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1、n制药设备课程设计制药设备课程设计()n n机械搅拌通风发酵罐设计机械搅拌通风发酵罐设计一、设计目的一、设计目的n n（1 1 1 1）培养学生把所学的）培养学生把所学的）培养学生把所学的）培养学生把所学的制药设备与工艺设计制药设备与工艺设计制药设备与工艺设计制药设备与工艺设计、机械制图机械制图机械制图机械制图、化工原理化工原理化工原理化工原理及其及其及其及其制药工艺学制药工艺学制药工艺学制药工艺学等相关课程的理论知识，在课程等相关课程的理论知识，在课程等相关课程的理论知识，在课程等相关课程的理论知识，在课程设计中综合地加以运用，巩固和强化有关制药设备与工艺设计程的设计中综合地加以运用，巩固和
2、强化有关制药设备与工艺设计程的设计中综合地加以运用，巩固和强化有关制药设备与工艺设计程的设计中综合地加以运用，巩固和强化有关制药设备与工艺设计程的基本理论和基本知识。基本理论和基本知识。基本理论和基本知识。基本理论和基本知识。n n（2 2 2 2）培养学生对制药工程设计的技能以及独立分析问题、解决问）培养学生对制药工程设计的技能以及独立分析问题、解决问）培养学生对制药工程设计的技能以及独立分析问题、解决问）培养学生对制药工程设计的技能以及独立分析问题、解决问题的能力。树立正确的设计思想，掌握机械搅拌通风生物反应器设题的能力。树立正确的设计思想，掌握机械搅拌通风生物反应器设题的能力。树立正确的
3、设计思想，掌握机械搅拌通风生物反应器设题的能力。树立正确的设计思想，掌握机械搅拌通风生物反应器设计的基本方法和步骤，为今后创造性设计生物反应器和相关技术改计的基本方法和步骤，为今后创造性设计生物反应器和相关技术改计的基本方法和步骤，为今后创造性设计生物反应器和相关技术改计的基本方法和步骤，为今后创造性设计生物反应器和相关技术改造工作打下一定的基础。造工作打下一定的基础。造工作打下一定的基础。造工作打下一定的基础。n n（3 3 3 3）培养学生熟悉、查阅并综合运用各种有关的设计手册、规范、）培养学生熟悉、查阅并综合运用各种有关的设计手册、规范、）培养学生熟悉、查阅并综合运用各种有关的设计手册、
4、规范、）培养学生熟悉、查阅并综合运用各种有关的设计手册、规范、标准、图册等设计技术资料；进一步培养学生识图、制图、运算、标准、图册等设计技术资料；进一步培养学生识图、制图、运算、标准、图册等设计技术资料；进一步培养学生识图、制图、运算、标准、图册等设计技术资料；进一步培养学生识图、制图、运算、编写设计说明书等基本技能；完成作为工程技术人员在机械设计方编写设计说明书等基本技能；完成作为工程技术人员在机械设计方编写设计说明书等基本技能；完成作为工程技术人员在机械设计方编写设计说明书等基本技能；完成作为工程技术人员在机械设计方面所必备的设计能力的基本训练。面所必备的设计能力的基本训练。面所必备的设计
5、能力的基本训练。面所必备的设计能力的基本训练。 二、课程设计的要求二、课程设计的要求n n（1 1）树立正确的设计思想。在设计中自始至终本着对工程设计负责的）树立正确的设计思想。在设计中自始至终本着对工程设计负责的）树立正确的设计思想。在设计中自始至终本着对工程设计负责的）树立正确的设计思想。在设计中自始至终本着对工程设计负责的态度，从难从严要求，综合考虑经济性、实用性、安全可靠性和先进态度，从难从严要求，综合考虑经济性、实用性、安全可靠性和先进态度，从难从严要求，综合考虑经济性、实用性、安全可靠性和先进态度，从难从严要求，综合考虑经济性、实用性、安全可靠性和先进性，严肃认真地进行设计，高质量
6、完成设计任务。性，严肃认真地进行设计，高质量完成设计任务。性，严肃认真地进行设计，高质量完成设计任务。性，严肃认真地进行设计，高质量完成设计任务。n n（2 2）具有积极主动的学习态度和进取精神。在课程设计中遇到问题不）具有积极主动的学习态度和进取精神。在课程设计中遇到问题不）具有积极主动的学习态度和进取精神。在课程设计中遇到问题不）具有积极主动的学习态度和进取精神。在课程设计中遇到问题不敷衍，通过查阅资料和复习有关教科书，积极思考、提出个人见解，敷衍，通过查阅资料和复习有关教科书，积极思考、提出个人见解，敷衍，通过查阅资料和复习有关教科书，积极思考、提出个人见解，敷衍，通过查阅资料和复习有关
7、教科书，积极思考、提出个人见解，主动解决问题，注重能力培养。主动解决问题，注重能力培养。主动解决问题，注重能力培养。主动解决问题，注重能力培养。n n强调独立思考，有创造性的设计。在课程设计中学会收集、理解、熟强调独立思考，有创造性的设计。在课程设计中学会收集、理解、熟强调独立思考，有创造性的设计。在课程设计中学会收集、理解、熟强调独立思考，有创造性的设计。在课程设计中学会收集、理解、熟悉和使用各种资料，是培养设计能力的重要方面，也是设计能力强的悉和使用各种资料，是培养设计能力的重要方面，也是设计能力强的悉和使用各种资料，是培养设计能力的重要方面，也是设计能力强的悉和使用各种资料，是培养设计能
8、力的重要方面，也是设计能力强的重要表现。重要表现。重要表现。重要表现。n n（3 3）学会正确的设计方法，统筹兼顾、抓住主要矛盾。对于初学者，）学会正确的设计方法，统筹兼顾、抓住主要矛盾。对于初学者，）学会正确的设计方法，统筹兼顾、抓住主要矛盾。对于初学者，）学会正确的设计方法，统筹兼顾、抓住主要矛盾。对于初学者，往往把设计片面的理解为是理论上的强度、刚度等计算，认为这些计往往把设计片面的理解为是理论上的强度、刚度等计算，认为这些计往往把设计片面的理解为是理论上的强度、刚度等计算，认为这些计往往把设计片面的理解为是理论上的强度、刚度等计算，认为这些计算结果不可更改，实际上，对于设备的合理设计，
9、其计算结果只是设算结果不可更改，实际上，对于设备的合理设计，其计算结果只是设算结果不可更改，实际上，对于设备的合理设计，其计算结果只是设算结果不可更改，实际上，对于设备的合理设计，其计算结果只是设计时某一方面的依据，设计是还要考虑结构等方面的要求。计时某一方面的依据，设计是还要考虑结构等方面的要求。计时某一方面的依据，设计是还要考虑结构等方面的要求。计时某一方面的依据，设计是还要考虑结构等方面的要求。三、课程设计的内容三、课程设计的内容n n1 1、准备阶段、准备阶段、准备阶段、准备阶段n n（1 1）设计前应预先准备好设计资料、手册、图册、计算）设计前应预先准备好设计资料、手册、图册、计算）
10、设计前应预先准备好设计资料、手册、图册、计算）设计前应预先准备好设计资料、手册、图册、计算和绘图工具、图纸等；和绘图工具、图纸等；和绘图工具、图纸等；和绘图工具、图纸等；n n（2 2）认真研究设计任务书，分析设计题目的原始数据和）认真研究设计任务书，分析设计题目的原始数据和）认真研究设计任务书，分析设计题目的原始数据和）认真研究设计任务书，分析设计题目的原始数据和工艺条件，明确设计要求和设计内容；工艺条件，明确设计要求和设计内容；工艺条件，明确设计要求和设计内容；工艺条件，明确设计要求和设计内容；n n（3 3）设计前应认真复习有关教材，熟悉有关资料和设计）设计前应认真复习有关教材，熟悉有关
11、资料和设计）设计前应认真复习有关教材，熟悉有关资料和设计）设计前应认真复习有关教材，熟悉有关资料和设计步骤；步骤；步骤；步骤；n n（4 4）有条件的应结合现场参观，熟悉典型设备的结构，）有条件的应结合现场参观，熟悉典型设备的结构，）有条件的应结合现场参观，熟悉典型设备的结构，）有条件的应结合现场参观，熟悉典型设备的结构，比较其优缺点，以便选择出适当的结构为己所用，没有现比较其优缺点，以便选择出适当的结构为己所用，没有现比较其优缺点，以便选择出适当的结构为己所用，没有现比较其优缺点，以便选择出适当的结构为己所用，没有现场条件的也要先读懂几张典型设备图。场条件的也要先读懂几张典型设备图。场条件的
12、也要先读懂几张典型设备图。场条件的也要先读懂几张典型设备图。2 2、工艺计算和机械设计阶段、工艺计算和机械设计阶段n n根据设备的工艺条件，围绕设备内、外附件的选型进行结构设计、围根据设备的工艺条件，围绕设备内、外附件的选型进行结构设计、围根据设备的工艺条件，围绕设备内、外附件的选型进行结构设计、围根据设备的工艺条件，围绕设备内、外附件的选型进行结构设计、围绕着确定厚度大小进行强度、刚度和稳定性设计和校核计算，一般步绕着确定厚度大小进行强度、刚度和稳定性设计和校核计算，一般步绕着确定厚度大小进行强度、刚度和稳定性设计和校核计算，一般步绕着确定厚度大小进行强度、刚度和稳定性设计和校核计算，一般步
