发酵罐毕业设计说明书

1、精选优质文档-倾情为你奉上摘 要发酵罐是化工生产中实现化学反应的主要设备。其作用：使物料混合均匀；使气体在液相中很好分散；使固体颗粒在液相中均匀悬浮；使不均匀的另一液相均匀悬浮或充分乳化。目前已广泛地用于制药、味精、酶制、食品行业等。它的主要组成部分包括釜体、搅拌装置、传热装置、轴封装置。还根据需要加其他的附件，如装焊人孔、手孔和各种接管(为了便于检修内件及加料、排料)，安装温度计、压力表、视镜、安全泄放装置(为了操作过程中有效地监视和控制物料的温度、压力)等。釜体是由简体和两个封头组成，它的作用是为物料进行化学反应提供一定的空间。搅拌装置是由传动装置，搅拌轴和搅拌器组成，它的作用是参加反应的

2、各种物料均匀混合，使物料很好地接触而加速化学反应的进行。搅拌装置可以分为非潜水型(仅驱动机和减速机及传动系统露在液体外面和潜水型(从驱动机至搅拌器全部潜入液体内)两种类型。传热装置是在釜体内部设置蛇管或在釜体外部设置夹套，它的作用是使控制物料温度在反应所需要范围之内。本发酵罐的设计容积是63立方米，属于大型罐设计，采用蛇管传热，三级搅拌。关键词：搅拌罐；搅拌器；釜体；传热装置；轴封装置；人孔AbstractFermentation is a chemical reaction to achieve the production of major equipment. Its role is:t

3、o mixed materials; the gas is well dispersed in the liquid phase; making uniform solid particles suspended in liquid;souneven suspension or other liquid emulsified in uniform。For the uniform reaction, now is widely used in pharmaceutical, monosodium glutamate, enzyme system and food industries. Its

4、main components include the reactor body, mixing equipment, heat transfer equipment and seal device. Also add other accessories needed, such as assembly and welding manhole, hand hole and all over (in pieces for ease of maintenance and feeding, nesting), install thermometers, pressure gauges, mirror

5、s, safety relief device (for operation effectively monitor and control the material temperature, pressure) and so on. Mixing device is a gear, shaft and agitator stirring composition, its role is to participate in a variety of materials, reaction mixed evenly, so that good contact material to accele

6、rate the chemical reaction. Mixing devices can be divided into non-diving type (only driven machines and gear and transmission system disclosed in the liquid outside and dive type (from the driving machine to sneak into a liquid blender all) types. Heat transfer device is set in the interior of reac

7、tor body coil or external tank set up in the jacket, its role is to control the materials needed in the reaction temperature range. The design of the fermentation tank volume is 63 cubic meters,and this is a large tank design with coil heat transfer and three mixings. Key words: mixing tank；mixer；ke

8、ttle body；heat transfer equipment；seal device；manhole.专心-专注-专业目 录前 言青霉素是人类历史上发现的第一种抗生素，由于其功效显著，因此无论在生产还是在应用方面都受到广泛重视。特别是在生产方面，因为其既涉及生物的生长，又涉及化工过程，生产中既要考虑生物生长的适应性、稳定性和倾向性，又要在生物所能承受的情况下大力提高产率，因此对于工程学生来说，青霉素发酵的实习与实践无疑是一次绝佳的工程体验。 发酵罐是一种对物料进行机械搅拌与发酵的设备。该设备采用内循环方式，用搅拌桨分散和打碎气泡，它溶氧速率高,混合效果好。罐体采用SUS304或316L进

9、口不锈钢，罐内配有自动喷淋清洗机头，确保生产过程符合GMP要求。同时，发酵罐是现代微生物发酵技术的象征，它是微生物在发酵过程中生长、繁殖和形成产品的外部环境装置，它取代了传统的发酵容器：培养瓶、酱缸和酒窖，它能实现大规模的生产，最大限度地利用原料和设备，获得高产量和高效率。发酵罐的优点在于，它能进行严格的灭菌，通入空气，提供良好的发酵环境，能实施搅拌、震荡等促进微生物生长的措施；能对温度、压力、空气流量实行自动控制，能通过各种生物传感器了解发酵罐内的菌体浓度、营养成份等，并用电脑随时调节发酵进程。概 论1、发酵罐的特点必须具备足够的强度、密封性、耐蚀性及稳定性。2、发酵罐的工作要求作为反应釜，

