、移种接口、补料接口、冲视镜管口等的结构设计，支座结构设计，焊接接头设计；开孔补强计算；强度计算及校核等。 关键词：60m发酵罐；结构设计；工艺设计；补强；强度AbstractThe Engineering design of 60m fermentation tankAbstract：recent years，Along with the continuous increase of the biochemical product requirement of fermentation tank demand of the fermentation tank and the continuous improvement the biochemical tec -hnology, and the large-scale, highly efficient and energy saving for the fermentation tank is put forward more and more high demand.However, due to the current production of most of the biological fermentat -ion products of production personnel generally pay attention to bacteria and fermentation process,the s -ystem design of the fermentation tank are being ignored by people generally,So the reasonable system design of the ferm -entation tank has become the focus of peoples attention.This thesis is established un -der this situation.Firstly this paper introduces the research status and development trend of fermentation tank at home and abroad, and fermentation tanks are briefly introduced here. Then the structure design and process design of 60m fermentation tank were studied in detail.This article introduce the design of 60m fermentation tank. In the design, several key links are: material, structure design, process design, reinforcement calculation and strength check of the fermentation tank.The main contents of this paper include: the process design including the design pressure, design temperature, design reserves; The structure design including the design of the tube body and head, nozzles and nozzle flange design, manhole, Temperature measuring port,water inlet, outlet ,sight glass,air scoop, discharge hole, moving interface,feeding interface,and blunt lens nozzle. And the design of support structure, welding joint ; opening reinforcement calculation; strength calculation and checking and so on.Keywords: 60mfermentation tank; process design; structure design; strength; reinforcement第一章 发酵罐的概况第一章 发酵罐的概况1.1 发酵罐简介1.1.1发酵罐的用途随着上世纪青霉素等药物的发明，发酵技术开始在工业生产中大规模应用。