13、骤如下：骤如下：骤如下：骤如下：n n（1 1 1 1）全面考虑按压力大小、温度高低和腐蚀性大小等因素来选材。）全面考虑按压力大小、温度高低和腐蚀性大小等因素来选材。）全面考虑按压力大小、温度高低和腐蚀性大小等因素来选材。）全面考虑按压力大小、温度高低和腐蚀性大小等因素来选材。n n（2 2 2 2）选用零部件。）选用零部件。）选用零部件。）选用零部件。n n（3 3 3 3）强度、刚度、稳定性设计和校核计算。）强度、刚度、稳定性设计和校核计算。）强度、刚度、稳定性设计和校核计算。）强度、刚度、稳定性设计和校核计算。n n（4 4 4 4）传动设备的计算与选型。）传动设备的计算与选型。）传动设
14、备的计算与选型。）传动设备的计算与选型。n n（5 5 5 5）绘制设备总装配图。对初学者，常采用）绘制设备总装配图。对初学者，常采用）绘制设备总装配图。对初学者，常采用）绘制设备总装配图。对初学者，常采用“ “边算、边选、边画、边算、边选、边画、边算、边选、边画、边算、边选、边画、边改边改边改边改” ”的作法，初步计算后，确定大体结构尺寸，分配图纸幅面，绘的作法，初步计算后，确定大体结构尺寸，分配图纸幅面，绘的作法，初步计算后，确定大体结构尺寸，分配图纸幅面，绘的作法，初步计算后，确定大体结构尺寸，分配图纸幅面，绘出视图初稿，待尺寸确定后再加深成正式图纸。出视图初稿，待尺寸确定后再加深成正式
15、图纸。出视图初稿，待尺寸确定后再加深成正式图纸。出视图初稿，待尺寸确定后再加深成正式图纸。n n（6 6 6 6）绘制零部件图。）绘制零部件图。）绘制零部件图。）绘制零部件图。n n（7 7 7 7）提出技术要求。对设备制造、装配、检验和试车等工序提出合）提出技术要求。对设备制造、装配、检验和试车等工序提出合）提出技术要求。对设备制造、装配、检验和试车等工序提出合）提出技术要求。对设备制造、装配、检验和试车等工序提出合理的要求，以文字形式标注在总装配图上。理的要求，以文字形式标注在总装配图上。理的要求，以文字形式标注在总装配图上。理的要求，以文字形式标注在总装配图上。3 3、编制设计计算说明书
16、、编制设计计算说明书n n设计计算说明数是图纸设计的理论依据，是设计计算的设计计算说明数是图纸设计的理论依据，是设计计算的设计计算说明数是图纸设计的理论依据，是设计计算的设计计算说明数是图纸设计的理论依据，是设计计算的整理和总结，是审核设计的技术文件之一，其内容大致整理和总结，是审核设计的技术文件之一，其内容大致整理和总结，是审核设计的技术文件之一，其内容大致整理和总结，是审核设计的技术文件之一，其内容大致包括：包括：包括：包括：n n目录目录目录目录n n设计任务书设计任务书设计任务书设计任务书n n设计方案的分析和拟定；设计方案的分析和拟定；设计方案的分析和拟定；设计方案的分析和拟定；n
17、n各部分结构尺寸的确定和设计计算；各部分结构尺寸的确定和设计计算；各部分结构尺寸的确定和设计计算；各部分结构尺寸的确定和设计计算；n n设计总结（每人一份，独立完成）；设计总结（每人一份，独立完成）；设计总结（每人一份，独立完成）；设计总结（每人一份，独立完成）；n n参考文献。参考文献。参考文献。参考文献。n n附件：发酵罐装配图附件：发酵罐装配图附件：发酵罐装配图附件：发酵罐装配图1 1 1 1张张张张 课程设计参考资料课程设计参考资料n n电子资源：学校数字化图书馆，主要包括：电子资源：学校数字化图书馆，主要包括：电子资源：学校数字化图书馆，主要包括：电子资源：学校数字化图书馆，主要包括
18、：n n1 1）典型化工设备机械设计指导典型化工设备机械设计指导典型化工设备机械设计指导典型化工设备机械设计指导；n n2 2）化工设备机械基础课程设计化工设备机械基础课程设计化工设备机械基础课程设计化工设备机械基础课程设计；n n3 3）化工设备设计全书化工设备设计全书化工设备设计全书化工设备设计全书搅拌设备设计搅拌设备设计搅拌设备设计搅拌设备设计；n n4 4）挠性传动设计挠性传动设计挠性传动设计挠性传动设计；n n5 5）发酵生产设备发酵生产设备发酵生产设备发酵生产设备；n n6 6）发酵工程与设备发酵工程与设备发酵工程与设备发酵工程与设备；n n纸本图书资源：纸本图书资源：纸本图书资源
19、：纸本图书资源：n n主要在老区图书馆借阅。主要在老区图书馆借阅。主要在老区图书馆借阅。主要在老区图书馆借阅。n n主要包括化工机械设备及其设计等。主要包括化工机械设备及其设计等。主要包括化工机械设备及其设计等。主要包括化工机械设备及其设计等。四、设计步骤四、设计步骤n n（一）、发酵罐的总体结构设计（一）、发酵罐的总体结构设计（一）、发酵罐的总体结构设计（一）、发酵罐的总体结构设计n n根据工艺要求并考虑制造、安装、维护检修的方根据工艺要求并考虑制造、安装、维护检修的方根据工艺要求并考虑制造、安装、维护检修的方根据工艺要求并考虑制造、安装、维护检修的方便，确定各部分的结构形式，如封头的形式，
20、传便，确定各部分的结构形式，如封头的形式，传便，确定各部分的结构形式，如封头的形式，传便，确定各部分的结构形式，如封头的形式，传热方式，传动类型、轴封和各种附件的结构形式。热方式，传动类型、轴封和各种附件的结构形式。热方式，传动类型、轴封和各种附件的结构形式。热方式，传动类型、轴封和各种附件的结构形式。 1 1 罐体的设计罐体的设计n n1 1 1 11 1 1 1 罐体的结构设计罐体的结构设计罐体的结构设计罐体的结构设计n n罐体由顶盖、筒体和罐底组成，通过支座安装在罐体由顶盖、筒体和罐底组成，通过支座安装在罐体由顶盖、筒体和罐底组成，通过支座安装在罐体由顶盖、筒体和罐底组成，通过支座安装在
21、基础或平台上，罐底通常采用椭圆形封头，顶盖在受压状基础或平台上，罐底通常采用椭圆形封头，顶盖在受压状基础或平台上，罐底通常采用椭圆形封头，顶盖在受压状基础或平台上，罐底通常采用椭圆形封头，顶盖在受压状态下操作，常选用椭圆形封头，对直径较小的种子罐，顶态下操作，常选用椭圆形封头，对直径较小的种子罐，顶态下操作，常选用椭圆形封头，对直径较小的种子罐，顶态下操作，常选用椭圆形封头，对直径较小的种子罐，顶盖可采用薄钢板制造的平盖，并在薄钢板上加设型钢制的盖可采用薄钢板制造的平盖，并在薄钢板上加设型钢制的盖可采用薄钢板制造的平盖，并在薄钢板上加设型钢制的盖可采用薄钢板制造的平盖，并在薄钢板上加设型钢制的
22、横梁，用以支撑搅拌器及其传动装置。顶盖与罐底分别与横梁，用以支撑搅拌器及其传动装置。顶盖与罐底分别与横梁，用以支撑搅拌器及其传动装置。顶盖与罐底分别与横梁，用以支撑搅拌器及其传动装置。顶盖与罐底分别与筒体相连，罐底与筒体的连接采用焊接。筒体与顶盖的连筒体相连，罐底与筒体的连接采用焊接。筒体与顶盖的连筒体相连，罐底与筒体的连接采用焊接。筒体与顶盖的连筒体相连，罐底与筒体的连接采用焊接。筒体与顶盖的连接形式分为可拆连接和不可拆连接，筒体内径接形式分为可拆连接和不可拆连接，筒体内径接形式分为可拆连接和不可拆连接，筒体内径接形式分为可拆连接和不可拆连接，筒体内径D D1 11200mm1200mm，宜
23、采用可拆的法兰连接，常采用甲型平焊法兰连接。大，宜采用可拆的法兰连接，常采用甲型平焊法兰连接。大，宜采用可拆的法兰连接，常采用甲型平焊法兰连接。大，宜采用可拆的法兰连接，常采用甲型平焊法兰连接。大型发酵罐一般采用焊接连接。型发酵罐一般采用焊接连接。型发酵罐一般采用焊接连接。型发酵罐一般采用焊接连接。发酵罐的结构发酵罐的结构1.2 1.2 罐体几何尺寸的计算罐体几何尺寸的计算 n n1 12 21 1 确定筒体的内径确定筒体的内径确定筒体的内径确定筒体的内径D Dn n一般由工艺条件给定的公称容积一般由工艺条件给定的公称容积一般由工艺条件给定的公称容积一般由工艺条件给定的公称容积V V、装料系数
24、和、装料系数和、装料系数和、装料系数和高径比高径比高径比高径比H/DH/D，计算确定筒体的内径，计算确定筒体的内径，计算确定筒体的内径，计算确定筒体的内径D D。n n1 12 22 2确定筒体的高度确定筒体的高度确定筒体的高度确定筒体的高度HH。n n根据计算的罐体直径计算根据计算的罐体直径计算根据计算的罐体直径计算根据计算的罐体直径计算H H H H其中：其中：Vb为下封头的容积为下封头的容积 V1为为1米高筒体的容积，与内米高筒体的容积，与内径有关，可查手册确定。径有关，可查手册确定。压力容器公称直径压力容器公称直径D D的选择的选择括号为非优先系列。括号为非优先系列。300(350)4
25、00(450)500(550)600(650)700(750)8009001000(1100)1200(1300)1400(1500)1600(1700)1800(1900)2000(2100)2200(2300)24002500260028003000320034003500360038004000420044004500460048005000520054005500560058006000尽量不采用括号的直径系列尽量不采用括号的直径系列搅拌罐尺寸关系搅拌罐尺寸关系 d/D=1/21/3 W/D=1/81/12 B/D=0.81.0ns/d =1.52.51 12 23 3 确定筒体的厚度
