制藥設(shè)備與工程設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)--公稱容積30 m3纈氨酸發(fā)酵罐設(shè)計(jì)

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

2、<p><b>　　設(shè)計(jì)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(jì)任務(wù)書(shū)………………………………………………………………</p><p>　　1.1設(shè)計(jì)內(nèi)容………………………………………………………………</p><p>　　1.2設(shè)計(jì)參數(shù)和技術(shù)特性指標(biāo)……………………………………………………</p><p>　　1.3設(shè)計(jì)要求……………………………………

4、…………………………</p><p>　　二、概述………………………………………………………………</p><p>　　2.1設(shè)計(jì)目的………………………………………………………………</p><p>　　2.2設(shè)計(jì)思想及依據(jù)………………………………………………………………</p><p>　　2.3設(shè)計(jì)原則………………………………………………

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

6、………………………………………</p><p>　　3.1.2罐體容積計(jì)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(yàn)…………………………………………………………</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(yàn)………………………………………………………</p><p>　　四、攪拌裝置及附件設(shè)計(jì)………………………………………………………………</p><p>　　4.1攪拌軸計(jì)算………………………………………………………………</p><p>　　

9、4.1.1攪拌軸功率計(jì)算…………………………………………………………</p><p>　　4.1.2按扭矩計(jì)算軸的強(qiáng)度………………………………………………………</p><p>　　4.1.3攪拌器支撐尺寸計(jì)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(jì)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(dòng)裝置設(shè)計(jì)及部分其它裝置選型設(shè)計(jì)………………………………………………<

11、;/p><p>　　5.1電動(dòng)機(jī)選擇………………………………………………………………</p><p>　　5.2減速機(jī)選型………………………………………………………………</p><p>　　5.2.1 V帶設(shè)計(jì)………………………………………………………………</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(jī)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(jì)和計(jì)算…………………………………………………………

14、……</p><p>　　5.11.1支座選型………………………………………………………………</p><p>　　5.11.2計(jì)算總載荷…………………………………………………………</p><p>　　六、剩余其它裝置選型設(shè)計(jì)………………………………………………………………</p><p>　　6.1視鏡選型設(shè)計(jì)……………………………………

15、…………………………</p><p>　　6.2消泡裝置選型設(shè)計(jì)………………………………………………………………</p><p>　　6.3液面計(jì)設(shè)計(jì)………………………………………………………………</p><p>　　6.4無(wú)菌空氣分布管設(shè)計(jì)…………………………………………………………</p><p>　　七、設(shè)計(jì)總結(jié)……………………………

16、…………………………………</p><p>　　7.1設(shè)計(jì)組成員信息………………………………………………………………</p><p>　　7.2設(shè)計(jì)分工………………………………………………………………</p><p>　　7.3組員個(gè)人總結(jié)………………………………………………………………</p><p>　　八、公稱容積30 m3纈氨酸發(fā)酵罐

17、設(shè)計(jì)裝配圖（附圖）</p><p>　　九、參考文獻(xiàn)………………………………………………………………</p><p><b>　　一、設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)</b></p><p><b>　　1.1設(shè)計(jì)內(nèi)容</b></p><p>　　公稱容積 纈氨酸發(fā)酵罐設(shè)計(jì)</p><p>　　1

18、.2建議設(shè)計(jì)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(jì)要求</b></p><p>　　1.3.1

19、機(jī)械攪拌生物反應(yīng)器機(jī)械計(jì)算及整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，完成設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)。</p><p>　　1.3.1.1進(jìn)行罐體及夾套（或內(nèi)部蛇管）設(shè)計(jì)計(jì)算</p><p>　　1.3.1.2進(jìn)行攪拌裝置設(shè)計(jì)：攪拌器的選型設(shè)計(jì)；選擇軸承、聯(lián)軸器，罐內(nèi)攪拌軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，攪拌軸計(jì)算和校核；</p><p>　　1.3.1.3攪拌器、電機(jī)功率計(jì)算、傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算：盡可能采用V帶傳動(dòng)，進(jìn)行傳動(dòng)系

20、統(tǒng)方案設(shè)計(jì)；進(jìn)行帶傳動(dòng)設(shè)計(jì)計(jì)算； </p><p>　　1.3.1.4密封裝置的選型設(shè)計(jì)</p><p>　　1.3.1.5選擇支座形式并計(jì)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(jì)機(jī)架結(jié)構(gòu)</p>