发酵设备是为菌种在合适的温度，适宜的通气条件下，在液体培养基中能大量繁殖并且分泌抗生素的生化反应设备，也是设备工厂中最重要最基本的设备。发酵的目的就是让微生物大量的分泌抗生素。大规模的工业化发酵过程，以通气纯种培养为主。发酵罐是一种反应压力容器，是发酵过程中最关键的设备，其主体一般是用不锈钢板制成的圆筒，其容积一般在1m至数百m。在设计和加工过程中要特别注意结构严密与合理性，能耐受蒸汽灭菌、有一定的操作弹性、内部附件应尽量减少（避免死角）、物料和能量传递性要强，除此之外，可以进行一定量的调节以便于清洗，减少罐内发酵液的污染，适用于多种产品的生产而且减少能量消耗。因此，提高对发酵罐系统设计的认识，对我国的发酵装备向高效化、大型化和节能化方向推进具有重要意义。1.2 气升式发酵罐的简介1.2.1 发酵罐分类 目前通过纯种培养的发酵罐有自吸式发酵罐、标准式发酵罐、气升式发酵罐、喷射式叶轮发酵罐、外循环发酵罐和多孔板塔式发酵罐等。气升式发酵罐与鼓泡塔式发酵罐相似，所不同的是气升式罐含有导流筒，鼓泡塔式罐没有。导流筒内置称内循环式，外置称外循环式。内循环气升式发酵罐是以压缩空气鼓泡与罐内导流装置作用实现气液混合。有关这类罐型的功耗指标，一般是内循环气升式发酵罐功耗为35kw/m3，而机械搅拌罐的功耗为5一lOkw/m3。内循环气升式罐分为三个区域：气体上升区；液体下降区；气液分离区。进入上升区的空气被分散，上升的气泡引起液体向上流动。气泡在分离区逸出液体，液体向上的力被抵消，转而向下流动，由此导致液体循环并促进混合。导流筒的主要功能：1. 增强罐内整个液体的混合；2. 降低气泡的聚并；3. 平均了整个罐内的剪切力；这最后一条被认为是气升式罐产出高于机械搅拌罐的主要理由。1.2.2 此次论文设计内容此发酵罐的焊接结构主要设计了筒体壁厚，支座，封头，法兰，加强圈等。根据储存介质的要求来进行发酵罐的选材，本次设计的介质为液化石油气，罐体选用不锈钢S30408。根据施工现场的环境要求及罐体厚度等选择合适的焊接方法。设计的封头为标准椭圆形封头。气升式发酵罐设计的特点，应按GB150钢制压力容器进行制造、试验和验收;并接受劳动部颁发的压力容器安全技术监察规程(简称容规)的监督。发酵罐主要有筒体、封头、人孔、支座以及各种接管组成。发酵罐上设有人孔、测温口、进水口、出水口、视镜、取样口、进空气口、出料口、二次蒸汽出口、移种接口、补料接口、冲视镜管口等。3第二章 气升式发酵罐的工艺设计及主体材料的选择第2章 气升式发酵罐的工艺设计及主体材料的选择2.1 设计条件 根据题目60m发酵罐的设计，其工艺参数如下：表2-1给定的工艺参数管内冷却排管介质发酵液冷却水介质特性工作温度 150150工作压力 MPa0.20.4设计温度 150150设计压力 MPa0.20.42.1.1 设计温度根据给定的设计工艺要求，工作温度小于150，故取设计温度为：150。2.1.2 设计压力查文献5可知：当压力容器的设计文件没有给出最高允许工作压力时，则可以认为该容器的设计压力就是最高工作压力所以：P1= 0.2 MPa P2= 0.4 MPa PW1=0.2 MPa PW2=0.4 MPa2.1.3 焊接接头系数焊接接头系数是以焊接强度与母材强度之比值表示的。它与焊缝位置、焊接方法以及检验等因素有关。查资料可知不需100%无损检测，又查文献5 取焊接接头系数为0.85。2.1.4 装量系数本文中发酵罐的工作容积V0=60m，查相关文献得知，存在发泡或者沸腾的发酵罐，其装量系数=0.6-0.7，本文的装量系数取0.6。2.2 罐体材料选择查文献5 中，表5高合金钢钢板许用应力，又参考文献3，可知根据发酵液物性选择罐体材料，高合金钢有良好的耐腐蚀性，腐蚀率可达0mm/年，又根据液发酵罐的工作压力、工作温度和介质的性质可知该设备为一低压设备。故选材料时，主要考虑发酵液的清洁问题，所以可以考虑高合金钢。同时考虑材料的机械加工性能、强度、塑性指标、刚度、抗腐蚀能力等方面的性能所以储罐主体材料选择S30408。筒体机构设计为圆筒形，因为圆柱形筒体制造简单，安装内件方便，承压能力较好，且这类容器应用最广。第三章 发酵罐的结构设计和强度计算第三章 发酵罐的结构设计和强度计算3.1 筒体的设计计算3.1.1 确定筒体内直径Di 如果发酵罐的工作容积为V0，总容积为V，填充系数为，则 （3-1） 为了有效提高筒体的刚性，且从美观角度考虑，发酵罐的筒体长度与筒体内径之比（H0/Di）一般取优化值在1.72.5之间。