26、确定筒体的厚度n n根据工艺条件，筒体材料、内压力已确定的内径等根据工艺条件，筒体材料、内压力已确定的内径等根据工艺条件，筒体材料、内压力已确定的内径等根据工艺条件，筒体材料、内压力已确定的内径等参数，按强度计算公式确定筒体的设计厚度。参数，按强度计算公式确定筒体的设计厚度。参数，按强度计算公式确定筒体的设计厚度。参数，按强度计算公式确定筒体的设计厚度。 其中其中t td d设计厚度，设计厚度，mmmm；p p为设计压力，为设计压力，MPaMPa；D D1 1为薄壁圆筒内径为薄壁圆筒内径,mm,mm 材料在设计温度下的许用应力，材料在设计温度下的许用应力，MPaMPa；厚度附加量厚度附加量设计
27、压力与工作压力设计压力与工作压力n n注意：设计任务书中给定压力为最大工作压力；注意：设计任务书中给定压力为最大工作压力；注意：设计任务书中给定压力为最大工作压力；注意：设计任务书中给定压力为最大工作压力；vv使用安全阀时设计压力不小于安全阀开启压力或使用安全阀时设计压力不小于安全阀开启压力或使用安全阀时设计压力不小于安全阀开启压力或使用安全阀时设计压力不小于安全阀开启压力或取最大工作压力取最大工作压力取最大工作压力取最大工作压力1.051.051.051.051.101.101.101.10倍；倍；倍；倍；vv使用防爆破膜时根据其型式，一般取最大工作压使用防爆破膜时根据其型式，一般取最大工作
28、压使用防爆破膜时根据其型式，一般取最大工作压使用防爆破膜时根据其型式，一般取最大工作压力的力的力的力的1.151.151.151.151.41.41.41.4倍作为设计压力。倍作为设计压力。倍作为设计压力。倍作为设计压力。许用应力许用应力许用应力是容器壳体等受压元件的材料许用强度，取材料极限许用应力是容器壳体等受压元件的材料许用强度，取材料极限强度强度与相应的安全系数之比。与相应的安全系数之比。 材料的极限强度的选择取决于容器材料的判废标准，对于材料的极限强度的选择取决于容器材料的判废标准，对于常温或温度不高的搅拌罐，为了防止在操作过程中出现过度塑常温或温度不高的搅拌罐，为了防止在操作过程中出
29、现过度塑性变形或断裂等破坏形式，在工程设计中通常取屈服点性变形或断裂等破坏形式，在工程设计中通常取屈服点s s和和抗拉强度抗拉强度b b作为强度极限，作为强度极限， 与所选材料有关，可以通过查与所选材料有关，可以通过查资料或手册得到。资料或手册得到。n nb b、n ns s分别是抗拉强度、屈服点的安全系数分别是抗拉强度、屈服点的安全系数, ,安全系数是一个反映包括设计分析、材料试安全系数是一个反映包括设计分析、材料试验制造运行控制等水平不同的质量保证参数，验制造运行控制等水平不同的质量保证参数，对于碳素钢、低合金钢、铁素体高合金钢：对于碳素钢、低合金钢、铁素体高合金钢：n nb b3.0 n
30、3.0 ns s1.61.6常用材料的许用应力数据常用材料的许用应力数据焊接接头系数焊接削弱而降低设计许用应力的系数。焊接削弱而降低设计许用应力的系数。焊接削弱而降低设计许用应力的系数。焊接削弱而降低设计许用应力的系数。根据接头型式及无损检测长度比例确定。根据接头型式及无损检测长度比例确定。根据接头型式及无损检测长度比例确定。根据接头型式及无损检测长度比例确定。焊接接头形式焊接接头形式无损检测的长度比例无损检测的长度比例100%100%局部局部双双面面焊焊对对接接接接头头或或相相当当于于双双面焊的对接接头面焊的对接接头1.01.00.850.85单单面面焊焊对对接接接接头头或或相相当当于于单单
31、面焊的对接接头面焊的对接接头0.90.90.80.8符合符合压力容器安全技术检察规程压力容器安全技术检察规程才允许作局部无损探伤。才允许作局部无损探伤。抽验长度不应小于每条焊缝长度的抽验长度不应小于每条焊缝长度的20。厚度附加量满足强度要求的计算厚度之外，额外增加的厚度量，满足强度要求的计算厚度之外，额外增加的厚度量，满足强度要求的计算厚度之外，额外增加的厚度量，满足强度要求的计算厚度之外，额外增加的厚度量，包括由钢板负偏差包括由钢板负偏差包括由钢板负偏差包括由钢板负偏差( ( ( (或钢管负偏差或钢管负偏差或钢管负偏差或钢管负偏差) ) ) ) C C C Cl l l l、腐蚀裕量、腐蚀裕
32、量、腐蚀裕量、腐蚀裕量 C C C C2 2 2 2，即，即，即，即 C C C C C C C Cl l l l十十十十 C C C C2 2 2 2厚度厚度22.22.52.83.03.23.53.844.55.5负偏差负偏差 0.13 0.14 0.150.160.180.20.2厚度厚度6782526303234364042505260负偏差负偏差0.60.80.911.11.21.3腐蚀速度腐蚀速度0.05mm0.05mma(a(包括大气腐蚀包括大气腐蚀) )时：时：碳素钢和低合金钢单面腐蚀碳素钢和低合金钢单面腐蚀C C2 21mm1mm，双面，双面腐蚀取腐蚀取C C2 22mm2m
33、m， 当腐蚀速度当腐蚀速度0.05mm0.05mma a时，单面腐蚀取时，单面腐蚀取C C2 22mm2mm，双面腐蚀取，双面腐蚀取C C2 24mm4mm。不锈钢取不锈钢取C C2 20 0。1.3.4 1.3.4 确定封头厚度和结构尺寸确定封头厚度和结构尺寸封头的设计已标准化，内径与筒体的内径一致，封头的设计已标准化，内径与筒体的内径一致，封头的设计已标准化，内径与筒体的内径一致，封头的设计已标准化，内径与筒体的内径一致，标准锥形封头、椭圆标准封头尺寸可查设计资料。标准锥形封头、椭圆标准封头尺寸可查设计资料。标准锥形封头、椭圆标准封头尺寸可查设计资料。标准锥形封头、椭圆标准封头尺寸可查设计
34、资料。 封头设计厚度按工艺条件，用强度计算公式进行封头设计厚度按工艺条件，用强度计算公式进行封头设计厚度按工艺条件，用强度计算公式进行封头设计厚度按工艺条件，用强度计算公式进行计算。对椭圆形封头计算。对椭圆形封头计算。对椭圆形封头计算。对椭圆形封头: : 对标准椭圆形封头对标准椭圆形封头:K=1:K=11.3 1.3 罐体压力试验罐体压力试验n n采用水压试验，试验压力公式为采用水压试验，试验压力公式为n n其中：其中： 为实验温度下材料的许用应力，为实验温度下材料的许用应力，MPaMPa；n n t t为设计温度下材料的许用应力，为设计温度下材料的许用应力，MPaMPa。n n试验压力下圆筒
35、中的应力为：试验压力下圆筒中的应力为：试验压力下圆筒中的应力为：试验压力下圆筒中的应力为：n n查材料的屈服点强度查材料的屈服点强度查材料的屈服点强度查材料的屈服点强度s s s sn n如满足如满足如满足如满足0.9 0.9 0.9 0.9 s s s s，则压力试验强度足够。，则压力试验强度足够。，则压力试验强度足够。，则压力试验强度足够。例例题题1试设计一酒精发酵罐，工艺要求为：一次投入试设计一酒精发酵罐，工艺要求为：一次投入50t50t的发酵的发酵液，密度为液，密度为1.076t/m1.076t/m3 3，要求装料系数为，要求装料系数为0.80.8，发酵最高，发酵最高温度为温度为32,
36、32,最高工作压力为最高工作压力为0.1MPa,0.1MPa,试确定发酵的主要试确定发酵的主要结构尺寸和壁厚。结构尺寸和壁厚。解解: 1.: 1.选材选材对于生物加工工业，发酵罐的制造材料可以选用碳钢、对于生物加工工业，发酵罐的制造材料可以选用碳钢、不锈钢、合金钢，相对于其他工业来说，发酵液对钢材不锈钢、合金钢，相对于其他工业来说，发酵液对钢材的腐蚀性不大，温度不高，压力为低压，故可选用的腐蚀性不大，温度不高，压力为低压，故可选用16MnR16MnR钢材钢材, ,材料在设计温度下的许用应力为材料在设计温度下的许用应力为 T T=170MPa=170MPa， 查表查表16MnR16MnR钢钢b
37、b =510MPAa=510MPAa，安全系数，安全系数n nb b取取3 3。2. 发发酵罐的主要尺寸酵罐的主要尺寸n n发酵罐的总容积为发酵罐的总容积为发酵罐的总容积为发酵罐的总容积为n n发酵罐为立式容器发酵罐为立式容器发酵罐为立式容器发酵罐为立式容器, , , ,上封头选用标准椭圆形封头上封头选用标准椭圆形封头上封头选用标准椭圆形封头上封头选用标准椭圆形封头, , , ,下封头下封头下封头下封头为了考虑排料选用无折边的锥形封头为了考虑排料选用无折边的锥形封头为了考虑排料选用无折边的锥形封头为了考虑排料选用无折边的锥形封头, , , ,并选取筒体高度并选取筒体高度并选取筒体高度并选取筒体
