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文檔簡介
1、<p><b> 制藥設(shè)備與工程設(shè)計</b></p><p><b> 課程設(shè)計</b></p><p> 題目:公稱容積30 m3纈氨酸發(fā)酵罐設(shè)計</p><p><b> 設(shè)計小組: </b></p><p> 專業(yè)班級:制藥 班</p>
2、<p><b> 設(shè)計組成員:</b></p><p><b> 指導(dǎo)教師: </b></p><p><b> 生命科學(xué)與工程學(xué)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(shè)計任務(wù)書………………………………………………………………</p><p> 1.1設(shè)計內(nèi)容………………………………………………………………</p><p> 1.2設(shè)計參數(shù)和技術(shù)特性指標(biāo)……………………………………………………</p><p> 1.3設(shè)計要求……………………………………
4、…………………………</p><p> 二、概述………………………………………………………………</p><p> 2.1設(shè)計目的………………………………………………………………</p><p> 2.2設(shè)計思想及依據(jù)………………………………………………………………</p><p> 2.3設(shè)計原則………………………………………………
5、………………</p><p> 2.4發(fā)酵罐設(shè)計概述………………………………………………………………</p><p> 三、罐體及傳熱裝置的設(shè)計………………………………………………………………</p><p> 3.1罐體及換熱裝置的設(shè)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(shè)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(jié)構(gòu)………………………………………………………………</p><p> 4.3擋板設(shè)置………………………………………………………………</p><p> 五、傳動裝置設(shè)計及部分其它裝置選型設(shè)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(shè)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(shè)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(shè)計………………………………………………………………</p><p> 6.1視鏡選型設(shè)計……………………………………
15、…………………………</p><p> 6.2消泡裝置選型設(shè)計………………………………………………………………</p><p> 6.3液面計設(shè)計………………………………………………………………</p><p> 6.4無菌空氣分布管設(shè)計…………………………………………………………</p><p> 七、設(shè)計總結(jié)……………………………
16、…………………………………</p><p> 7.1設(shè)計組成員信息………………………………………………………………</p><p> 7.2設(shè)計分工………………………………………………………………</p><p> 7.3組員個人總結(jié)………………………………………………………………</p><p> 八、公稱容積30 m3纈氨酸發(fā)酵罐
17、設(shè)計裝配圖(附圖)</p><p> 九、參考文獻(xiàn)………………………………………………………………</p><p><b> 一、設(shè)計任務(wù)書</b></p><p><b> 1.1設(shè)計內(nèi)容</b></p><p> 公稱容積 纈氨酸發(fā)酵罐設(shè)計</p><p> 1
18、.2建議設(shè)計參數(shù)和技術(shù)特性指標(biāo)</p><p> 取 ;裝料系數(shù) 取 ;通風(fēng)管通風(fēng)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(shè)計要求</b></p><p> 1.3.1
19、機械攪拌生物反應(yīng)器機械計算及整體結(jié)構(gòu)設(shè)計,完成設(shè)計說明書。</p><p> 1.3.1.1進(jìn)行罐體及夾套(或內(nèi)部蛇管)設(shè)計計算</p><p> 1.3.1.2進(jìn)行攪拌裝置設(shè)計:攪拌器的選型設(shè)計;選擇軸承、聯(lián)軸器,罐內(nèi)攪拌軸的結(jié)構(gòu)設(shè)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(shè)計計算:盡可能采用V帶傳動,進(jìn)行傳動系
20、統(tǒng)方案設(shè)計;進(jìn)行帶傳動設(shè)計計算; </p><p> 1.3.1.4密封裝置的選型設(shè)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(shè)備法蘭</p><p> 1.3.1.8設(shè)計機架結(jié)構(gòu)</p>
21、;<p> 1.3.1.9設(shè)計凸緣及安裝底蓋結(jié)構(gòu)</p><p> 1.3.1.10空氣分布管、視鏡的選型設(shè)計</p><p> 1.3.2繪制攪拌式生物反應(yīng)器裝配圖(3號圖紙)。</p><p><b> 二、概述</b></p><p><b> 2.1設(shè)計目的</b>&
22、lt;/p><p> 本設(shè)計涉及到《化工原理》、《制藥工藝學(xué)》、《工程制圖》以及《制藥設(shè)備與工程設(shè)計》等多門課程所學(xué)知識,通過這次課程設(shè)計我們對所學(xué)各科知識有一個具體的運用機會,同時達(dá)到溫故知新的目的。在設(shè)計過程中會遇到不同的問題,需要靠組員的積極協(xié)調(diào)與配合才能保質(zhì)保量的完成設(shè)計,所以此設(shè)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(shè)計要求各組員按各自專長進(jìn)行分工,已達(dá)到資源充分合理的利用。&
23、lt;/p><p> 2.2設(shè)計思想及依據(jù)</p><p> 本機械攪拌發(fā)酵罐的設(shè)計主要是按照指導(dǎo)老師給定的設(shè)計任務(wù)書進(jìn)行設(shè)計,在設(shè)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(jìn)行交流,希望能夠盡量獨立完成這次設(shè)計。對于設(shè)備的參數(shù)選擇及選型嚴(yán)格按照《機械設(shè)計手冊》和相關(guān)參考資料進(jìn)行選擇設(shè)計。</p><p><b> 2.3設(shè)計原則<
24、;/b></p><p> 本設(shè)計中遵循“邊算、邊選、邊改,最后繪圖”的原則,設(shè)備參數(shù)選擇及選型多從生產(chǎn)要求出發(fā)考慮經(jīng)濟效益進(jìn)行選擇,已達(dá)到經(jīng)濟高效的生產(chǎn)目的。</p><p> 2.4發(fā)酵罐設(shè)計概述</p><p> 發(fā)酵罐是用于培養(yǎng)微生物或細(xì)胞的封閉容器或生物反應(yīng)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(chǎn)。</p&
25、gt;<p> 本纈氨酸發(fā)酵罐的設(shè)計根據(jù)工藝要求并考慮制造、安裝、維護(hù)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(shè)計題目,我組設(shè)計的纈氨酸發(fā)酵罐總?cè)莘e ,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(shè)計在罐體內(nèi)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(shè)計</p><p> 3.1罐體及封頭幾何尺寸計算</p><p> 圖1 罐體結(jié)構(gòu)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(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭,封頭的公稱直徑與筒體相同,結(jié)構(gòu)如圖:</p><p><b> 圖2 封頭結(jié)構(gòu)</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(nèi)徑: ,圓整取公稱直徑 </p><p> 查手冊得, 的標(biāo)準(zhǔn)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(jié)果得實際高徑比 </p><p> 復(fù)核結(jié)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(shè)備總?cè)莘e:
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(shè)計要求</p><p> 罐內(nèi)壓力 ;夾套或蛇管壓力 ;工作溫度:罐內(nèi)小于或等于 ,蛇管或夾套小于或等于
32、;工作介質(zhì):罐內(nèi)輕微腐蝕性,蛇管或夾套蒸汽;攪拌器轉(zhuǎn)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(shè)計溫度 的許應(yīng)力為 。</p><p> 選取筒內(nèi)設(shè)計壓力 ,同時需判斷是否考慮液體靜壓力</p><p> ,超過設(shè)計壓力的 ,應(yīng)計算在設(shè)計壓力內(nèi)</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(shè)鋼板厚度 ,則取負(fù)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(zhì)量的關(guān)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(biāo)準(zhǔn)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(yīng)小于 ,腐蝕裕量另加,負(fù)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(shè)計厚度為:</p><p> 為了便于制造,上封頭與筒體設(shè)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(yīng)標(biāo)準(zhǔn)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(shè)計壓力的 ,應(yīng)計算在設(shè)計壓力內(nèi),故 </p><p> 取負(fù)偏差 ,雙面腐蝕度 , </p><p><b> 下
36、封頭設(shè)計厚度為:</b></p><p> 為了便于制造,下封頭與筒體設(shè)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(nèi)徑 ,在 范圍內(nèi)</p><p> 夾套內(nèi)徑 ,符合壓力容器公稱直徑</p><p> 查手冊得: 的標(biāo)準(zhǔn)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(nèi)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(shè)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(nèi)溫度 的許應(yīng)力 ,選取夾套設(shè)計壓力 ,焊接系數(shù) ,取負(fù)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(biāo)準(zhǔn)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(shè)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(shè)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(chǎn)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(yīng);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(dāng)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(chǎn)生漩渦,應(yīng)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(zhǔn)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(yīng)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(jié)構(gòu)</b></p><p> 根據(jù)經(jīng)驗軸的懸臂 、軸徑 和兩軸承間距 應(yīng)滿足系列關(guān)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(shè)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(jié)構(gòu)</p><p> 圖4 直葉圓盤攪拌器結(jié)構(gòu)</p><p><b> 4.3擋板設(shè)置</b></p><p> 由于釜內(nèi)物質(zhì)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(yīng)由罐底起至設(shè)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(shè)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(jīng)減速器將轉(zhuǎn)速降低,再通過聯(lián)軸器帶動攪拌軸旋轉(zhuǎn),從而帶動攪拌器轉(zhuǎn)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(zhuǎn)速 ,
53、滿載轉(zhuǎn)速 </p><p> 表5 電動機安裝代號</p><p><b> 圖6 電動機結(jié)構(gòu)</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(zhuǎn)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(jié)構(gòu)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(cè)面,與平帶相比,由于截面的楔形效應(yīng),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(yīng)
55、用最廣泛。由于設(shè)計的電動功率小于 ,傳動比 ,故本設(shè)計采用普通 形帶傳動。</p><p> 帶傳動設(shè)計和計算主要內(nèi)容:帶的選型、根數(shù)、長度、帶輪直徑、中心距及帶輪的結(jié)構(gòu)尺寸等。</p><p><b> 5.2.1V帶設(shè)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(zhuǎn)速 : </p><p> 5.2.1.3大皮帶輪轉(zhuǎn)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(chǎn)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(shè)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(shè)計功率 和小帶輪轉(zhuǎn)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(yīng)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(shè)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(jīng)計算初定 </p><p> 5.2.1.13帶的基準(zhǔn)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(zhì),軸轉(zhuǎn)速的高低,兩軸相對位移的大小及性質(zhì),工作環(huán)境,裝拆、調(diào)整維護(hù)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(shè)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(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)尺寸參數(shù):</p><p><b> 單位: </b></p><p>