此处取 H0/Di = 2。按公式（3-2）估算筒体内径（此处忽略封头容积）： （3-2）式中： Di 筒体内径 ，mm ； H0 筒体高度 ，mm ；由公式解得：Di =3993.6 mm ；由于罐体的设计压力较低，选择标准椭圆形封头，当DN2000mm时，椭圆封头直边高度一般取ha=40mm,标准椭圆形封头的容积按下式计算： （3-3）则发酵罐的全容积计算公式如下： （3-4）式中： V 发酵罐全容积 ，100 m ； ha 封头直边高度 ，40 mm ； Di 筒体内径 ， mm ； H0 筒体高度 ，mm ；将H0/Di = 2带入得筒体内径Di=3782mm，圆整到Di=3800mm，罐体高H0=2Di=7600mm，取H0=7500mm。按照Di=3800mm，H0=7500mm，ha=40mm重新核算全容积得V=100.28m，高径比H0/Di = 1.9737，填充系数=0.598，都符合要求。3.1.2 确定计算压力3.1.2.1 液柱静压力根据设计为立式储罐，存储液体设计压力P=0.2MPa，发酵液密度=950 kg/m3，则液体静压力计算公式： MPa (3-5)式中： 液化石油气密度 ，950 kg/m3 ； 3.1.2.2 计算压力查文献3可知：计算压力（Pc）= 设计压力（P）+ 液柱静压力（P静）又因为： （3-6） 所以液柱静压力不能忽略不计；所以Pc = P = 0.29 MPa 3.1.3 筒体壁厚设计根据介质物性，工作温度为，故取名义厚度为8mm合适。3.1.4 筒体允许最大工作压力及应力计算3.1.4.1 筒体允许最大工作压力查文献5中式（3-6）得筒体允许最大工作压力计算公式： （3-8）式中： Pw 筒体最大工作压力 ，MPa ； e 筒体有效厚度 ，7.4mm ； t 设计温度下，材料许用应力 ，103 MPa ； 焊接接头系数 ， = 0.85 ； Di 筒体内径 ，3800 mm ；将数据代入式中得：Pw = 0.34 MPa 3.1.4.2 筒体设计温度下的计算应力查文献5中式（3-3）得筒体设计温度下的计算应力公式： （3-9）式中： t 筒体设计温度下的计算应力 ，MPa ； Pc 计算压力 ，0.29 MPa ； Di 筒体内径 ，3800 mm ； e 筒体有效厚度 ，7.4 mm ；将数据代入式中得：t =74.60 MPa 查文献5可知 t 应小于或等于 t ，t = 1030.85= 87.55 ；因为 t =74.60 t = 87.55 ，所以筒体应力满足要求。3.2 封头的设计计算对于承受内压，且设计压力P=0.20MP的低压容器，根据相关文献可知本设计采用标准椭圆形封头容器。封头型号为EHA，a/b=2,K=1。封头形式球形椭圆形碟形平盖压制难度 困难容易容易容易成本高较低较高较低厚度薄适中厚厚表3-1各类封头优缺点对比3.2.1 封头的选取因为封头与筒体配套使用，且已知筒体内径Di =3800mm，所以封头公称直径取3800mm。然后查文献6可得EHA椭圆形封头型式参数如下：表3-2 EHA椭圆形封头型式参数公称直径 DN总深度 H内表面积容积V封头3800 mm990 mm16.1303 m27.6364 m3则可知： （3-10）式中： V 液化石油气储罐容积 ，100 m3 ； V封头 封头容积 ，7.6364 m3 ； Di 筒体内径 ，3800mm ； L 筒体长度 ，mm ；将数据代入公式得：L = 7475mm ，向上圆整取 L = 7500mm ； 其值在1.72.5 之间，故结构设计合理。 封头的形状及尺寸如图： 图3-1 椭圆形封头3.2.2 封头的壁厚设计为了得到较好的焊接工艺，封头材料的选择同筒体设计，故封头材料为S30408。考虑到封头在实际加工过程中会存在一定的加工减薄量，所以压制封头的钢板会略厚于制作筒体的板材，所以初选封头板材厚度为10mm，所以查文献5可得封头材料的性能参数：150条件下许用应力为t=103MPa。查文献5中式（5-1）得封头计算厚度公式： （3-11）式中： 封头计算厚度 ，mm ； Pc 计算压力 ，0.29 MPa ； Di 筒体内径 ，3800 mm ； t 设计温度下，材料许用应力 ，103 MPa ； 焊接接头系数 ， = 0.85 ； K 椭圆形封头形状系数，查文献5中，表5-1系数K值，得K=1 ；将数据代入公式得： = 6.30 mm 封头最小成型厚度同筒体壁厚：min =8 mm封头名义厚度 n：n = + C1 + C2 所以 n =6.9 mm 根据钢材标准规格，考虑下封头承受压力，封头名义厚度圆整为 n =10mm，此时t =103MPa没有变化，故取名义厚度为10mm合适。