21、;<p>　　1.3.1.9設(shè)計(jì)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(jì)</p><p>　　1.3.2繪制攪拌式生物反應(yīng)器裝配圖(3號(hào)圖紙)。</p><p><b>　　二、概述</b></p><p><b>　　2.1設(shè)計(jì)目的</b>&

22、lt;/p><p>　　本設(shè)計(jì)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(jì)》等多門課程所學(xué)知識(shí)，通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)我們對(duì)所學(xué)各科知識(shí)有一個(gè)具體的運(yùn)用機(jī)會(huì)，同時(shí)達(dá)到溫故知新的目的。在設(shè)計(jì)過(guò)程中會(huì)遇到不同的問(wèn)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(jì)，所以此設(shè)計(jì)要求我們要在發(fā)現(xiàn)問(wèn)題后積極獨(dú)立的分析問(wèn)題并討論出解決問(wèn)題的辦法。設(shè)計(jì)要求各組員按各自專長(zhǎng)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(jì)思想及依據(jù)</p><p>　　本機(jī)械攪拌發(fā)酵罐的設(shè)計(jì)主要是按照指導(dǎo)老師給定的設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)進(jìn)行設(shè)計(jì)，在設(shè)計(jì)過(guò)程中遇到的問(wèn)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(dú)立完成這次設(shè)計(jì)。對(duì)于設(shè)備的參數(shù)選擇及選型嚴(yán)格按照《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》和相關(guān)參考資料進(jìn)行選擇設(shè)計(jì)。</p><p><b>　　2.3設(shè)計(jì)原則<

24、;/b></p><p>　　本設(shè)計(jì)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(jì)效益進(jìn)行選擇，已達(dá)到經(jīng)濟(jì)高效的生產(chǎn)目的。</p><p>　　2.4發(fā)酵罐設(shè)計(jì)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(jì)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(hào)。由設(shè)計(jì)題目，我組設(shè)計(jì)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(pán)式攪拌器，聯(lián)軸器設(shè)計(jì)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(jì)、消泡器等附件。</p><p>　　三、罐

26、體及換熱裝置的設(shè)計(jì)</p><p>　　3.1罐體及封頭幾何尺寸計(jì)算</p><p>　　圖1 罐體結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)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(gè)攪拌槳時(shí)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(zhǎng)徑比值</p><p>　　對(duì)于機(jī)械攪拌發(fā)酵罐，這里取高徑比為 </p><p>　　3.1.2罐體容積計(jì)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(cè)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(cè)得一米高筒體容積 ，表面積 </p><p><b>　　計(jì)算筒高：</b></p><p><b>　　筒體高度圓整得 </b></p><p>　　由計(jì)算結(jié)果得實(shí)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(jì)算）</p><p>　　3.1.3筒體厚度的確定</p><p>　　3.1.3.1設(shè)計(jì)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(jì)算</p><p>　　選用 鋼材，查表得 鋼 ，厚度 ，設(shè)計(jì)溫度 的許應(yīng)力為 。</p><p>　　選取筒內(nèi)設(shè)計(jì)壓力 ，同時(shí)需判斷是否考慮液體靜壓力</p><p>　　，超過(guò)設(shè)計(jì)壓力的 ，應(yīng)計(jì)算在設(shè)計(jì)壓力內(nèi)</p>

33、;<p>　　筒體的焊縫采用單面對(duì)接焊縫，幾部無(wú)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(jì)算公式中，對(duì)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(wú)夾套，所以無(wú)物料腐蝕， 所以上上封頭的設(shè)計(jì)厚度為：</p><p>　　為了便于制造，上封頭與筒體設(shè)計(jì)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(guò)設(shè)計(jì)壓力的 ，應(yīng)計(jì)算在設(shè)計(jì)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(jì)厚度為：</b></p><p>　　為了便于制造，下封頭與筒體設(shè)計(jì)為相同厚度，即： </p><p>　　3.1.6罐體壓力試驗(yàn)</p><p>　　采用水壓試驗(yàn)，試驗(yàn)壓力公式：</p><p>　　屈服點(diǎn)強(qiáng)度 ，所以 </p><p>　　得到 ，所以壓力試驗(yàn)強(qiáng)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(duì)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(cè)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(jì)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(yàn)算夾套傳熱面積：</b></p><p><b>　　符合設(shè)計(jì)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(jì)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(yàn)</p><p>　　采用水壓試驗(yàn)，試驗(yàn)壓力公式：</p><p>　　屈服點(diǎn)強(qiáng)度 ，所以 </p><p>　　得到 ，所以壓力試驗(yàn)強(qiáng)度足夠</p><p>　　四、攪拌裝置及附件設(shè)計(jì)</p>

