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1、制药设备与工程设计课程设计题目：公称容积30 m3缬氨酸发酵罐设计设计小组：第六组专业班级：制药 班设计组成员： 指导教师：黎先发西南科技大学生命科学与工程学院二一三年十二月目录一、设计任务书 11.1设计内容 11.2设计参数和技术特性指标 11.3设计要求2二、概述 22.1设计目的22.2设计思想及依据 22.3设计原则22.4发酵罐设计概述 3三、罐体及传热装置的设计 33.1罐体及换热装置的设计33.1.1确定罐体高径比 43.1.2罐体容积计算 43.1.3罐体厚度的确定 53.1.4上封头厚度的确定 63.1.5下封头厚度的确定 63.1.6罐体压力试验 73.2夹套直径和高度的
2、确定 73.3夹套材料和壁厚的确定 83.3.1夹套封头厚度的确定 83.3.2夹套压力试验 9四、搅拌装置及附件设计 94.1搅拌轴计算94.1.1搅拌轴功率计算 94.1.2按扭矩计算轴的强度104.1.3搅拌器支撑尺寸计算114.2搅拌器选型及分布 114.2.1搅拌器基本尺寸计算114.2.2搅拌器结构 124.3挡板设置 12五、传动装置设计及部分其它装置选型设计 125.1电动机选择 125.2减速机选型 145.2.1 V带设计 155.3联轴器选型 185.4密封装置选型 195.5机架选型 205.6安装底盖 215.7凸缘法兰选型 215.8罐体上接管口 225.9人孔选型
3、 225.10接管法兰 235.11支座设计和计算245.11.1支座选型245.11.2计算总载荷25六、剩余其它装置选型设计 276.1视镜选型设计 276.2消泡装置选型设计 286.3液面计设计 286.4无菌空气分布管设计 29七、设计总 307.1设计组成员信息 307.2设计分工 307.3组员个人总结 30八、公称容积30 m3缬氨酸发酵罐设计装配图（附图）九、参考文献33一、设计任务书1.1设计内容公称容积缬氨酸发酵罐设计项目名称参数或指标工作压力罐内0.15Mpa夹套（蛇管）内0.25Mpa工作温度罐内121夹套（蛇管）内150工作介质罐内轻微腐蚀性物料夹套内蒸汽组别6装料
4、量（m3）26传热面积（m2）44.11搅拌器型式直叶圆盘涡轮搅拌器转速/rmp200搅拌轴功率kw51.47其它夹套换热时，至少应装四块挡板（根据需要设置）罐体材料16Mn1.2建议设计参数和技术特性指标取；装料系数取；通风管通风比（通气速率/发酵液体积）取 发酵液密度为，最大粘度；初始水温.接管建议（推荐）：出料口冷凝液出口蒸汽进口温度计插口视镜进料口人孔手孔压缩空气入口1.3设计要求1.3.1机械搅拌生物反应器机械计算及整体结构设计，完成设计说明书。1.3.1.1进行罐体及夹套（或内部蛇管）设计计算1.3.1.2进行搅拌装置设计：搅拌器的选型设计；选择轴承、联轴器，罐内搅拌轴的结构设计，
5、搅拌轴计算和校核；1.3.1.3搅拌器、电机功率计算、传动系统的设计计算：尽可能采用V带传动，进行传动系统方案设计；进行带传动设计计算； 1.3.1.4密封装置的选型设计1.3.1.5选择支座形式并计算1.3.1.6手孔或人孔选型1.3.1.7选择接管、管法兰、设备法兰1.3.1.8设计机架结构1.3.1.9设计凸缘及安装底盖结构1.3.1.10空气分布管、视镜的选型设计1.3.2绘制搅拌式生物反应器装配图(3号图纸)。二、概述2.1设计目的本设计涉及到化工原理、制药工艺学、机械制图以及制药设备与工程设计等多门课程所学知识，通过这次课程设计我们对所学各科知识有一个具体的运用机会，同时达到温故知