10、要求清洁卫生、反应过程能保持恒定的温度，以利于发酵菌很好地进行发酵。同时搅拌器使物料混合均匀、加快反应速度、缩短发酵周期、强化传热，将发酵过程中产生的热量及时带走，保证反应正常进行。3、发酵罐的设计依据发酵罐的容积、最大工作压力、工作温度、工作介质及腐蚀情况、传热面积、搅拌形式、转速及功率、配装那些管口等工艺要求。4、酵罐的设计要求设计严格按照钢制压力容器的规定选材、设计、制造、检验、验收。同时力求经济、合理，从选材、制造各环节来省材。5、酵罐的设计步骤51物料衡算通过工艺计算确定主要结构参数。52热量衡算通过热量衡算找出流程中设备的热负荷及热损失。53确定结构形式及尺寸根据工艺要求，按物料的

11、容积、重量、特点、传热的型式、安装、维修要求，确定发酵罐的结构形式和外形尺寸，如简体高度、封头形状的选择、轴封形式选择等。54选材根据零部件的工作情况，、所处压力、温度、化学腐蚀等条件以及钢制压力容器的规定，从材料的供应状况和经济性的原则出发选材。55强度计算根据零部件结构形式、受力条件及材料的机械性能和腐蚀情况，进行强度计算，确定其结构尺寸。如简体、封头的壁厚及轴径等。在计算中严格按标准进行。56选用零部件反应釜用搅拌、传动、密封、传热等装置及其他零部件、大多已系列化、标准化。因此根据工艺条件及制造、安装等因素分别选用反应釜用零部件。57施工图设计根据设计计算的结果，绘制施工图，确定制造技术

12、要求，提出各零部件重量及设备总重、材料品种、规格、用量及标准件、外购件等。一般包括：设备总图、装配图、部件图、零件图、特殊工具图、管口及支座方位图、预焊件图等。技术要求：提出制造、装配、检验和试车、维护、修理等技术要求，可以标注在图纸上，也可以单独编制，单独编制时称为技术条件。6、具体的设计内容61主要结构参数的确定62计算设备的热负荷及热损失6.3罐体的结构设计及强度计算罐体长度的计算罐体的容积确定简体内径与简体长度的确定64简体、封头强度计算及厚度确定选材筒体壁厚计算封头壁厚计算水压试验65开孔补强开孔补强的原因因为在容器的开孔部位，其强度不但会被削弱而且由于容器的结构连续性遭到破坏，壳体

13、与接管的变形不一致，在开孔和接管处会产生较大的附加内力，产生变形，故应在开孔部位需要适当加厚壳体的厚度。开孔的一般规定a壳体上的开孔应为圆形、椭圆形或长圆形。当在壳体上开椭圆形或长圆形孔时，孔的长径与短径之比应不大于20。b凸形封头上开设长圆孔时，开孔补强应按长圆形孔长轴计算；筒体上开设长圆孔，当长轴短轴2，且短轴平行于筒体轴线时，开孔补强应按长圆形开孔短轴计算(当长轴短轴>2时，均应按长圆形开孔长轴计算)。补强设计原则a等截面积补强：贴板补强的没计原则规定，局部补强的金属截面积应大于或等于因开孔所削弱的壳壁截面积。这种方法在开孔补强设计方法中最早采用，偏于保守且比较繁琐，但使用历史较长

14、，受静压条件下结果比较可靠，目前较多的设计规范所采用。b极限分析法补强：这种方法的基本出发点是壳体开孔后的屈服压力基本上等于未开孔时的屈服压力，并使开孔周围的不连续应力和一次薄膜应力叠加后总应力小于两倍屈服极限(三倍许用应力)。这种设计方法仅允许采用整体补强结构。允许不另行补强的条件a并非容器上所有开孔都需要补强，因为在设计时，容器及接管的实际壁厚与强度所需要的壁厚相比，都有一定的裕量。所以，当开孔尺寸在一定范围内时，可以不另行补强。b0GB150对不需另行补强的最大孔径有具体的规定。在圆筒、球壳、锥壳及凸形封头(以封头中心为巾心的80mm封头内径的范围内)上开孔时，当满足下述要求时可允许不另

15、行补强：两相邻开孔中心的距离(对曲面间距以弧长计算)应不小于两直径之和的两倍；当壳体名义厚度大于12mm时，接管公称直径小于或等于80mm；当壳体名义厚度小于或等于12mm时，接管公称直径小于或等于50mm。66接管选择接管材料及接管法兰压力等级的确定接管的伸出长度及壁厚的确定选取接管与容器壁的连接形式及接管的加固67其他附属件的选择附件选用时，应根据公称压力、尺寸，按标准选取。68搅拌装置设计搅拌器a搅拌器的选型b搅拌器功率计算C搅拌器的强度计算d搅拌轴机械计算传动装置设计69传热装置设计610轴封装置的设计611支座设计根据选取的类型，确定其设计内容。第一章 设计参数的选择1.1、课程设计