38、高度H H H H与筒体半径与筒体半径与筒体半径与筒体半径D D D D1 1 1 1的比值为的比值为的比值为的比值为1.2:11.2:11.2:11.2:1。n n初选筒体直径取初选筒体直径取初选筒体直径取初选筒体直径取3600mm,3600mm,3600mm,3600mm,则标准椭圆形封头的容积则标准椭圆形封头的容积则标准椭圆形封头的容积则标准椭圆形封头的容积为为为为6.62m6.62m6.62m6.62m3 3 3 3, , , ,n n设锥形封头锥体高度为设锥形封头锥体高度为设锥形封头锥体高度为设锥形封头锥体高度为h,h,h,h,半锥顶角为半锥顶角为半锥顶角为半锥顶角为30303030
39、, , , ,则则则则h=h=h=h=n n故发酵罐的容积由上封头容积故发酵罐的容积由上封头容积故发酵罐的容积由上封头容积故发酵罐的容积由上封头容积1 1 1 1、下封头容积、下封头容积、下封头容积、下封头容积V V V V2 2 2 2和筒体和筒体和筒体和筒体容积容积容积容积V V V V3 3 3 3组成。组成。组成。组成。n n解得解得D D1 1=3530mm=3530mm，经圆整并取公称直径为，经圆整并取公称直径为D D1 1=3600mm=3600mm。n n3 3 3 3、发酵罐筒体壁厚计算：、发酵罐筒体壁厚计算：、发酵罐筒体壁厚计算：、发酵罐筒体壁厚计算：n n取设计压力等于最
40、高工作压力的取设计压力等于最高工作压力的1.11.1倍，即倍，即1.11.10.1=0.11MPa0.1=0.11MPa。同时还需判断是否需要考虑液体静。同时还需判断是否需要考虑液体静压力。压力。n n罐内实装发酵液为罐内实装发酵液为50/1.076=46.47m50/1.076=46.47m3 3，锥体部分的发酵，锥体部分的发酵液为液为 ，所以筒身部分实装发酵液为，所以筒身部分实装发酵液为46.47-10.57=35.9m46.47-10.57=35.9m3 3，故筒身部分液柱高度为，故筒身部分液柱高度为 ，筒体底部静压力为：，筒体底部静压力为：n n由上述计算可见，筒体部分液柱静压力已超过
41、设计由上述计算可见，筒体部分液柱静压力已超过设计由上述计算可见，筒体部分液柱静压力已超过设计由上述计算可见，筒体部分液柱静压力已超过设计压力的压力的压力的压力的5%5%，应计如设计压力内，计设计压力为，应计如设计压力内，计设计压力为，应计如设计压力内，计设计压力为，应计如设计压力内，计设计压力为p=0.11+0.037=0.147MPap=0.11+0.037=0.147MPa筒体的焊缝采用带垫板的单面对接焊缝，局部无损筒体的焊缝采用带垫板的单面对接焊缝，局部无损筒体的焊缝采用带垫板的单面对接焊缝，局部无损筒体的焊缝采用带垫板的单面对接焊缝，局部无损伤，焊缝系数伤，焊缝系数伤，焊缝系数伤，焊缝
42、系数=0.8=0.8=0.8=0.8。n n筒体的计算壁厚为：筒体的计算壁厚为：筒体的计算壁厚为：筒体的计算壁厚为：n n根据容器最小壁厚的规定，最小壁厚应不小于根据容器最小壁厚的规定，最小壁厚应不小于根据容器最小壁厚的规定，最小壁厚应不小于根据容器最小壁厚的规定，最小壁厚应不小于3mm3mm，腐蚀，腐蚀，腐蚀，腐蚀裕度另加。裕度另加。裕度另加。裕度另加。n n由表由表由表由表14-714-7查得钢板厚度负偏差查得钢板厚度负偏差查得钢板厚度负偏差查得钢板厚度负偏差c c1 1=0.22mm=0.22mm，腐蚀裕量取，腐蚀裕量取，腐蚀裕量取，腐蚀裕量取c c2 2=1mm=1mm，n n所以筒体
43、的设计厚度为：所以筒体的设计厚度为：所以筒体的设计厚度为：所以筒体的设计厚度为：n nt td d=t+c=t+c1 1+c+c2 2=3+0.22+1=4.22mm=3+0.22+1=4.22mmn n考虑安全裕量，圆整后取筒体的名义厚度考虑安全裕量，圆整后取筒体的名义厚度考虑安全裕量，圆整后取筒体的名义厚度考虑安全裕量，圆整后取筒体的名义厚度为为为为5mm5mm。4.4.上封头壁厚计算上封头壁厚计算n n上封头为标准的椭圆形封头，其壁厚按前面公式计算，上封头为标准的椭圆形封头，其壁厚按前面公式计算，上封头为标准的椭圆形封头，其壁厚按前面公式计算，上封头为标准的椭圆形封头，其壁厚按前面公式计
44、算，对于标准椭圆形封头，形状系数对于标准椭圆形封头，形状系数对于标准椭圆形封头，形状系数对于标准椭圆形封头，形状系数K=1K=1K=1K=1，所以上封头计算，所以上封头计算，所以上封头计算，所以上封头计算厚度为：厚度为：厚度为：厚度为：n n根据容器最小壁厚的规定，其最小壁厚应不小于根据容器最小壁厚的规定，其最小壁厚应不小于根据容器最小壁厚的规定，其最小壁厚应不小于根据容器最小壁厚的规定，其最小壁厚应不小于3mm3mm3mm3mm，腐蚀裕量另加，所以上封头的设计厚度为：腐蚀裕量另加，所以上封头的设计厚度为：腐蚀裕量另加，所以上封头的设计厚度为：腐蚀裕量另加，所以上封头的设计厚度为：n nt t
45、 t t上上上上d d d d=t=t=t=t上上上上+C+C+C+C2 2 2 2=3+1=4mm=3+1=4mm=3+1=4mm=3+1=4mm。n n取与筒体一样的厚度取与筒体一样的厚度取与筒体一样的厚度取与筒体一样的厚度5mm5mm5mm5mm。5.5.下封头的壁厚计算下封头的壁厚计算n n下封头为无折边锥形封头下封头为无折边锥形封头下封头为无折边锥形封头下封头为无折边锥形封头( (半顶角半顶角半顶角半顶角3030），椎体部），椎体部），椎体部），椎体部分厚度可按下式计算：分厚度可按下式计算：分厚度可按下式计算：分厚度可按下式计算：n n发酵液的高度为：发酵液的高度为：发酵液的高度为：
46、发酵液的高度为：n n由于静压在封头底部产生的压力为：由于静压在封头底部产生的压力为：由于静压在封头底部产生的压力为：由于静压在封头底部产生的压力为：n np p2 2= = HH2 2g g10761076 6.676.67 9.89.80.07MPa0.07MPan n可见，锥形封头部分液柱静压已超过了设计压力的可见，锥形封头部分液柱静压已超过了设计压力的可见，锥形封头部分液柱静压已超过了设计压力的可见，锥形封头部分液柱静压已超过了设计压力的5%5%，应计入设计压力内，即锥形封头的设计压力为：应计入设计压力内，即锥形封头的设计压力为：应计入设计压力内，即锥形封头的设计压力为：应计入设计压力
47、内，即锥形封头的设计压力为：n np=0.11p=0.110.07=0.18MPa0.07=0.18MPan n锥体部分的计算厚度为：锥体部分的计算厚度为：锥体部分的计算厚度为：锥体部分的计算厚度为：n n根据容器最小壁厚的规定，其最小壁厚应不小于根据容器最小壁厚的规定，其最小壁厚应不小于根据容器最小壁厚的规定，其最小壁厚应不小于根据容器最小壁厚的规定，其最小壁厚应不小于3mm3mm，腐蚀裕量另加，锥体部分的设计厚度为：腐蚀裕量另加，锥体部分的设计厚度为：腐蚀裕量另加，锥体部分的设计厚度为：腐蚀裕量另加，锥体部分的设计厚度为：n nt t下下下下d d=t=tC C2 2=3=31=4mm1=
48、4mmn n取与筒体一样的厚取与筒体一样的厚取与筒体一样的厚取与筒体一样的厚度度度度5mm 5mm 。6.6.压力试验压力试验n n采用水压试验，试验压力公式为采用水压试验，试验压力公式为n n其中：其中： 为实验温度下材料的许用应力，为实验温度下材料的许用应力，MPaMPa；n n t t为设计温度下材料的许用应力，为设计温度下材料的许用应力，MPaMPa。n n试验压力下圆筒中的应力为：试验压力下圆筒中的应力为：n n而屈服点强度而屈服点强度s s345MPa345MPan n0.90.9s s0.90.9 345345310.5MPa310.5MPan n可见可见, ,0.90.9s s
49、, ,所以压力试验强度足够。所以压力试验强度足够。2. 2. 换热装置设计换热装置设计n n换热方式：换热方式：n n 中小型发酵罐优先采用夹套换热，当中小型发酵罐优先采用夹套换热，当夹套传热面积难以满足工艺温度的要求时，夹套传热面积难以满足工艺温度的要求时，采用内蛇管或列管换热。采用内蛇管或列管换热。2.1 夹套换热装置夹套换热装置2.1 .1 夹套常用结构形式夹套常用结构形式发酵罐通常采用（发酵罐通常采用（b）这种结构形式）这种结构形式2.1.2 2.1.2 夹套几何尺寸计算夹套几何尺寸计算夹套的内径D2除根据工艺要求确定外，还需根据安装和结构要求合理确定，夹套的内径D2可根据筒体内径D1