封头有效厚度 eh：eh= n - C1 - C2所以 e =9.4 mm3.2.3 封头允许最大工作压力的计算查文献5中式（5-3）得封头最大工作压力计算公式： （3-12）式中： Pw 封头最大工作压力 ，MPa ； eh 封头有效厚度 ，9.4mm ； t 设计温度下，材料许用应力 ，103MPa ； 焊接接头系数 ， = 0.85 ； Di 筒体内径 ，3800 mm ； K 椭圆形封头形状系数 ，K=1 ；将数据代入式中得：Pw = 0.43 MPa 封头允许最大工作压力大于设计压力（0.2MPa），故封头设计满足要求。3.3 接管、法兰、垫片和螺栓的选择3.3.1 接管和法兰液化石油气储罐应设置排污口，气相口，液相出口，液相进口，人孔，液位计口，温度计口，压力表口，安全阀口，回流口和放散口。接管的布置如下图： a 测温口 b1-6 进水口 c1-6 出水口 d 视镜 e 人孔 f 取样口 g 进空气口 h 出料口 i 二次蒸汽出口 j 移种接口 k 补料接口 m 冲视镜管口 图3-2接管分布图3.3.1.1 法兰的选取根据设计压力P=0.2MPa，查参考文献8中，表3.2.2各种类型法兰的密封面型式及其适用范围，选用PN10板式平焊法兰，由介质特性和使用工况以及设计要求，再查表3.2.2，选择密封面型式为突面（RF）。考虑法兰强度要求和综合经济性，并查文献8中，表4.0.1钢制管法兰用材料，法兰材料选用0Cr18Ni9。根据设计要求，可确定各管口的DN值，再由接管的公称直径DN值，查文献8中，表8.2.1-3PN10板式平焊钢制管法兰 、表3.2.5-1密封面尺寸（RF） 、表9.1.2-2焊接接头坡口宽度 、附录D中表D-3PN10法兰的质量得各法兰尺寸，图表如下：表3-3 法兰尺寸表 mm序 号名 称公称尺寸 法兰焊端管子外径B连接尺寸法兰厚度C法兰内径N法兰理论质量Kg密封面尺寸d法兰外径 D螺栓孔中心圆直径K螺栓孔直径L螺栓孔数目n螺栓ThB系列a测温口M272b1-6进水口DN5057165125184M1619592.5102c1-6出水口DN5057165125184M1619592.5102d视镜DN125133250210188M16221355.5188e人孔DN6006307807253020M274263654.5685f取样口DN253211585144M1216331.068g进空气口DN125133250210188M16221355.5188h出料口DN100108220180188M16221104.5158i二次蒸汽出口DN8089200160188M1620913.5138j移种接口DN4045150110184M1618462.088k补料接口D1214190.545m冲视镜管口DN150159285240228M20241610.7212 对应法兰结构图： 图3-3法兰结构图3.3.1.2 接管的选取接管外径的选用以B系列（公制管）为准，查参考文献5可知，接管材料选用0Cr18Ni9钢管。再查文献8得对应的管子尺寸如下表： 表3-4管子尺寸表 mm 序号名称公称直径管子外径数量管子壁厚实际外伸长度实际内伸长度a测温口M272151000b1-6进水口DN5057151000c1-6出水口DN5057151000d视镜DN125133171500e人孔DN600630161500f取样口DN2532141000g进空气口DN125133171500h出料口DN100108171500i二次蒸汽出口DN8089161000j移种接口DN4045151000k补料接口DN1518131000m冲视镜管口DN1501591915003.3.2 垫片的选择查参考文献8中，表3.3 非金属平垫片的使用条件，再根据给定的公称压力，以及法兰密封面为突面，选用石棉橡胶板垫片，最高工作温度300，紧固件型式选用六角螺栓。再查表4.0.2-2 突面法兰用RF和RF-E型垫片尺寸，得对应垫片尺寸如下表3-5。3.3.3 螺栓、螺柱的选型根据密封所需压紧力大小计算螺栓载荷，选择合适的螺柱材料。计算螺栓直径与个数，按螺纹和螺栓标准确定螺栓尺寸。查文献8中，表5.0.3 紧固件使用压力和温度范围，确定紧固件型式为全螺纹螺柱，并选择螺柱材料为0Cr18Ni9。 