16、题目发酵罐的机械设计1.2、原始数据序号项目数值单位备注1名称发酵罐的机械设计2操作压力0.05MPa3操作压力（夹套）0.3MPa4最高工作压力0.5MPa5操作温度（正常）906最高工作温度1407公称直径1500mm8公称容积6.59操作容积4.59装料系数0.710工作介质糖液11传热面积1811其他要求（焊缝系数）局部探伤（0.85）1.3、所给已知条件搅拌器搅拌轴转速为220rpm；电机轴功率为18.5KW；搅拌轴轴径为：d=65mm 搅拌器形式;对于搅拌器，上层为推进式，下两层为箭叶圆盘涡轮式，其结构示意图如下：推进式桨叶展开图箭叶圆盘式1.4、设计压力设计压力取工作压力的1.1

17、倍，即1.5、设计温度设计温度取140+5=145C1.6、主要元件材料的选择筒体材料的选择：根据设计压力和设计温度，以及设备的安全性和经济性，查GB150-1998表4-1，选用筒体材料为0Cr18Ni9,。1.7、基本的选型（1）由于是三级搅拌，所以选用内盘管（蛇管）式传热；（2）搅拌器采用立式容器中心搅拌,由于是液液混合，取；为了使搅拌均匀，取涡轮式搅拌器，同是为了防止底部有沉淀，取下层桨叶离底的高度不可太小；（3）散热方式：选择U型夹套换热方式；（4）密封形式：机械密封；（5）传动方式：皮带轮传动.第二章 容器的结构设计2.1、圆筒的设计2.1.1、圆筒的高和直径对于发酵罐类，可先取高

18、径比为：，则由公式可得圆整取为由公称尺寸，查JB4737-95可得下表：封头参数：公称直径DN mm总深度H mm内表面积A 容积质量Kg15004002.55680.4860197.4同时，根据高度的计算公式:，圆整可得:H=3750mm此时，与原假设的一样，由此可见高径比符合要求。2.1.2、圆筒的厚度计算该容器需采用局部探伤，所以取其焊接系数为。假设圆筒的厚度在616mm范围内，查GB150-1998中表4-1，可得：145C下设计压力P=1.1*0.5= 0.55Mpa利用中径公式，查标准HG20580-1998钢制化工容器设计基础规定表7-1知，钢板厚度负偏差为0.8mm，而有GB1

19、50-1998中3.5.5.1知，查标准HG20580-1998钢制化工容器设计基础规定表7-5知，对于有轻微腐蚀的介质，不锈钢的腐蚀裕量。则筒体的设计厚度：4.35+0=4.35mm名义厚度，为安全起见，经圆整后可取，有效厚度2.2、封头壁厚的设计查标准JB/T4746-2002钢制压力容器用封头中表1，得公称直径标准椭圆形封头选取为标准椭圆封头所以可得h=375mmh2=25mm根据GB150-1998中椭圆形封头计算中式7-1计算：同上，取，。圆整后取受外压时的圆筒壁和椭圆型封头的厚设计当受外压时设计压力Pc=0.5*1.1=0.55Mpa设圆筒的设计厚度为则有效厚度为查表得，弹性模量E

20、=1.79圆筒的所以该圆筒属于长圆筒圆筒的临界压力为所以圆筒的名义厚度取由于椭圆型封头所需厚度一定比圆筒厚度小，为了取材方便和工艺结构更加简单取椭圆型封头的厚度也为2.3、所装料液高度由已知条件可得，填料体积为：又可算出h1=2.58m，所以最佳设计为二级搅拌搅拌，并且采用U型夹套传热.。3、厚度裕量对于不锈钢，取其厚度裕量为：。4.1、轴的设计及校验轴的最大扭矩：。4.2、传动轴长度的确定L=H1-h2+Hf+Ht=400-230+400+3750=4320mm4.3、轴径的确定为简化计算，可取等直径轴，选取材料为不锈钢0C18Ni9Ti,同时由搅拌设备设计中可知，若不考虑弯矩的影响，而是以

21、一个系数来代替，可得，为安全起见，最好是取中的较小值，查表5-9取，将其代入上式可得：。减速机型号：型号（窄V带）电机功率(KW)电机转速(r/min)传动比出轴转速(r/min)PV518.514544.5375-330出轴直径(mm)许用出轴扭 矩(Nm)中心距(mm)A键槽宽b(mm)键槽深t(mm)减速机重量（Kg）65h6720672/664167485/435又由此减速机可以大大致确定轴径为：4.4、临界转速的计算 单跨搅拌轴典型受力模拟图附：基本参数符号的说明： 4.4.1、搅拌轴及圆盘有效质量的计算（1） 搅拌轴有效质量的计算刚性轴（不包括带锚式和框式搅拌器的刚性轴）有效质量的