50、，按经验选取（验算）。表 夹套内径D2 mmD1500-600700-18002000-3000D2D1+50D1+100D1+200当发酵罐内径大于当发酵罐内径大于3000mm时，只能采用内部蛇管或列管换热。时，只能采用内部蛇管或列管换热。夹套高度夹套高度H2由传热面积确定，高度不低于料液高度，通常由传热面积确定，高度不低于料液高度，通常与装料系数与装料系数有关。有关。夹套高度夹套高度H H2 2可按下式计算：可按下式计算：H H2 2=(=( V-V-V封封)/V)/V1m1mV V1m1m1 1米高筒体容积，米高筒体容积，m m3 3/m/m。夹套所包围的罐体表面积夹套所包围的罐体表面积
51、( (筒体表面积筒体表面积F F筒筒+ +封头表面积封头表面积F F封封) )一定要大于工艺要求的传热面积一定要大于工艺要求的传热面积F F，即，即: :夹套的强度夹套的强度( (厚度厚度) )计算计算 按内压薄壁容器对夹套筒体和封头进行强度计算，按内压薄壁容器对夹套筒体和封头进行强度计算，计算公式与釜体计算公式完全相同。计算公式与釜体计算公式完全相同。最后对夹套进行水压校核计算。最后对夹套进行水压校核计算。2.1.3 2.1.3 夹套与釜体连接与安装夹套与釜体连接与安装夹套与釜体的连接可分为夹套与釜体的连接可分为:不可拆卸的整体夹套；不可拆卸的整体夹套；可拆卸的整体夹套。可拆卸的整体夹套。不
52、可拆整体夹套不可拆整体夹套可拆卸的整体夹套可拆卸的整体夹套夹套的安装夹套的安装夹套与筒体的焊接点与法兰的距离要夹套与筒体的焊接点与法兰的距离要夹套与筒体的焊接点与法兰的距离要夹套与筒体的焊接点与法兰的距离要考虑装拆法兰螺栓的方便，一般不小于考虑装拆法兰螺栓的方便，一般不小于考虑装拆法兰螺栓的方便，一般不小于考虑装拆法兰螺栓的方便，一般不小于150200mm150200mm。n n根据工艺要求温度、总散热量等确定冷却装置根据工艺要求温度、总散热量等确定冷却装置根据工艺要求温度、总散热量等确定冷却装置根据工艺要求温度、总散热量等确定冷却装置（设管、列管等）的冷却面积、管径、长度、高（设管、列管等）
53、的冷却面积、管径、长度、高（设管、列管等）的冷却面积、管径、长度、高（设管、列管等）的冷却面积、管径、长度、高度等参数。度等参数。度等参数。度等参数。2.2 2.2 蛇管换热装置蛇管换热装置无挡板的涡轮搅拌反应器无挡板的涡轮搅拌反应器 蛇管中径与容器直径之比蛇管中径与容器直径之比Dc/D=0.80;蛇管高度与容器直径之比蛇管高度与容器直径之比Lc/D=1.00;蛇管管子外径与蛇管中径之比蛇管管子外径与蛇管中径之比Dco/Dc=0.042;每圈蛇管之间距与蛇管管子外每圈蛇管之间距与蛇管管子外径之比径之比Sc/dco=1.0;蛇管距器底的高度与容器直径蛇管距器底的高度与容器直径之比之比Hc/D=0
54、.10。立式蛇管立式蛇管例例例例2 2：已知一容积为已知一容积为已知一容积为已知一容积为50m50m3 3, , 罐径罐径罐径罐径D D为为为为4.5m4.5m的搅拌罐，的搅拌罐，的搅拌罐，的搅拌罐，其换热装置的传热面积（由传热量确定）不小于其换热装置的传热面积（由传热量确定）不小于其换热装置的传热面积（由传热量确定）不小于其换热装置的传热面积（由传热量确定）不小于26m26m2 2, ,试进行蛇管的结构设计。试进行蛇管的结构设计。试进行蛇管的结构设计。试进行蛇管的结构设计。n n选取管材：根据食品料液的性质，选取不锈钢管为换热选取管材：根据食品料液的性质，选取不锈钢管为换热管，根据罐体容积选
55、取公称直径为管，根据罐体容积选取公称直径为32mm32mm的管材，壁厚的管材，壁厚为为3.5mm3.5mm。公称公称直径直径101520253240506580100125外径外径141825323845577689108133壁厚壁厚3333.53.53.53.54444公称公称直径直径150175200225250300350400450500外径外径159194219245273325377426480530壁厚壁厚4.5667889999管材的工管材的工程直径系程直径系列：列：计算蛇管的长度计算蛇管的长度n n考虑蛇管由两列蛇管组成，两列蛇管的长度可考虑蛇管由两列蛇管组成，两列蛇管的长
56、度可根据公式计算：根据公式计算：Dcp=0.031+0.007/2=0.0345mmn n根据结构设计，罐体直径根据结构设计，罐体直径D=4.5mD=4.5m，蛇管中，蛇管中Dc=0.8D=0.8*4.5=3.6mDc=0.8D=0.8*4.5=3.6m根据蛇管高度与已知的装料高度比较根据蛇管高度与已知的装料高度比较, 确定是否需要对蛇管高度进行调整。确定是否需要对蛇管高度进行调整。3. 发酵罐搅拌装置设计发酵罐搅拌装置设计n n搅拌装置由搅拌器、轴及其支承组成。搅拌器的形式主要搅拌装置由搅拌器、轴及其支承组成。搅拌器的形式主要搅拌装置由搅拌器、轴及其支承组成。搅拌器的形式主要搅拌装置由搅拌器
57、、轴及其支承组成。搅拌器的形式主要有：桨式、推进式、涡轮式等，搅拌器型式根据搅拌器转有：桨式、推进式、涡轮式等，搅拌器型式根据搅拌器转有：桨式、推进式、涡轮式等，搅拌器型式根据搅拌器转有：桨式、推进式、涡轮式等，搅拌器型式根据搅拌器转速、功率、发酵液性质综合考虑。速、功率、发酵液性质综合考虑。速、功率、发酵液性质综合考虑。速、功率、发酵液性质综合考虑。n n当搅拌器型式确定后，设计的主要内容是确定搅拌器直径、当搅拌器型式确定后，设计的主要内容是确定搅拌器直径、当搅拌器型式确定后，设计的主要内容是确定搅拌器直径、当搅拌器型式确定后，设计的主要内容是确定搅拌器直径、搅拌器与搅拌轴的连接结构，进行搅
58、拌轴的强度设计和临搅拌器与搅拌轴的连接结构，进行搅拌轴的强度设计和临搅拌器与搅拌轴的连接结构，进行搅拌轴的强度设计和临搅拌器与搅拌轴的连接结构，进行搅拌轴的强度设计和临界转速校核，选择轴的支承结构。界转速校核，选择轴的支承结构。界转速校核，选择轴的支承结构。界转速校核，选择轴的支承结构。n n搅拌器的直径搅拌器的直径搅拌器的直径搅拌器的直径D Dj j与发酵罐与发酵罐与发酵罐与发酵罐D D1 1内径之比根据文献推荐值选取。内径之比根据文献推荐值选取。内径之比根据文献推荐值选取。内径之比根据文献推荐值选取。桨式搅拌器桨式搅拌器n n桨叶多为两叶，搅拌器内径桨叶多为两叶，搅拌器内径桨叶多为两叶，搅
59、拌器内径桨叶多为两叶，搅拌器内径与罐体内径之比常取与罐体内径之比常取与罐体内径之比常取与罐体内径之比常取0.350.8,0.350.8,多用于多用于多用于多用于n n 100r/min100r/min的场合。的场合。的场合。的场合。n n桨式搅拌器常用螺栓对夹桨式搅拌器常用螺栓对夹桨式搅拌器常用螺栓对夹桨式搅拌器常用螺栓对夹, , 当当当当轴径大于轴径大于轴径大于轴径大于5050时时时时, ,再加圆柱销固再加圆柱销固再加圆柱销固再加圆柱销固定。定。定。定。n n3.1 搅拌器的结构形式及安装搅拌器的结构形式及安装桨式搅拌器的主要尺寸如下：桨式搅拌器的主要尺寸如下： 推进式搅拌器推进式搅拌器n
60、n推进式搅拌器的结构和主要尺寸推进式搅拌器的结构和主要尺寸推进式搅拌器的结构和主要尺寸推进式搅拌器的结构和主要尺寸: : : :推进式搅拌器的安装推进式搅拌器的安装n n搅拌器与轴的连接是通过轴套用平键或紧定螺钉固定，搅拌器与轴的连接是通过轴套用平键或紧定螺钉固定，搅拌器与轴的连接是通过轴套用平键或紧定螺钉固定，搅拌器与轴的连接是通过轴套用平键或紧定螺钉固定，轴端加固定螺母。为防螺纹腐蚀可加轴头保护帽。轴端加固定螺母。为防螺纹腐蚀可加轴头保护帽。轴端加固定螺母。为防螺纹腐蚀可加轴头保护帽。轴端加固定螺母。为防螺纹腐蚀可加轴头保护帽。涡轮搅拌器涡轮搅拌器n n一般采用带圆盘的六叶（直叶、弯叶、箭
61、叶）涡轮搅拌器，结构及选型见网上资源。 发酵罐搅拌轴的机械设计内容同一般传动轴，发酵罐搅拌轴的机械设计内容同一般传动轴，主要是进行结构设计（包括轴的支承结构）主要是进行结构设计（包括轴的支承结构）和强度校核，对于转速和强度校核，对于转速n200r/min的轴，还的轴，还要进行临界转速的校核。要进行临界转速的校核。 3.3 3.3 搅拌轴设计搅拌轴设计3.3.1 3.3.1 搅拌轴的结构搅拌轴的结构 常用实心或空心直轴，结构型式根据轴上安装搅常用实心或空心直轴，结构型式根据轴上安装搅拌器类型、支承的结构和数量，以及与联轴器的连接拌器类型、支承的结构和数量，以及与联轴器的连接要求而定，还要考虑腐蚀
62、等因素的影响。要求而定，还要考虑腐蚀等因素的影响。 连接桨式和框式搅拌器的轴头较简单，因用螺栓连接桨式和框式搅拌器的轴头较简单，因用螺栓对夹，所以用光轴即可；连接推进式和涡轮式搅拌器对夹，所以用光轴即可；连接推进式和涡轮式搅拌器的轴头需车削台肩，开键槽，轴端还要车螺纹。的轴头需车削台肩，开键槽，轴端还要车螺纹。 较长的搅拌轴，为加工和安装的方便，常分段制较长的搅拌轴，为加工和安装的方便，常分段制造后用联轴器连接起来。安装搅拌器部分称搅拌轴，造后用联轴器连接起来。安装搅拌器部分称搅拌轴，与减速器输出轴相联的轴称传动轴，与联轴器配合的与减速器输出轴相联的轴称传动轴，与联轴器配合的轴头部分，按联轴器