6、新的目的。在设计过程中会遇到不同的问题，需要靠组员的积极协调与配合才能保质保量的完成设计，所以此设计要求我们要在发现问题后积极独立的分析问题并讨论出解决问题的办法。设计要求各组员按各自专长进行分工，已达到资源充分合理的利用。2.2设计思想及依据 本机械搅拌发酵罐的设计主要是按照指导老师给定的设计任务书进行设计，在设计过程中遇到的问题先是组员之间协商解决，若不能再与其他组成员进行交流，希望能够尽量独立完成这次设计。对于设备的参数选择及选型严格按照机械设计手册和相关参考资料进行选择设计。2.3设计原则本设计中遵循“边算、边选、边改，最后绘图”的原则，设备参数选择及选型多从生产要求出发考虑经济效益进
7、行选择，以达到经济高效的生产目的。2.4发酵罐设计概述发酵罐是用于培养微生物或细胞的封闭容器或生物反应装置。因材料、大小和形状的差异，发酵罐有很多种类，可用于研究、分析和生产。本缬氨酸发酵罐的设计根据工艺要求并考虑制造、安装、维护检修的方便，需要确定换热装置、传热装置、搅拌装置和其他附件的参数和型号。由设计题目，我组设计的缬氨酸发酵罐总容积，装料量约，总高度约，罐体公称直径。采用夹套换热器、带减速器、直叶涡轮圆盘式搅拌器，联轴器设计在罐体内部，还包括接管、支座、轴封、法兰、安装底座、人孔、试镜、液面计、消泡器等附件。三、罐体及换热装置的设计3.1罐体及封头几何尺寸计算图1 罐体结构简图图中：罐
8、直筒部分高度，；罐直径，;搅拌器直径，；搅拌器桨距离罐底距离，；多个搅拌桨时的桨距，；选取标准椭圆形封头，封头的公称直径与筒体相同，结构如图：图2 封头结构3.1.1确定罐体高径比种类釜内介质接触形式H/Di一般反应釜液-液相或液-固相物料1 1.3气-液相物料1 2发酵罐类气-液相物料1.7 2.5表 1 几种搅拌釜的长径比值对于机械搅拌发酵罐，这里取高径比为3.1.2罐体容积计算已知公称容积 ，选取高径比罐体内径：，圆整取公称直径查手册得，的标准椭圆形封头曲面高，直边高度 ，封头容积，表面积，查手册得一米高筒体容积，表面积计算筒高：筒体高度圆整得由计算结果得实际高径比复核结果与选取高径比相
9、同，满足要求。3.1.2.1全容积：罐的圆柱体部分体积和上下封头体积之和即：3.1.2.2公称容积：罐的圆柱体部分体积和下封头的体积之和（取整数） 即： ,取整得3.1.2.3设备总容积： 装料量： （装料量系数） 传热面积： （传热面积按装料量计算）3.1.3筒体厚度的确定3.1.3.1设计要求罐内压力；夹套或蛇管压力；工作温度:罐内小于或等于，蛇管或夹套小于或等于；工作介质：罐内轻微腐蚀性，蛇管或夹套蒸汽；搅拌器转速，物料密度3.1.3.2筒体厚度计算选用钢材，查表得钢，厚度，设计温度的许应力为。表2选取筒内设计压力，同时需判断是否考虑液体静压力 ，超过设计压力的，计算在设计压力内筒体的焊缝采用单面对接焊缝，几部无损伤，焊缝系数设钢板厚度，则取负偏差，双面腐蚀度所以考虑安全裕量，取筒体厚度3.1.4上封头厚度的确定在上封头厚度计算公式中，对标准椭圆形封头根据容器最小壁厚的规定，其最小壁厚不应小于，腐蚀裕量另加，负偏差上封头外面无夹套，所以无物料腐蚀，所以上上封头的设计厚度为：为了便于制造，上封头与筒体设计为相同厚度，即：3.1.5下封头厚度的确定据公称直径查相应标准椭圆形封头的参数得：曲面高度：，直面高度：所以下封头装液的高度：，超过设计压力的，应计算在设计压力内，故取负偏差，双面腐蚀度，下封