22、计算等于轴自身的重量加上轴附带的液体的质量。对单跨轴： （2） 圆盘（搅拌器及其附件）有效质量的计算刚性搅拌轴（不包括锚式和框式搅拌器的刚性轴）的圆盘有效质量等于圆盘自身质量加上搅拌器附带的液体质量（附件附带的液体质量忽略不计）。 式中：第i个搅拌器的附加质量系数，按表3.3.41差得；第i个搅拌器的直径，mm；第i个搅拌器的叶片宽度，mm。由所选的搅拌器可以查得下列各参数：代入式子可计算出：4.4.2、集中质量的单跨轴一阶临界转速的计算两端简支的单跨轴两端简支的等直径单跨轴，轴的有效质量在重点S处的相当质量为： 第i个圆盘有效质量在中点S点处的相当质量为： kg 其中同理得：代入上式得：所以

23、，在S点处的总的相当质量为： 临界转速为：则可得对于液-液混合，由下表可知临界转速：其抗振条件为可得满足条件。4.5、按强度计算搅拌轴的轴径451、受强度控制的轴径按下试求得： mm 式中：轴上扭矩和弯矩同时作用时的当量扭矩 轴材料的剪应力 MPa 轴材料的抗拉强度，MPa4.5.2、轴上扭矩按下试求得： 式中：包括传动侧轴承在内传动装置效率，可按附录D选取。4.5.3、轴上弯矩总和M应按下试求得： 4.5.4、径向力引起的轴向弯矩的计算（1）对于单跨搅拌轴，其受力图模型见图，径向力引起的轴向弯矩 可以近似的按下试计算： （2）第i个搅拌器上的流体径向力按下试求得： 式中：K1流体径向力系数，

24、其值根据实验确定。若无可靠数据时，设计者可以根据搅拌设备内件情况、搅拌器形式以及搅拌介质等，按照附录C.2选定；第i个搅拌器功率产生的扭矩第i个搅拌器的设计功率，由工艺过程确定。对于形式相同直径不同的搅拌器，若已知搅拌轴的功率时，也可按附录C.3确定与试（3.3.43a）中相同.查附录C-2可得K1=0.25，所以可得：（3）搅拌轴与各层圆盘的组合质量按下试求得。对单跨轴：（4）搅拌轴与各层圆盘的组合质量偏心力引起的离心力，按下式求得：单跨轴受力示意图（5）搅拌轴与各层圆盘组合重心离轴承的距离按下试计算对于单跨轴： 4.6、由轴向推力引起作用于轴向的弯矩的计算：对于此搅拌轴而言，主要承受的是径

25、向离心力的作用，所以对于轴向力引起的弯矩可粗略计算，即：由于所有搅拌器的所以取，所以：则。由，其中为许用剪应力.所以，而所以此轴径满足要求.且从可以看出，此轴所承受的主要是扭转力矩，因此上述对的粗略计算符合要求。5、按轴封处允许径向位移验算轴径5.1、因轴承径向游隙所引起轴上任意点离下图中轴承距离X的位移。单跨搅拌轴径向位移受力模拟示意图对于单跨轴：，查附录C1轴承径向游隙可以，代入上式可得5.2、由流体径向作用力所引起轴上任意点离下图轴承距离X的位移.对于单跨轴，两端简支时：若时，其中，同时取，所以可得5.3、由搅拌轴与各层圆盘组合质量偏心引起的离心力离下图中轴承距离X的产生的位移，（Kx为

26、位置系数）其中（由附录可查得：取）对于两端简支单跨轴：，代入得：代入。5.4、总位移对于刚性轴：=0.2008+0.025+0.33=0.5558mm,当时，所以对于轴封处的总位移满足要求。6、转轴在机械密封中磨擦损耗的功率近似为：由于204型密封为单端面，所以。第三章 主要部件的选择3.1、减速机的选择由所给出的电机功率、转速以及所计算出的轴的直径的范围，可选择型号为：YPV9-115-145-I，其具体参数如下：减速机参数表：型号（窄V带）电机型号电机功率(KW)电机转速(r/min)传动比出轴转速(r/min)YPV9-115-145-IYJL12-101151455.94.0100-1