41、<p><b>　　4.1攪拌軸計(jì)算</b></p><p>　　4.1.1攪拌軸功率計(jì)算</p><p>　　由于設(shè)計(jì)攪拌發(fā)酵罐，攪拌器既要有較強(qiáng)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(duì)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(jià)較高。渦輪式攪拌機(jī)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(pán)渦輪式攪拌器。當(dāng)高徑比小于 時(shí)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(shí)產(chǎn)生漩渦，應(yīng)使攪拌器暴露在空氣中，第一個(gè)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(dòng)狀態(tài)為湍流</p><p><b>　　攪拌功率計(jì)算：</b></p

44、><p>　　表3 湍流時(shí)各攪拌的功率準(zhǔn)數(shù)</p><p>　　氨基酸發(fā)酵攪拌過(guò)程為固體有機(jī)物懸浮，所以攪拌功率系數(shù)取 </p><p>　　對(duì)于多層攪拌器來(lái)說(shuō)，其功率用下列公式計(jì)算</p><p>　　式中 為攪拌層數(shù)，故 </p><p>　　4.1.2按扭矩計(jì)算軸的強(qiáng)度</p><p>　　

45、攪拌軸材料采用45鋼，45鋼的許用應(yīng)力 ，計(jì)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(yàn)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(zhǎng)，故在底部增加一個(gè)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(jì)</p><p>　　由于漿徑 ，所以采用兩葉可拆的圓盤(pán)式渦輪，根據(jù)直葉圓盤(pán)渦輪式攪拌器，槳徑：槳長(zhǎng)：槳寬 </p><p><b>　　則 ， </b></p><p>　　圓盤(pán)直徑一般取漿徑 ,所以圓盤(pán)直徑 </p><p>　　為保持一定的剛性及支持周邊的槳葉，取圓盤(pán)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(pán)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(jì)液面高度為止，由 ，</p><p><b>　　取整得擋板高度 </b></p><p><b>　　五、傳動(dòng)裝置的設(shè)計(jì)</b></p><p>　　攪拌釜的傳動(dòng)裝置一般

50、包括：電動(dòng)機(jī)、減速器、聯(lián)軸器、機(jī)架及傳動(dòng)軸。電動(dòng)機(jī)經(jīng)減速器將轉(zhuǎn)速降低，再通過(guò)聯(lián)軸器帶動(dòng)攪拌軸旋轉(zhuǎn)，從而帶動(dòng)攪拌器轉(zhuǎn)動(dòng)。整個(gè)傳動(dòng)裝置連同機(jī)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(dòng)機(jī)的選擇</p><p><b>　　表4</b></p><p

51、>　　電動(dòng)機(jī)用 帶傳動(dòng)，由上表選擇傳動(dòng)系統(tǒng)的效率 </p><p><b>　　電動(dòng)機(jī)功率：</b></p><p>　　公式中： 為電機(jī)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(dòng)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(dòng)機(jī)功率:</b></p><p>　　由上表得選擇電動(dòng)機(jī)型號(hào)為： </p><p>　　即：電動(dòng)機(jī)按 型安裝，功率為 ，電機(jī)同步轉(zhuǎn)速 ，

53、滿載轉(zhuǎn)速 </p><p>　　表5 電動(dòng)機(jī)安裝代號(hào)</p><p><b>　　圖6 電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)</b></p><p><b>　　單位： </b></p><p>　　表6 電動(dòng)機(jī)安裝及外形尺寸</p><p><b>　　5.2減速機(jī)選型</b&

54、gt;</p><p>　　根據(jù)電機(jī)的功率 ，攪拌轉(zhuǎn)速 ，傳動(dòng)比 ，所以選擇帶傳動(dòng)減速器</p><p>　　帶減速器的特點(diǎn)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造方便，價(jià)格低廉，能防止過(guò)載，噪音小。但不適用于防爆場(chǎng)合。傳動(dòng)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(wú)接頭，傳動(dòng)平穩(wěn)，應(yīng)