再根据文献8中，表5.0.6-5 PN20法兰配用螺柱长度和质量和附录A，得螺柱的长度和平垫圈尺寸如下表36表3-5垫片尺寸表 mm符号管口名称公称直径DN(mm)内径D1(mm)外径D2(mm)厚度(mm)a测温口M272b1-6进水口DN50611651.5c1-6出水口DN50611653d视镜DN1251412501.5e人孔DN6006307803f取样口DN25341151.5g进空气口DN1251412501.5h出料口DN1001152201.5i二次蒸汽出口DN80892001.5j移种接口DN40491501.5k补料接口DN1522951.5 表3-6螺栓及垫片 mm名称公称直径材料螺纹螺柱长数量总质量 kg紧固件用平垫圈 mmd1d2a0Cr18Ni9M2790114428504b1-6DN500Cr18Ni9M1685481617303c1-6DN500Cr18Ni9M1685481617303dDN1250Cr18Ni9M20110826421373eDN6000Cr18Ni9M3319020129234605fDN250Cr18Ni9M147048415282.5gDN1250Cr18Ni9M20110826421373hDN1000Cr18Ni9M1695415217303iDN800Cr18Ni9M1695415217303jDN400Cr18Ni9M148049615282.5kDN150Cr18Ni9M146547815282.53.3.4 人孔的选型3.3.4.1 人孔简介压力容器人孔是为了检查设备的内部空间以及安装和拆卸设备的内部构件。人孔主要由筒节、法兰、盖板和手柄组成。一般人孔有两个手柄。选用时应综合考虑公称压力、公称直径(人、手孔的公称压力与法兰的公称压力概念类似。公称直径则指其简节的公称直径)、工作温度以及人、手孔的结构和材料等诸方面的因素。人孔的类型很多，从是否承压来看有常压人孔和承压人孔。从人孔所用法兰类型来看，承压人孔有板式平焊法兰人孔、带颈平焊法兰人孔和带颈对焊法兰人孔，在人孔法兰与人孔盖之间的密封面，根据人孔承压的高低、介质的性质，可以采用突面、凹凸面、榫槽面或环连接面。从人孔盖的开启方式及开启后人孔盖的所处位置看，人孔又可分为回转盖人孔、垂直吊盖人孔和水平吊盖人孔三种。选择使用上有较大的灵活性。常见的人孔形状有圆形和椭圆形两种，为使操作人员在能够自由出入，圆形人孔的直径至少应为400mm，椭圆形人孔的尺寸一般为350mm450mm。3.3.4.2 人孔选型根据相关规定PN1.0MPa时可用带颈平焊法兰人孔或带颈对焊法兰人孔。容器上开设人孔规定：当Di1000时至少设一个人孔，压力容器上的开孔最好是圆形的。所以本次设计中人孔选用带颈对焊法兰人孔，设置一个人孔，开孔圆形。根据发酵罐的工作温度以及最高工作压力，人孔的标准按公称压力为10MPa等级选取，考虑到人孔盖直径较大较重，以及发酵罐的清洁，故选用S30408水平吊盖带颈平焊法兰人孔，人孔筒节轴线垂直安装。查文献9中，表2.0.2 水平吊盖带劲平焊法兰人孔材料明细表 ， 得出：人孔公称直径为600mm，突型法兰密封面，采用材料S30408。该人孔结构中有吊钩和销轴，检修时只须松开螺栓将盖板旋转一个角度，由吊钩吊住，不必将盖松取下。法兰标准号为HG 20592，垫片标准号为GB20606，法兰盖标准HG20592材料为S30408，螺柱螺母标准HG 20613，螺柱材料35CrMoA、螺母材料30CrMo 8级，吊环转臂材料Q235B，垫圈标准为GB/T95 材料100HV，螺母标准HG/T41，吊钩和环材料为Q235B，无缝钢管材料为20，支承板材料为S30408。再查文献9中，表2.0.3水平吊盖带劲平焊法兰人孔的型式尺寸，得出人孔尺寸表如下表： 表3-7水平吊盖带颈平焊法兰人孔尺寸表 mm密封面型式突面RF螺栓尺寸M2795公称压力PN 1072534螺柱数量20公称直径DN600320A435螺母数量40s6306204d36螺柱尺寸M27130D780b2832总质量kg2111筒节 2法兰 3垫片 4法兰盘 5全螺纹螺柱 6螺母 7吊环 8转臂 9垫圈 10螺母 11吊钩 12环 13无缝钢管 14支撑板 图3-4水平吊盖带颈对平焊法兰人孔3.4 内置蛇管的设计3.4.1 蛇管壁厚设计由于蛇管在发酵罐内为受压元件，可按照文献5中式（3-1）得筒体计算厚度公式计算蛇管壁厚。