27、45出轴直径(mm)许用出轴扭 矩(Nm)中心距(mm)键槽宽b(mm)键槽深t(mm)减速机重量（Kg）1301100017203211938003.2、联轴器的选择由于此搅拌器设置了底轴承作为一个受力支点，所以选择单支点机架为最佳，此时，搅拌轴与减速机之间的联轴器最好选用TK型弹性联轴器，型号为：TK-130，其具体参数如下表：TK型弹性联轴器参数表：型号孔径(mm)D(mm)D1(mm)H(mm)H1(mm)H2(mm)TK-13013045025044422040H3(mm)H4(mm)f(mm)T(mm)t(mm)(mm)重量（K g）8035137.432M162853.3、密封由

28、温州市江南减速机厂标准，查得，依据压力、温度、转速以及介质特性可选择：机械密封204型，其具体参数及结构尺寸见温州市江南减速机厂标准。附：机械密封通常有四个密封之处：（1）静环座与设备之间，采用凹凸密封面；（2）静环座与静环之间，采用各种形状有弹性的辅助密封圈来防止介质从静环与静环座之间泄漏；（3）静环与动环之间，依靠弹簧力形成一层极薄液体膜，以平衡压力，润滑端面；（4）动环与轴之间，密封元件可以选择O形环。3.4、底轴承的选型根据轴及整体结构可选用三足式（SZ）型，型号为：SZ-130-S1，其参数见下表：(具体结构尺寸见温州市江南减速机厂标准).（注：本直径下的参数是由差值法算得的）三足式

29、（SZ）型参数表：公称直径（mm）（mm）（mm）D（mm）D1（mm）a（mm）h（mm）H（mm）重量（Kg）1251051453107904515535034140115165360893451653904913010815232782445158363393.5、对支承的改进由机械搅拌设备中搅拌轴计算的基本条件（6）“当位于轴承以外的轴外伸部分长度不超过单跨轴长的30%，而且装在该外伸部分上的零件质量不大于装在跨度中间上单个零件的质量时，则对位于轴承以外的轴可不予考虑”可得，考虑到安装的方便问题，将底部三足式支承改进为中间支承，对于强度，由于两端简支时，其强度满足条件，所以对于中间支承

30、，其强度也满足条件，此改进合理。第四章 传热计算4.1、由已知条件可得所需传热面积为A=18。4.2、夹套高度的确定由传热面积的计算式:A=取L4.3.1、夹套的结构设计U型夹套与图所示U型夹套与图所示由于封口锥的结构中c种形式的封口锥集中应力较小，所以选择（c）种形式的封口锥在前面的计算中可知，外壁夹套的名义厚度根据如下夹套与容器连接圆直径和常用接管直径的关系表所以4.3.2 U型夹套的计算封口锥a 轴向力系数A=0.42=1.414*0.42+0.45*1=0.84=2.7=0.701计算得B=0.472 X=4.49 X2=4.22 X3=4.277根据上述计算数据查表得=0.652Mp

31、a.>0.55Mpa所以根据以上校核，夹套的设计合理，结构强度符合要求第五章 开孔补强及校核5.1、人孔补强根据GB150中8.3，知该搅拌罐中人孔需要补强。5.1.1、补强设计方法判别 故可以采用等面积法进行开孔补强计算。人孔：DN=500mm，型号为，材料为：根据GB150-1998中式8-1，其中开孔直径壳体开孔处的计算厚度接管的有效厚度强度削弱系数所以5.1.2、有效补强范围5.1.2.1、有效补强B按GB150中式8-7，得：5.1.2.2、外侧有效高度根据GB150中式8-8，得：5.1.2.3、内侧有效高度根据GB150-1998中式8-9，得：5.1.3、有效补强面积根据

32、GB150中式8-10 式8-13，分别计算如下：5.1.3.1 筒体多余面积5.1.3.2接管的多余面积5.1.3.3焊缝金属截面积焊角去6mm，所以5.1.4、补强面积由上述可得有效补强面积为：又因为,所以需要另外补强，其补强面积A4为：.5.2出料口接管补强出料口：DN=100mm，外径D0=108mm，最小壁厚为，所以可以取为，材料为：.根据GB150中8.3，知该搅拌罐中出料口接管需要补强。5.2.1、补强设计方法判别 故可以采用等面积法进行开孔补强计算进气口：DN=100mm，外径D0=108mm，最小壁厚为，所以可以取为.材料为：根据GB150-1998中式8-1，其中开孔直径壳