55、用最廣泛。由于設(shè)計(jì)的電動(dòng)功率小于 ，傳動(dòng)比 ，故本設(shè)計(jì)采用普通 形帶傳動(dòng)。</p><p>　　帶傳動(dòng)設(shè)計(jì)和計(jì)算主要內(nèi)容：帶的選型、根數(shù)、長(zhǎng)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(jì)</b></p><p><b>　　圖7 帶傳動(dòng)組成</b></p><

56、p>　　5.2.1.1傳動(dòng)額定功率 ： （電動(dòng)機(jī) ）</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(jī)，生產(chǎn)時(shí)工作時(shí)長(zhǎng)大于 ，載荷幾乎無(wú)變動(dòng)，所以工況系數(shù)選擇 </p><p>　　5.2.1.5設(shè)計(jì)功率 ：</p><p>　　5.2.1.6 帶型號(hào)選擇</p><p><b>　　表8</b></p><p>　　根據(jù)上表，由設(shè)計(jì)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(jì)算直徑 </p><p>　　由表初選 ，驗(yàn)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(yàn)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(dòng)率 ：對(duì)于V形帶 ，本設(shè)計(jì)選取 </p><p>　　5.2.1.11大皮帶輪計(jì)算直徑 ：</p><p><b>　　圓整取 </b></p><p>　　5.2.1.12初定中心距 ：</p><p>　　因?yàn)?/p>

60、 ，經(jīng)計(jì)算初定 </p><p>　　5.2.1.13帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度 ：</p><p><b>　　查手冊(cè)，圓整后取 </b></p><p>　　5.2.1.14初定中心距 ：</p><p>　　安裝V帶時(shí)所需要的最小中心距 和最大中心距 計(jì)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(cè)得， </b></p><p>　　5.2.1.17 時(shí)，單根V帶額定功率增量 ：</p><p><b>　　查手冊(cè)

62、得， </b></p><p>　　5.2.1.18包角修正系數(shù) </p><p>　　查手冊(cè)得，包角修正系數(shù) </p><p>　　5.2.1.19帶長(zhǎng)修正系數(shù) ：</p><p>　　查手冊(cè)得，帶長(zhǎng)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(shí)主要考慮以下幾個(gè)方面：載荷的大小及性質(zhì)，軸轉(zhuǎn)速的高低，兩軸相對(duì)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(jià)格等。對(duì)載荷平穩(wěn)的低速軸，

64、如兩軸對(duì)中精確，軸本身剛度較好時(shí)，可選用剛性聯(lián)軸器。本設(shè)計(jì)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(cè)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(yàn)算聯(lián)軸器的扭矩：</b></p><p>　　查手冊(cè)得,工況系數(shù) </p><p>　　對(duì)聯(lián)軸器計(jì)算名義扭矩：</p><p><b>　　確定計(jì)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(jī)械密封，一般采用機(jī)械密封。機(jī)械密封分為平衡型和非平衡型兩大類，常用的機(jī)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(jī)架間的密封裝置，本設(shè)計(jì)選擇機(jī)械密封。機(jī)械密封的密封性能良好，摩擦功率損失小，對(duì)軸的磨損輕微，工作狀態(tài)穩(wěn)定，維修周期長(zhǎng)，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(jī)械密封</p><p>　　圖9 202型標(biāo)準(zhǔn)機(jī)械密封結(jié)構(gòu)</p><p><b>　　單位： </b></p><p>　　表10 機(jī)械密封結(jié)構(gòu)尺寸</p><p><b>　　5.5機(jī)架選型</b></p><p>

68、　　機(jī)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(jī)架有無(wú)支點(diǎn)機(jī)架、單支點(diǎn)機(jī)架和雙支點(diǎn)機(jī)架。本設(shè)計(jì)中選用的V帶減速器直徑較小的齒輪連接在傳動(dòng)機(jī)軸上，較大的選用單點(diǎn)無(wú)支點(diǎn)機(jī)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(jī)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(jī)架 。</p><p>　　圖10 WJ型無(wú)支點(diǎn)機(jī)架</p><p><

69、b>　　單位： </b></p><p><b>　　表11 機(jī)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(jī)架相連，下與凸緣法蘭連接，是整個(gè)攪拌傳動(dòng)裝置與容器連接的主要連接件。安裝底蓋的公稱直徑與機(jī)架公稱直徑相同，機(jī)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(pán)能更緊密的結(jié)合，更合理的配合，所以本設(shè)計(jì)選擇 型突面凸緣法蘭。安裝底蓋公稱直徑 ，所以對(duì)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(dòng)，減少料液對(duì)壁面的磨損和腐蝕。本設(shè)計(jì)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?zèng)_擊液面而產(chǎn)生泡沫，管上部液面以上分開(kāi) 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(shí)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(kāi)坡口的單面或雙面焊。溫度計(jì)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(qiáng)保護(hù)。</p><p><b>　