65、表9 聯(lián)軸器結(jié)構(gòu)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(biāo)準(zhǔn)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(shè)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(biāo)準(zhǔn)機械密封</p><p> 圖9 202型標(biāo)準(zhǔn)機械密封結(jié)構(gòu)</p><p><b> 單位: </b></p><p> 表10 機械密封結(jié)構(gòu)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(biāo)準(zhǔn)機架有無支點機架、單支點機架和雙支點機架。本設(shè)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(nèi)徑應(yīng)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(jié)合,更合理的配合,所以本設(shè)計選擇 型突面凸緣法蘭。安裝底蓋公稱直徑 ,所以對應(yīng)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(jié)構(gòu)</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(jìn)料口接管伸
72、入設(shè)備內(nèi)部并制成 斜口可避免物料沿罐體內(nèi)壁流動,減少料液對壁面的磨損和腐蝕。本設(shè)計選用如圖所示進(jìn)料管結(jié)構(gòu),進(jìn)料管插入液面 ,以減少沖擊液面而產(chǎn)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(dāng)罐體壁溫度與夾套壁溫度相等時采用如圖所示出料管結(jié)構(gòu)</p><p><b> 進(jìn)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(yīng)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(hù)。</p><p><b>
74、 5.9人孔選型</b></p><p> 罐體直徑大于 可開設(shè)人孔,若直徑較小則應(yīng)開設(shè)手孔。因為設(shè)備的直徑大于 ,所以選擇開設(shè)人孔。又圓形人孔制造比較方便,所以選擇圓形人孔。設(shè)計技術(shù)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(zhuǎn)蓋帶頸平焊法蘭人孔</p><p> 圖14 回轉(zhuǎn)蓋帶頸平焊法蘭人孔結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)</p><p> 根據(jù)設(shè)計任務(wù)書結(jié)合手冊上突面板式平焊鋼制管法蘭理論尺寸對實際設(shè)計接管尺寸進(jìn)行合理調(diào)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(shè)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(dāng)設(shè)備需要保溫或直接支承在樓板上時,選 型,故本設(shè)計選 型。&l
78、t;/p><p> 圖16 A型耳式支座結(jié)構(gòu)</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(shè)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(zhì)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(zhì)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(shè)計的機械攪拌發(fā)酵罐設(shè)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(yīng)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(shè)備的總重量及工作介質(zhì)及冷卻介質(zhì)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(yīng)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(shè)計</p
82、><p><b> 6.1視鏡選型設(shè)計</b></p><p> 視鏡主要用來觀察攪拌罐內(nèi)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(jié)構(gòu)</p><p> 表18 帶燈有頸視鏡尺寸</p><p> 6.2消
83、泡裝置選型設(shè)計</p><p> 常用的機械消泡裝置分為罐內(nèi)消泡裝置和罐外消泡裝置。本設(shè)計是設(shè)計一個攪拌發(fā)酵罐選用罐內(nèi)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(zhuǎn)動產(chǎn)生的剪切力打碎泡沫,也有利用泡沫旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力破泡的形式。裝置結(jié)構(gòu)主要有耙式,旋轉(zhuǎn)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(zhuǎn)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(zhuǎn)圓板式消泡裝置,在發(fā)酵罐內(nèi)的氣相中,與發(fā)酵液面保持平行。圓板旋轉(zhuǎn)的同時將槽內(nèi)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(dá)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(shè)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(chǎn)生的壓力變化以及轉(zhuǎn)動時所產(chǎn)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(shè)計的裝置。</p><p><b> 圖18</b></p>
86、<p><b> 6.3液面計設(shè)計</b></p><p> 液面計是用來觀察設(shè)備內(nèi)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(jié)構(gòu)有多種型式,其中部分已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)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(jié)構(gòu)
87、簡單、維修方便、經(jīng)久耐用的特點,所以本次設(shè)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(shè)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(fēng)管通風(fēng)比(通氣/發(fā)酵液體積)取 ,本設(shè)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(fēng)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(shè)計總結(jié)</b></p><p> 7.1設(shè)計組成員信息(按學(xué)號先后排序)</p><p><b> 表19</b></p>
90、<p><b> 7.2設(shè)計分工</b></p><p><b> 表20</b></p><p><b> 7.3組員個人總結(jié)</b></p><p> 八、公稱容積30 m3纈氨酸發(fā)酵罐設(shè)計裝配圖(附圖)</p><p><b> 九、參考
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