33、体开孔处的计算厚度接管的有效厚度强度削弱系数所以5.2.2、有效补强范围5.2.2.1、有效补强B按GB150中式8-7，得：5.2.2.2、外侧有效高度根据GB150中式8-8，得：，设置保温层.5.2.2.3、内侧有效高度根据GB150-1998中式8-9，得：5.2.3、有效补强面积根据GB150中式8-10 式8-13，分别计算如下：5.2.3.1、筒体多余面积5.2.3.2接管的多余面积5.2.3.3焊缝金属截面积焊角去6mm，所以5.2.4、补强面积由上述可得有效补强面积为：又因为,所以需要另外补强，其补强面积A4为：。5.3进气口接管补强根据GB150中8.3，知该搅拌罐中进气口

34、接管需要补强。5.3.1、补强设计方法判别 故可以采用等面积法进行开孔补强计算进气口：DN=125mm，外径D0=133mm，最小壁厚为，所以可以取为.材料为：根据GB150-1998中式8-1，其中开孔直径壳体开孔处的计算厚度接管的有效厚度强度削弱系数所以5.3.2、有效补强范围5.3.2.1、有效补强B按GB150中式8-7，得：5.3.2.2、外侧有效高度根据GB150中式8-8，得：，设置保温层.5.3.2.3、内侧有效高度根据GB150-1998中式8-9，得：5.3.3、有效补强面积根据GB150中式8-10 式8-13，分别计算如下：5.3.3.1、筒体多余面积5.3.3.2接管

35、的多余面积5.3.3.3焊缝金属截面积焊角去6mm，所以5.3.4、补强面积由上述可得有效补强面积为：又因为,所以需要另外补强，其补强面积A4为：。5.4、水压试验应力校核试验压力圆筒的薄膜应力即所以水压试验合格。5.5、联轴器的校核所选联轴器为TK型弹性联轴器和GT型联轴器，因其扭矩变化较小，故取载荷系数为k=1.2，所以，查表取5.6、裙座的校核见裙座的设计由于裙座的设计较为复杂，为了使其设计更为具体和准确，故将此部分另行分章为第六章进行阐述。第六章 裙座的设计对于裙座，其设计包括厚度计算、焊接结构及强度校核等。6.1、基本性质由于釜体设计温度在内，长径比小于20，且总高度小于20米，所以

36、裙座材料可以选取Q235-A，且裙座筒体厚度不得小于6mm。6.2、裙座型式考虑到制造、加工等条件，选圆筒式裙座比较好。6.3、裙座与罐体连接型式考虑到搭接焊缝因焊缝受剪，对温差应力不利，故采用对接焊缝将裙座与塔体下封头连接，如下图所示：裙座与罐体连接型式6.4、排气孔的设置设置排气孔的目的是使操作过程中逸出气相介质，避免积聚在裙座与底封头之间的区域形成死区，会对检修不利，且不利于防火、防爆。对于有保温层的裙座上部应该如下图所示均匀设置排气管，排气管规格和数量按下表规定：裙座上部排气管的设置排气管尺寸表：6.5、引出孔在容器底部引出管一般需伸出裙座壳外，如下图所示，引出孔尺寸参见下表，且引出管

37、或引出加强管上应该焊支承板支撑，同时应预留有间隙C，以满足热膨胀的需要。引出孔结构示意图引出孔尺寸表：6.6、检查孔裙座应该开设检查孔，检查孔分圆形和长圆形两种，其尺寸参见下表：（引出孔和检查也的加强管与裙座的连接应该采用全焊透结构）检查孔尺寸表：6.7、裙座的设计和核算由于筒体的内径为3200mm，所以取裙座的内径为Di=3200mm，厚度材料为Q235-A,密度为，其，。裙座壳轴向应力校核：6.7.1、0-0截面裙座壳为圆筒形，假设，对于Q235-A，取C1=0.8mm,C2=1mm(轻微腐蚀)，所以C=1.8mm,所以。其B的计算如下式：查GB150图6-4可以得出B=85MPa，即圆筒

38、最大许用压应力为取K=1.2，所以取小者又同理，取85MPa.(其中K为载荷组合系数)又（1）各质量的计算圆筒、封头及裙座的总质量：附件质量：内构件质量：保温层质量：扶梯质量（单位质量是40Kg）：物料质量：减速机（含机架）质量：联轴器（不含减速机部分）质量：操作质量：水压试验质量：罐最大质量：罐最小质量：为方便分析，现将整个搅拌罐分为6段：其各段参数见下表：段号1234561442.71956.61956.61956.61600740.60373.5373.5491251006.86.86.87.600707070700147001470014700000000003800028528528