63、的要求而定。轴头部分，按联轴器的要求而定。3.3.2 3.3.2 搅拌轴强度校核计算搅拌轴强度校核计算n n 搅拌轴的特点是细长搅拌轴的特点是细长, ,搅拌器安装在轴的最远搅拌器安装在轴的最远端端, ,轴经常受到的载荷是扭转载荷、弯曲载荷和轴轴经常受到的载荷是扭转载荷、弯曲载荷和轴向载荷等组成的合成载荷。计算比较复杂。工程向载荷等组成的合成载荷。计算比较复杂。工程实际中常采用近似的方法进行强度计算，假定轴实际中常采用近似的方法进行强度计算，假定轴只承受扭矩的作用，然后用增加安全系数以降低只承受扭矩的作用，然后用增加安全系数以降低材料的许用应力，弥补由于忽略弯曲载荷引起的材料的许用应力，弥补由于
64、忽略弯曲载荷引起的误差。误差。搅拌轴的直径可按下式估算：搅拌轴的直径可按下式估算：mmmm式中：式中：P P为轴传递的功率，为轴传递的功率，kWkW；n n为轴的转速，为轴的转速，r/minr/min；A A为随许用剪应力为随许用剪应力 变化的系数；可查手册选取；变化的系数；可查手册选取； 为轴材料的许用剪切应力，为轴材料的许用剪切应力，MPaMPa。通常搅拌轴强度校核计算常与轴结构设计同时进行，边画通常搅拌轴强度校核计算常与轴结构设计同时进行，边画图、边计算、边修改。图、边计算、边修改。3.3.3 3.3.3 搅拌轴的支承结构搅拌轴的支承结构 搅拌轴的支撑常采用滚动轴承。搅拌轴的滚动轴承搅拌
65、轴的支撑常采用滚动轴承。搅拌轴的滚动轴承通常根据转速、载荷的大小及轴径通常根据转速、载荷的大小及轴径d d选择，高转速、选择，高转速、轻载荷可选用角接触球轴承；低速、重载荷可选用轻载荷可选用角接触球轴承；低速、重载荷可选用圆锥滚子轴承。圆锥滚子轴承。n n一般搅拌轴可依靠减速器内的一对轴承支承。当搅拌轴较一般搅拌轴可依靠减速器内的一对轴承支承。当搅拌轴较一般搅拌轴可依靠减速器内的一对轴承支承。当搅拌轴较一般搅拌轴可依靠减速器内的一对轴承支承。当搅拌轴较长时，轴的刚度条件变坏。为保证搅拌轴悬臂稳定性，轴长时，轴的刚度条件变坏。为保证搅拌轴悬臂稳定性，轴长时，轴的刚度条件变坏。为保证搅拌轴悬臂稳定
66、性，轴长时，轴的刚度条件变坏。为保证搅拌轴悬臂稳定性，轴的悬臂的悬臂的悬臂的悬臂L L L L1 1 1 1、轴径、轴径、轴径、轴径d d d d和两轴承间距和两轴承间距和两轴承间距和两轴承间距B B B B应满足系列关系：应满足系列关系：应满足系列关系：应满足系列关系：n nL L L L1 1 1 1 /B45 /B45 /B45 /B45； L L L L1 1 1 1 /d4050 /d4050 /d4050 /d4050。n n若轴封能起支承作用，式中若轴封能起支承作用，式中若轴封能起支承作用，式中若轴封能起支承作用，式中B B B B算至轴封处，当算至轴封处，当算至轴封处，当算至轴
67、封处，当d d d d的裕量较大的裕量较大的裕量较大的裕量较大和轴转速较低，和轴转速较低，和轴转速较低，和轴转速较低， L L L L1 1 1 1 /B /B /B /B及及及及L L L L1 1 1 1 /d /d /d /d取偏大值，否则取偏小值。取偏大值，否则取偏小值。取偏大值，否则取偏小值。取偏大值，否则取偏小值。 3.3.4 3.3.4 搅拌轴临界转速校核搅拌轴临界转速校核 搅拌轴上装有搅拌器，往往由于结构不对称、加工安装有误差等原因，使回转中心离开轴线而产生回转离心力，使轴受到周期性载荷干扰。当周期载荷的频率与搅拌轴的自然频率接近时，轴便发生剧烈振动，这种现象称为轴的共振。产生
68、共振时，搅拌轴的转速称为临界转速。 搅拌器的转速n200转/分时，都应作临界转速校核，一般搅拌轴常设计呈刚性轴，使n（0.750.8)nc1。 轴的临界转速有许多阶，分别是一阶、二阶、轴的临界转速有许多阶，分别是一阶、二阶、轴的临界转速有许多阶，分别是一阶、二阶、轴的临界转速有许多阶，分别是一阶、二阶、三阶临界转速等。工程中将工作转速低于一阶临三阶临界转速等。工程中将工作转速低于一阶临三阶临界转速等。工程中将工作转速低于一阶临三阶临界转速等。工程中将工作转速低于一阶临界转速的轴称为刚性轴，超过一阶临界转速的轴界转速的轴称为刚性轴，超过一阶临界转速的轴界转速的轴称为刚性轴，超过一阶临界转速的轴界
69、转速的轴称为刚性轴，超过一阶临界转速的轴成为挠性轴。成为挠性轴。成为挠性轴。成为挠性轴。 当轴上装有单层且经过很好平衡的搅拌器时，当轴上装有单层且经过很好平衡的搅拌器时，当轴上装有单层且经过很好平衡的搅拌器时，当轴上装有单层且经过很好平衡的搅拌器时，其一阶临界转速其一阶临界转速其一阶临界转速其一阶临界转速n nc1c1为：为：为：为：4. 4. 通风发酵罐的传动装置设计通风发酵罐的传动装置设计 通风发酵罐的搅拌器由传动装置来带动，传动通风发酵罐的搅拌器由传动装置来带动，传动装置通常设置在顶封头的上部，传动装置设计内容装置通常设置在顶封头的上部，传动装置设计内容一般包括：电机、减速器的设计或选型
70、；联轴器选一般包括：电机、减速器的设计或选型；联轴器选型；选用和设计机架和底座等。型；选用和设计机架和底座等。n n发酵设备的搅拌装置选用电机，主要是确定发酵设备的搅拌装置选用电机，主要是确定发酵设备的搅拌装置选用电机，主要是确定发酵设备的搅拌装置选用电机，主要是确定电机功率、转速、型号以及安装形式和防爆电机功率、转速、型号以及安装形式和防爆电机功率、转速、型号以及安装形式和防爆电机功率、转速、型号以及安装形式和防爆要求等内容。最常用的为要求等内容。最常用的为要求等内容。最常用的为要求等内容。最常用的为Y Y Y Y系列全封闭自扇系列全封闭自扇系列全封闭自扇系列全封闭自扇式三相异步电动机，当有
71、防爆要求时，可选式三相异步电动机，当有防爆要求时，可选式三相异步电动机，当有防爆要求时，可选式三相异步电动机，当有防爆要求时，可选用用用用YBYBYBYB系列。系列。系列。系列。n nY Y Y Y型三相异步电机主要技术数据查设计手册。型三相异步电机主要技术数据查设计手册。型三相异步电机主要技术数据查设计手册。型三相异步电机主要技术数据查设计手册。4.1 4.1 常用电机及其连接尺寸常用电机及其连接尺寸 n n电机功率可按电机功率可按电机功率可按电机功率可按 确定确定确定确定n n其中：其中：其中：其中：P P P P为电机功率，为电机功率，为电机功率，为电机功率，KWKWKWKW；n nP
72、P P Pm m m m为搅拌所需的轴功率，为搅拌所需的轴功率，为搅拌所需的轴功率，为搅拌所需的轴功率，KWKWKWKW；n nP P P PT T T T为轴封摩擦损失功率，为轴封摩擦损失功率，为轴封摩擦损失功率，为轴封摩擦损失功率，KWKWKWKW；n n为传动系统的效率。为传动系统的效率。为传动系统的效率。为传动系统的效率。搅拌器轴功率搅拌器轴功率Pm计算计算n n根据第六章课件的公式计算。即：根据第六章课件的公式计算。即：n n首先计算首先计算Rem,Rem,确定发酵液的流体状态，再确确定发酵液的流体状态，再确定采用下列功率公式之一计算：定采用下列功率公式之一计算：n n或：或：常见的
73、传动（减速）方式常见的传动（减速）方式齿轮减速传动齿轮减速传动带传动带传动 4.3 V4.3 V带减速器带减速器 V V带减速器的特点：带减速器的特点：结构简单，制造方便，价格低廉，能防止过载，噪音结构简单，制造方便，价格低廉，能防止过载，噪音小。但不适用于防爆场合。小。但不适用于防爆场合。V V带传动减速器的基本型式和主要尺寸见图。减速器带传动减速器的基本型式和主要尺寸见图。减速器的设计重点是的设计重点是V V带轮的设计以及普通带轮的设计以及普通V V带的截面形状、带的截面形状、尺寸及设计计算。尺寸及设计计算。 普通普通V V带设计举例见下表。已知某搅拌反应器采用带设计举例见下表。已知某搅拌
74、反应器采用V V带传动，选用带传动，选用Y132S-8Y132S-8电机，额定功率电机，额定功率P=2.2KW,P=2.2KW,转速转速n n1 1=710=710转转/ /分分, ,搅拌转速搅拌转速n n2 2=180=180转转/ /分分, ,试设计试设计V V带传动。带传动。带的类型带的类型按截面形状，传动带可分为：按截面形状，传动带可分为：按截面形状，传动带可分为：按截面形状，传动带可分为：平带、平带、平带、平带、形带（又称三角带）、圆形带（又称三角带）、圆形带（又称三角带）、圆形带（又称三角带）、圆形带形带形带形带等类型，如图等类型，如图等类型，如图等类型，如图3 33 3所示。普通