罐体材料为S30408，考虑到发酵液的清洁，因此，蛇管材料同罐体材料为S30408，查文献5可得：150条件下许用应力为t=103MPa。查文献1中式（3-1）得公式： （3-13）式中： 蛇管计算厚度 ，mm ； Pc 计算压力 ，0.4 MPa ； Di 发酵罐内径 ，50 mm ； t 设计温度下，材料许用应力 ，103MPa ； 焊接接头系数 ， = 1 ；将数据代入公式得： = 0.1 mm 再查文献3可知，不锈钢腐蚀很小，可取C2=0 mm，钢材厚度负偏差C1 = 0.18 mm 。筒体名义厚度 n：n = + C1 + C2 所以 n =0.28 mm 根据不锈钢标准规格，钢管厚度圆整为 n =2 mm3.4.2 内置蛇管的换热设计通常不锈钢的传热系数为：Ks=625W/，根据相关资料，发酵液温度一般为32，本设计取冷却水进口温度 tin=10，出口温度Tout=40。总传热量为Q： （3-14）对数平均温差： （3-15）式中： tF 发酵温度 ，32 ； Tin 冷却水进口温度 ，10 ； Tout 冷却水出口温度 ，40 ；将上述参数带入可得： ts=7.82发酵罐的总发热量约为： Q=4.9105W设置蛇管的传热面积为： AS=102核算总传热量Q总=4.99105W，满足传热要求。3.5 支承式支座选择和结构的设计查文献7中，此设备满足支承式支座的适用条件。3.5.1 支承式支座选型查参考文献7中，表1 容器支座型式特征，可知选取钢管制作，B型。 表3-8鞍座尺寸型式支座号垫板试用公称直径DN，mm钢管制作B1-8有800-4000 再查文献7中，表3B型支座系列参数尺寸，得出支承式支座结构图、尺寸表如下： 表3-9支承式支座结构尺寸 mm支座号支座本体允许载荷Q,kN使用容器公称直径DN高度h底 板钢 管垫 板地脚螺栓Dr支座质量kg每增加100mm高度的质量，kg支座高度上限值hmaxb1d22d33d4d5规格855038005104602642695501853030M242520124.29.31050 支承式支座结构图如下： 图3-5B型支承式支座结构图3.5.2 支承式支座载荷计算 计算储罐总重量： （3-16）式中： m1 筒体质量 ，kg ； m2 单个封头质量 ，kg ； m3 附件质量 ，kg ； m4 充液质量 ，kg ； m5 耐热层质量 ，kg ；3.5.2.1 筒体质量 m1 对于S30408，取其=7.93103kg/m3 3.5.2.2 单个封头质量 m2查文献6中，表C.2 EHA椭圆形封头质量，可知：m2 = 1232.5 kg 3.5.2.3 附件质量 m3综合安全附件表格中数据可知：m3 = 4240.7 kg 3.5.2.4 充液质量 m4a. 水压试验时： b. 工作时： 3.5.2.5 耐热层质量 m5 本台设备在常温下工作，故m5 =0 kg 综上所述，将数据代入公式3-10中，可得储罐总质量：水压试验时：m = 111511.38kg工作时： m = 106496.97 kg查文献7中式A.1得到支承式支座的实际承受载荷计算公式： （3-17）式中： Q 支座承受的载荷 ，kN ； D 支座安装尺寸 ，2520mm，对B型支座，D=Dr， ； g 重力加速度 ，取g=9.8m/s2 ； De 偏心载荷 ，0N ； H 水平力作用点至底板高度 ，4900mm ； K 不均匀系数 ，安装3个以上时，取k=0.83； m0 设备总质量（包括壳体及其附件，内部介质及保温层的质量），m0 =111511.38kg ； n 支座数量 ，取n=8； P 水平力，取Pc+0.25Pw和Pw的大值，N ； Pe 水平地震力，N； （3-18） a 地震影响系数，本设计取7度，取a=0.12 ； Pw 水平风载荷，N ； （3-19） D0 容器外径，3800mm； f i 风压高度变化系数，本设备质心高度10m取f i=1； H0 容器总高度，7500mm ； q0 10m高度处的基本风压值，550N/m2； Se 偏心距，0mm 图3-6B型支承式支座示意图计算的支座承受载荷Q=296.67kNQ=550kN,所以满足支座本体允许载荷的要求。3.6 焊接结构的设计3.6.1 焊接方式的选择压力容器各受压部件的组装大多采用焊接方式，焊缝的接头形式和坡口形式的设计直接影响到焊接的质量与容器的安全，因而必须对容器焊接接头的结构进行合理设计。焊缝系指焊件经焊接所形成的结合部分，而焊接接头是焊缝区、熔合区和热影响区的总称。焊接接头形式一般有被焊接两金属件的相互结构位置来决定，统称分为对接接头