74、　5.9人孔選型</b></p><p>　　罐體直徑大于 可開(kāi)設(shè)人孔，若直徑較小則應(yīng)開(kāi)設(shè)手孔。因?yàn)樵O(shè)備的直徑大于 ，所以選擇開(kāi)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(jì)技術(shù)要求人孔直徑 ，滿足容器直徑 的要求，但因手冊(cè)建議括號(hào)中公稱直徑盡量不采用，所以改選直徑為 人孔，同時(shí)，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(cè)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(jì)任務(wù)書(shū)結(jié)合手冊(cè)上突面板式平焊鋼制管法蘭理論尺寸對(duì)實(shí)際設(shè)計(jì)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(jì)和計(jì)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(shí)，選 型，故本設(shè)計(jì)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(jì)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(cè)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(cè)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?shī)A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(jì)，所以設(shè)計(jì)的機(jī)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(tái)攪拌罐常用4個(gè)支座，但作承重計(jì)算時(shí)，考慮到安裝誤差造成的受力情況變壞，應(yīng)按兩個(gè)支座計(jì)算。如果不考慮動(dòng)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(gè)支座計(jì)算允許載荷：</p><p>　　所選支座的允許載荷應(yīng)大于計(jì)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(jì)</p

82、><p><b>　　6.1視鏡選型設(shè)計(jì)</b></p><p>　　視鏡主要用來(lái)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(jì)</p><p>　　常用的機(jī)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(jì)是設(shè)計(jì)一個(gè)攪拌發(fā)酵罐選用罐內(nèi)消泡裝置。</p><p>　　最簡(jiǎn)單的是在攪拌軸上加上一個(gè)消泡漿，通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)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(dòng)，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(shí)將槽內(nèi)發(fā)酵液注入圓板的中央，通過(guò)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?jiǎng)恿ρb置，本著節(jié)約能量的原則本設(shè)計(jì)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(lái)電機(jī)提供動(dòng)力，變徑孔氏消泡槳主要是依靠泡沫通過(guò)變徑時(shí)所產(chǎn)生的壓力變化以及轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)所產(chǎn)生的剪切力來(lái)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(jì)的裝置。</p><p><b>　　圖18</b></p>

86、<p><b>　　6.3液面計(jì)設(shè)計(jì)</b></p><p>　　液面計(jì)是用來(lái)觀察設(shè)備內(nèi)部液面位置的裝置。常見(jiàn)的液面計(jì)有板式液面計(jì)、玻璃管液面計(jì)、浮子式液面計(jì)、和磁性液面計(jì)4種類型，尤其以玻璃管液面計(jì)最為常用。液面計(jì)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(jì)、玻璃板液面計(jì)等。</p><p>　　其中玻璃板液位計(jì)具有讀書(shū)清析、直觀、可靠、結(jié)構(gòu)

87、簡(jiǎn)單、維修方便、經(jīng)久耐用的特點(diǎn)，所以本次設(shè)計(jì)選用玻璃板液面計(jì)。其中T型液面計(jì)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(jì)。</p><p><b>　　圖19</b></p><p>　　6.4無(wú)菌空氣分布管設(shè)計(jì)</p><p&

88、gt;　　無(wú)菌空氣分布管采用空氣分布裝置，其作用是吹入無(wú)菌空氣，使空氣分布均勻。采用單管裝置，單管裝置簡(jiǎn)單實(shí)用，單次通入量大。</p><p>　　因?yàn)榕囵B(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(jì)取0.2</p><p><b>　　則計(jì)算空氣流量： </b></p><p>　　計(jì)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(wú)縫鋼管</b></p><p><b>　　七、設(shè)計(jì)總結(jié)</b></p><p>　　7.1設(shè)計(jì)組成員信息（按學(xué)號(hào)先后排序）</p><p><b>　　表19</b></p>

90、<p><b>　　7.2設(shè)計(jì)分工</b></p><p><b>　　表20</b></p><p><b>　　7.3組員個(gè)人總結(jié)</b></p><p>　　八、公稱容積30 m3纈氨酸發(fā)酵罐設(shè)計(jì)裝配圖（附圖）</p><p><b>　　九、參考