75、所示。普通所示。普通所示。普通V V形带的工作面是两侧面，形带的工作面是两侧面，形带的工作面是两侧面，形带的工作面是两侧面，与平带相比，由于截面的楔形效应，其摩擦力较大，所以能传与平带相比，由于截面的楔形效应，其摩擦力较大，所以能传与平带相比，由于截面的楔形效应，其摩擦力较大，所以能传与平带相比，由于截面的楔形效应，其摩擦力较大，所以能传递较大的功率。普通递较大的功率。普通递较大的功率。普通递较大的功率。普通形带无接头，传动平稳，应用最广泛。形带无接头，传动平稳，应用最广泛。形带无接头，传动平稳，应用最广泛。形带无接头，传动平稳，应用最广泛。本设计主要介绍形带传动。本设计主要介绍形带传动。本设
76、计主要介绍形带传动。本设计主要介绍形带传动。 V形带已标准化，按截面尺寸的不同，分为形带已标准化，按截面尺寸的不同，分为O、A、B、C、D、E、F七种型号，其截面尺寸见七种型号，其截面尺寸见表表。三角（三角（V）带尺寸）带尺寸单根三角带传递的功率依据带型号及带速确定单根三角带传递的功率依据带型号及带速确定单根三角带传递的功率依据带型号及带速确定单根三角带传递的功率依据带型号及带速确定V带传动设计举例带传动设计举例 以普通以普通V V带（三角带）设计为例，已知某搅带（三角带）设计为例，已知某搅拌反应器采用拌反应器采用V V带传动，选用带传动，选用Y132S-8Y132S-8电机，额电机，额定功率
77、定功率P=2.2KW,P=2.2KW,电机转速电机转速n1=710n1=710转转/ /分分, ,搅拌转搅拌转速速n2=180n2=180转转/ /分分, ,试设计试设计V V带传动。带传动。 V带设计设计内容、步骤及结果下表。带设计设计内容、步骤及结果下表。注意：计算的皮带根数不宜过多，一般小于注意：计算的皮带根数不宜过多，一般小于1010根，否则需重选参数并计算。根，否则需重选参数并计算。齿轮传动设计齿轮传动设计n n对于总传动比大的减速系统可以采用二级齿轮传动设计，设计的主要内容包括二级齿轮传动传动比的分配，二级齿轮传动的齿轮齿数及中心距等。本设计尽量采用带传动。本设计尽量采用带传动。4
78、.4 4.4 联轴器联轴器n n电机与减速器输出轴及传动轴与搅拌轴之间的连电机与减速器输出轴及传动轴与搅拌轴之间的连电机与减速器输出轴及传动轴与搅拌轴之间的连电机与减速器输出轴及传动轴与搅拌轴之间的连接，都是通过联轴器连接的。接，都是通过联轴器连接的。接，都是通过联轴器连接的。接，都是通过联轴器连接的。n n常用的联轴器有弹性块式联轴器、刚性凸缘联轴常用的联轴器有弹性块式联轴器、刚性凸缘联轴常用的联轴器有弹性块式联轴器、刚性凸缘联轴常用的联轴器有弹性块式联轴器、刚性凸缘联轴器、夹壳联轴器等。这些部件都已有标准化产品，器、夹壳联轴器等。这些部件都已有标准化产品，器、夹壳联轴器等。这些部件都已有标
79、准化产品，器、夹壳联轴器等。这些部件都已有标准化产品，可以根据要求从手册查取。可以根据要求从手册查取。可以根据要求从手册查取。可以根据要求从手册查取。 n n两种联轴器的结构两种联轴器的结构与尺寸与尺寸4.5 4.5 机架机架n n机架是安放加速器用的，它与减速器底座尺寸相匹配。机架是安放加速器用的，它与减速器底座尺寸相匹配。机架是安放加速器用的，它与减速器底座尺寸相匹配。机架是安放加速器用的，它与减速器底座尺寸相匹配。V V V V带减速器自带机架，选用其他类型标准釜用减速器带减速器自带机架，选用其他类型标准釜用减速器带减速器自带机架，选用其他类型标准釜用减速器带减速器自带机架，选用其他类型
80、标准釜用减速器按标准选配机架。标准机架有无支点机架、单支点机按标准选配机架。标准机架有无支点机架、单支点机按标准选配机架。标准机架有无支点机架、单支点机按标准选配机架。标准机架有无支点机架、单支点机架和双支点机架。架和双支点机架。架和双支点机架。架和双支点机架。n n不同的机架用于不同的减速传动系统，具体查取使用不同的机架用于不同的减速传动系统，具体查取使用不同的机架用于不同的减速传动系统，具体查取使用不同的机架用于不同的减速传动系统，具体查取使用见设计手册。见设计手册。见设计手册。见设计手册。4.6 4.6 底座底座n n底座焊接在罐体的顶盖上，用以连接减速器和轴底座焊接在罐体的顶盖上，用以
81、连接减速器和轴底座焊接在罐体的顶盖上，用以连接减速器和轴底座焊接在罐体的顶盖上，用以连接减速器和轴的密封装置。为保证既与减速器牢固连接又使穿的密封装置。为保证既与减速器牢固连接又使穿的密封装置。为保证既与减速器牢固连接又使穿的密封装置。为保证既与减速器牢固连接又使穿过密封装置的搅拌轴运转顺利，要求轴的密封装过密封装置的搅拌轴运转顺利，要求轴的密封装过密封装置的搅拌轴运转顺利，要求轴的密封装过密封装置的搅拌轴运转顺利，要求轴的密封装置与减速器安装时有一定的同心度，为此常采用置与减速器安装时有一定的同心度，为此常采用置与减速器安装时有一定的同心度，为此常采用置与减速器安装时有一定的同心度，为此常采
82、用整体式底座。如果减速器底座与轴封底座的直径整体式底座。如果减速器底座与轴封底座的直径整体式底座。如果减速器底座与轴封底座的直径整体式底座。如果减速器底座与轴封底座的直径相差很多，做成一体式不经济，则可采用分装式相差很多，做成一体式不经济，则可采用分装式相差很多，做成一体式不经济，则可采用分装式相差很多，做成一体式不经济，则可采用分装式底座。底座。底座。底座。 底座结构底座结构a_f为整体式底座；为整体式底座；g-h为分体式底座。为分体式底座。4.7 4.7 安装底盖安装底盖n n安装底盖采用螺栓等紧固件，上与机架相连，下安装底盖采用螺栓等紧固件，上与机架相连，下安装底盖采用螺栓等紧固件，上与
83、机架相连，下安装底盖采用螺栓等紧固件，上与机架相连，下与凸缘法兰（或底座）连接，是整个搅拌传动装与凸缘法兰（或底座）连接，是整个搅拌传动装与凸缘法兰（或底座）连接，是整个搅拌传动装与凸缘法兰（或底座）连接，是整个搅拌传动装置与容器连接的主要连接件。置与容器连接的主要连接件。置与容器连接的主要连接件。置与容器连接的主要连接件。n n安装底盖的公称直径与凸缘法兰的公称直径相同。形式选安装底盖的公称直径与凸缘法兰的公称直径相同。形式选安装底盖的公称直径与凸缘法兰的公称直径相同。形式选安装底盖的公称直径与凸缘法兰的公称直径相同。形式选取时，注意与凸缘法兰的密封面配合（凸面配凸面，凹面取时，注意与凸缘法
84、兰的密封面配合（凸面配凸面，凹面取时，注意与凸缘法兰的密封面配合（凸面配凸面，凹面取时，注意与凸缘法兰的密封面配合（凸面配凸面，凹面配凹面）。配凹面）。配凹面）。配凹面）。4.8 4.8 凸缘法兰凸缘法兰n n凸缘法兰一般焊接于发酵罐上封头上，用于连接凸缘法兰一般焊接于发酵罐上封头上，用于连接搅拌传动装置，也可兼作安装、检修、检查用孔。搅拌传动装置，也可兼作安装、检修、检查用孔。凸缘法兰分整体和衬里两种结构形式，密封面分凸缘法兰分整体和衬里两种结构形式，密封面分为凸面（为凸面（R R）和凹面（）和凹面（M M）两种，结构及主要尺寸）两种，结构及主要尺寸见图及表。见图及表。n n注意：如果选择底
85、座，就不需要凸缘法兰！注意：如果选择底座，就不需要凸缘法兰！n n凸缘法兰的结构及主要尺寸凸缘法兰的结构及主要尺寸5.5.密封装置密封装置n n轴封是机械搅拌通风发酵罐的一个重要组成部分，轴封是机械搅拌通风发酵罐的一个重要组成部分，其任务是保证反应器处于正压操作，防止发酵液其任务是保证反应器处于正压操作，防止发酵液泄露和污染杂菌。发酵罐轴封属于动密封，轴封泄露和污染杂菌。发酵罐轴封属于动密封，轴封要求较高，因此一般采用机械密封（下伸轴为单要求较高，因此一般采用机械密封（下伸轴为单端面，上伸轴采用双端面）。机械密封分为平衡端面，上伸轴采用双端面）。机械密封分为平衡型和非平衡型两大类，常用的机械密
86、封装置已有型和非平衡型两大类，常用的机械密封装置已有标准系列，可根据要求计算并选用。标准系列，可根据要求计算并选用。n n已知轴径为已知轴径为已知轴径为已知轴径为70mm70mm的轴，确定动、静环结构尺寸。的轴，确定动、静环结构尺寸。的轴，确定动、静环结构尺寸。的轴，确定动、静环结构尺寸。n n取静环内径取静环内径取静环内径取静环内径D1=70+22=74mm. D1=70+22=74mm. 取端面宽度为取端面宽度为取端面宽度为取端面宽度为5mm5mm，则静环外径为，则静环外径为，则静环外径为，则静环外径为74+25=84mm74+25=84mm，静环呈锥形，一般高为，静环呈锥形，一般高为，静