39、5057012604.212604.212604.212604.212604.2016142.717385.117385.12802.61921.85110.628746.915289.315289.315406.814525.25110.61442.72386.32386.32409.81720.25110.6(2)基本自振周期(3)地震载荷及地震弯矩的计算任意高度的集中质量引起的基本振型水平地震力按下图计算：水平地震力示意图（）段号12345616142.717385.117385.12802.619215110.68002450415058507650105680.0110.060.13

40、0.2750.350.5450.08(7级地震)168.8991.62148.4732.6639.12647.70.75=461311426.954706.4由于,且,故不考虑高振型的影响。(1)0-0截面地震弯矩：(2) 1-1截面地震弯矩：(3) 截面地震弯矩：(4)由于该设备放于室内，所以不考虑风载荷的影响。(5)各截面最大弯矩的计算0-0截面最大弯矩：1-1截面最大弯矩：截面最大弯矩：6.7.2、各个截面的校核检验(1)0-0截面校核：(2)截面（人孔所在截面）人孔 ； ； ； 同理：6.7.3、基础环厚度计算基础环外径：基础环内径：基础环截面系数和截面积：混凝土基础上的最大压应力（下

41、式中取最大值）：取。基础环无筋板时的厚度（=140）：=为安全起见，故取。6.7.4、地脚螺栓的计算(1)地脚螺体承受的最大拉应力按下式计算： 所以可以得出：。(2)地脚螺栓的螺纹最小径为：由此可取螺栓为M24，共8个，由螺栓规范表可得，对于M24，其最小个数为20，所以个数取为20个。6.7.5、裙座与筒体连接焊缝的验算（采用对接焊缝） 又，所以可得，即验算合格。至此，裙座的设计完成.其综合参数为：裙座筒体基础环地脚螺栓内径/mm/mm/mm裕量/mm内径/mm/mm/mm数量320010.2121.835002020第七章 改进方案针对本设计，考虑到效率、节能、制造、安装等，特提出以下改进

42、方案。7.1、改进一: 增加稳定器依据：一般的发酵罐通常在罐内设置两档中间轴承或一个中间轴承和一个底轴承来控制搅拌轴的挠度与偏摆量，这势必造成搅拌对中困难，同时中间轴承要依靠物料来润滑，当物料中带有固体时，磨损加剧，同时结构缝隙和死角，容易染菌影响质量，针对此缺点，故可取消中间轴承，在搅拌器下面配置稳定器，可很好的弥补上述不足。稳定器工作原理：当轴旋转时，稳定器的圆筒会在其一定范围内产生一个离心场，即所谓的阻尼力，方向向外，而轴旋转时，受力不均匀的液体会对轴或搅拌器产生一种径向力，方向指向轴，因此，便和稳定器产生的阻尼力相抵消，既可以全部抵消，也可以是抵消一部分，这主要取快于对稳定器的合理设计

43、。设计：采用圆筒式稳定器，对于其直径和高度的设计见如下，其阴尼力为:，其中:，代入上式可得解出：，考虑到其结构，可暂设：，解出：。7.2、改进二: 安装气体分布器通常的进气管通入气体后，由于压力的限制，进入搅拌罐内的气体不能很好的上升到上层混合液中参与混合，不仅上升的速度慢，而且由于从管中通出的气体较为集中，如一气体束，这就使得气体与液体的混合效果较差，考虑到上述不足和不便，为提高搅拌的混合效率和速度，可在进气管口处另加一气体分布器，以便使进入搅拌器中的气体可以分散传入搅拌液，增大了混合面积，可以大大提高搅拌效率。对其设计可参照装配图，由于安装位置所限和气体的性质等因素，分布器分上下两部分，这

44、两部分存在结构上的区别：由于气体的密度原因，下部的开孔数目是上部开孔数目的两倍，其整体结构见装配图。7.3、改进三: 加设收集器对于一般的机械密封，其可以满足发酵罐的要求，但是轴封液会不可避免地漏入罐内，造成对发酵液的污染，因此需对此点进行改进，可在轴封处增加一只收集器,这样可以确保轴封液不漏入发酵罐内而被引至罐外。7.4、改进四: 替换蛇管蛇管传热效果虽然较好，但是其制造结构均很复杂，死角较多，同时材料成本高，因而可将罐内蛇管装置换为蛇管外半管传热和罐内板式换热器相结合的结构来克服上述缺点。同时，由于半管传热系数较小，传热效果差，且板式换热器安装不便，死角也较多，所以，此改进方案有待完善。第

45、八章 搅拌罐的设备安装和工艺8.1、搅拌罐的结构说明本设备公缸体、缸盖、搅拌浆、进料口，出料阀均由时品不锈耐酸钢1Cr18Ni9Ti制成，按GB74180技术条件时行，缸体内外抛光，内有搅拌浆，起搅拌作用，上面有温度计，显示缸内温度，顶部有摆线针轮行星减速器，带动搅拌浆并可装拆与清洗耳恭听并有两扇可开式缸盖供清洗用，另加两个进料口，可与管道连接，便于连接各种配料，下面带有出料口，并装上旋塞等搅拌均匀后，旋转旋塞阀手柄90度即可放料，放料完毕即可并闭，达到搅拌均匀目的。搅拌罐：磁力搅拌罐 电加热搅拌罐 不锈钢搅拌罐。夹层加热：加热方式分电加热、蒸汽加热。外包保温层根据容器密封性要求设计法兰封头及

46、掀盖设计考虑加热控制 搅拌功率。搅拌罐的结构特征：1.采用单层不锈钢结构。2.材料均为卫生级不锈钢。3.结构设计极具人性化，可操作性强。4.筒体内壁过渡段采用圆弧过渡，保证卫生无死角。8.2、搅拌罐罐体配置1.快开式人孔。2.各种外形的CIP清洗器。3.防蝇虫卫生级透气罩。4.可调式三角支腿。5.可拆卸进料管套件。6.温度计（根据客户要求配置）。7.爬梯（根据客户要求配置）。8.桨式搅拌器。9.液位计及液位控制（根据客户要求配置）。10.防涡板。8.3、加热装置或冷却装置一般是使用单位根据物料是否加热或干燥或冷却而定。在定制范围内，温度应为200以下，使用压力低于0.1Mpa。加热方式可根据使

47、用单位的生产条件而定。加热方式有热油等介质循环和直接电加热两种。热油等介质循环是导热油在另配置的加热罐内加温到一定温度后，通过热油泵进行输送循环；直接加热是夹套上直接安装电加热管，使导热油加热到所需温度（温度可根据实际情况调节）。冷却循环是采用水在夹套内外循环，使物料在一定的温度下不产生结块或粘性。也可根据用户要求增加盘管等形式进行加热或冷却。8.4、搅拌罐的设备安装、调试1、请检查设备在运输中是否存在严重损伤及严重变形的地方，以及检查设备的紧固件是否有松掉等现象。2、请用户采用预埋地脚螺栓的方式，在牢固的基础上对该设备进行水平安装。3、请在专业人士的指导下，进行设备、电气控制装置及配件的正确

48、安装，并检查管路是否畅通,安装的仪表是否正确,是否有损坏现象.启动设备前请检查设备内外及周边是否有影响该设备正常运转的人或物体存在，以免发生危险。4、安装好后，请首先进行几秒钟的试运行，确定无电气短路或无异常声响后，方可进行短时间的试转。5、若搅拌罐上配有机械密封，在主机启动前其机封润滑槽内必须注入适量的10#或缝纫机油，其机封冷却腔内必须通入冷却水，以便机封装置得到良好的润滑和冷却。机封在出厂时未调节，在安装完毕后按照安装使用说明书调节机封至最佳位置，方可正常运行(根据用户需要)。6、设备在正常运转后，请检查轴承温度，运行平稳度，密封性等，以及仪表是否正常，确认正常后方可投料运行。（如存在异

49、常，请及时与我公司联系！） 8.5、搅拌罐的使用和维护1、本设备为常压设备，换热器若管路畅通也视为常压，若压力超高请检查进出口是否有堵塞现象。2、减速器内应装40#-50#机油或70#-90#极压工业齿轮油，第一次运行20天（每天工作8小时）后，更换机油并清洗油箱内的油污，以后每35个月更换一次并清洗油箱。（无减速机除外）3、若配置有冷凝器，可根据换热的效果来判断是否该对其进行清洗换热管道。4、搅拌罐体内装载量应严格按照不超过搅拌罐体的有效容积，严禁过载使用，以免烧坏电机或损坏减速机等部件。5、设备若长期不用，应全部清洗干净，各处注入润滑油并切断电源。参考文献1化工部第一设计院，机械搅拌设备，北京：化学工业出版社，19952燕山石油化学总公司设计院，搅拌设备设计，北京：化学工业出版社，19833吴宗泽，机械设计实用手册M，北京：化学工业出版社，19984余国琮，化工机械手册M，天津：天津大学出版社，1991，55吴宗泽，机械设计师手册上M，北京：化学工业出版社，20026巨勇智、勒士兰，过程设备机械基础，北京：国防工业出版社，2005，47朱有庭、曲文海、于浦义，化工设备设计手册，北京：化学工业出版社，2006，58刁玉玮、王立业，化工设备机械基础，大连：大连理工大学出版社，2006，