87、环呈锥形，一般高为，静环呈锥形，一般高为505060mm60mm，取为，取为，取为，取为60mm.60mm.锥底外径锥底外径锥底外径锥底外径比端面外径大比端面外径大比端面外径大比端面外径大8 810mm10mm，现取为，现取为，现取为，现取为10mm10mm，则锥底外径为，则锥底外径为，则锥底外径为，则锥底外径为94mm94mm，摩擦面积，摩擦面积，摩擦面积，摩擦面积=0.785=0.785（8.48.42 2-7.4-7.42 2）=12.4cm=12.4cm2 2. .n n动环外径比端面外径大动环外径比端面外径大动环外径比端面外径大动环外径比端面外径大2 210mm10mm，取外径，取外
88、径，取外径，取外径=84+10=94mm. =84+10=94mm. 取动环内径比轴取动环内径比轴取动环内径比轴取动环内径比轴径大径大径大径大1mm1mm，则动环内径，则动环内径，则动环内径，则动环内径=70+21=72mm=70+21=72mm。动环上端内径根据密封圈材料决。动环上端内径根据密封圈材料决。动环上端内径根据密封圈材料决。动环上端内径根据密封圈材料决定，一般取定，一般取定，一般取定，一般取6 67mm7mm，现取，现取，现取，现取7mm. 7mm. 则动环上端内径为则动环上端内径为则动环上端内径为则动环上端内径为70+72=84mm. 70+72=84mm. 动环高动环高动环高动
89、环高一般为一般为一般为一般为3030250mm, 250mm, 现取为现取为现取为现取为50mm.50mm.端面光洁度对硬材料取端面光洁度对硬材料取端面光洁度对硬材料取端面光洁度对硬材料取10101111，对，对，对，对软材料取软材料取软材料取软材料取8 89 9。端面平直度对液体密封要求为。端面平直度对液体密封要求为。端面平直度对液体密封要求为。端面平直度对液体密封要求为0.00060.00060.0009mm0.0009mm，对，对，对，对气体密封要求为气体密封要求为气体密封要求为气体密封要求为0.00010.00010.0004mm0.0004mm。密封装置结构尺寸确定举例密封装置结构尺
90、寸确定举例n n标准釜用机械密封的标记举例如下：标准釜用机械密封的标记举例如下：标准釜用机械密封的标记举例如下：标准釜用机械密封的标记举例如下：n n201DgMkT2-50/0.25 HG5-754-78201DgMkT2-50/0.25 HG5-754-78201DgMkT2-50/0.25 HG5-754-78201DgMkT2-50/0.25 HG5-754-78n n表示：动环材料为不锈钢堆焊硬质合金，静环材料为浸渍表示：动环材料为不锈钢堆焊硬质合金，静环材料为浸渍表示：动环材料为不锈钢堆焊硬质合金，静环材料为浸渍表示：动环材料为不锈钢堆焊硬质合金，静环材料为浸渍呋喃石墨，与介质接触
91、材料零件为碳钢，密封圈材料为硅呋喃石墨，与介质接触材料零件为碳钢，密封圈材料为硅呋喃石墨，与介质接触材料零件为碳钢，密封圈材料为硅呋喃石墨，与介质接触材料零件为碳钢，密封圈材料为硅橡胶，轴径橡胶，轴径橡胶，轴径橡胶，轴径d d d d等于等于等于等于50mm50mm50mm50mm，Pg=0.25MpaPg=0.25MpaPg=0.25MpaPg=0.25Mpa，标准代号为：，标准代号为：，标准代号为：，标准代号为：HG5-HG5-HG5-HG5-754-78754-78754-78754-78的单端面大弹簧非平衡型机械密封。的单端面大弹簧非平衡型机械密封。的单端面大弹簧非平衡型机械密封。的单
92、端面大弹簧非平衡型机械密封。6. 6. 法兰选择法兰选择n n用于发酵罐上的法兰有容器法兰和管法兰。对应有不用于发酵罐上的法兰有容器法兰和管法兰。对应有不用于发酵罐上的法兰有容器法兰和管法兰。对应有不用于发酵罐上的法兰有容器法兰和管法兰。对应有不同的标准。压力容器法兰分平焊法兰与对焊法兰两类。同的标准。压力容器法兰分平焊法兰与对焊法兰两类。同的标准。压力容器法兰分平焊法兰与对焊法兰两类。同的标准。压力容器法兰分平焊法兰与对焊法兰两类。n n平焊法兰分甲型和乙型两种，其中甲型平焊法兰使用平焊法兰分甲型和乙型两种，其中甲型平焊法兰使用平焊法兰分甲型和乙型两种，其中甲型平焊法兰使用平焊法兰分甲型和乙
93、型两种，其中甲型平焊法兰使用最广泛。最广泛。最广泛。最广泛。6.1 6.1 容器法兰容器法兰n n压力容器法兰的公称直径与压力容器的公称直径压力容器法兰的公称直径与压力容器的公称直径压力容器法兰的公称直径与压力容器的公称直径压力容器法兰的公称直径与压力容器的公称直径取同一系列值，例如取同一系列值，例如取同一系列值，例如取同一系列值，例如DN1000DN1000DN1000DN1000的压力容器，应当配的压力容器，应当配的压力容器，应当配的压力容器，应当配用用用用DN1000DN1000DN1000DN1000的压力容器法兰。的压力容器法兰。的压力容器法兰。的压力容器法兰。n n法兰公称压力的确
94、定，与法兰的最大操作压力与法兰公称压力的确定，与法兰的最大操作压力与法兰公称压力的确定，与法兰的最大操作压力与法兰公称压力的确定，与法兰的最大操作压力与操作温度以及法兰材料有关。操作温度以及法兰材料有关。操作温度以及法兰材料有关。操作温度以及法兰材料有关。注意：并不是所有组的设计都需注意：并不是所有组的设计都需要容器法兰！要容器法兰！试为操作温度试为操作温度试为操作温度试为操作温度300300300300，设计压力，设计压力，设计压力，设计压力0.6MPa0.6MPa0.6MPa0.6MPa的容器选配法兰。的容器选配法兰。的容器选配法兰。的容器选配法兰。材料材料材料材料15MnVR15MnVR
95、15MnVR15MnVR按公称压力按公称压力按公称压力按公称压力0.6MPa0.6MPa0.6MPa0.6MPa查取。查取。查取。查取。材料材料材料材料20R20R20R20R按公称压力按公称压力按公称压力按公称压力1.0MPa1.0MPa1.0MPa1.0MPa查取尺寸。查取尺寸。查取尺寸。查取尺寸。而而而而16MnR16MnR16MnR16MnR按公称压力按公称压力按公称压力按公称压力0.60MPa,0.60MPa,0.60MPa,0.60MPa,最大工作压力只有最大工作压力只有最大工作压力只有最大工作压力只有0.510.510.510.51，不能满足，不能满足，不能满足，不能满足要求。要
96、求。要求。要求。6.2 6.2 管法兰与接管管法兰与接管n n接管与管法兰是用来与管道或其他设备连接的。标准管法接管与管法兰是用来与管道或其他设备连接的。标准管法接管与管法兰是用来与管道或其他设备连接的。标准管法接管与管法兰是用来与管道或其他设备连接的。标准管法兰的主要参数是公称通径（兰的主要参数是公称通径（兰的主要参数是公称通径（兰的主要参数是公称通径（DNDNDNDN）和公称压力（）和公称压力（）和公称压力（）和公称压力（PNPNPNPN）。接管）。接管）。接管）。接管的伸出长度一般为从法兰密封面到壳体外径为的伸出长度一般为从法兰密封面到壳体外径为的伸出长度一般为从法兰密封面到壳体外径为的
97、伸出长度一般为从法兰密封面到壳体外径为150mm150mm150mm150mm。n n管法兰分为：板式平焊法兰（管法兰分为：板式平焊法兰（管法兰分为：板式平焊法兰（管法兰分为：板式平焊法兰（PNPNPNPN）、带颈平焊法兰（）、带颈平焊法兰（）、带颈平焊法兰（）、带颈平焊法兰（SOSOSOSO）、）、）、）、带颈对焊法兰（带颈对焊法兰（带颈对焊法兰（带颈对焊法兰（WNWNWNWN）等，法兰密封面形式主要有突面）等，法兰密封面形式主要有突面）等，法兰密封面形式主要有突面）等，法兰密封面形式主要有突面（RFRFRFRF）、凹凸面（）、凹凸面（）、凹凸面（）、凹凸面（MFMMFMMFMMFM）、榫槽
98、面（）、榫槽面（）、榫槽面（）、榫槽面（TGTGTGTG）种，附图为标准）种，附图为标准）种，附图为标准）种，附图为标准突面板式平焊钢制管法兰（突面板式平焊钢制管法兰（突面板式平焊钢制管法兰（突面板式平焊钢制管法兰（HG20593-97HG20593-97HG20593-97HG20593-97）。）。）。）。 7.7.发酵罐其他附件发酵罐其他附件n n7 7 7 71 1 1 1 进无菌空气分布管进无菌空气分布管进无菌空气分布管进无菌空气分布管n n确定进空气管的结构形式以及空气管的管径。确定进空气管的结构形式以及空气管的管径。确定进空气管的结构形式以及空气管的管径。确定进空气管的结构形式以
99、及空气管的管径。n n一般采用单管式空气分布管。一般采用单管式空气分布管。一般采用单管式空气分布管。一般采用单管式空气分布管。n n设计内容：进空气管直径、结构尺寸等。设计内容：进空气管直径、结构尺寸等。设计内容：进空气管直径、结构尺寸等。设计内容：进空气管直径、结构尺寸等。压缩空气通风管设计举例压缩空气通风管设计举例已知培养液为已知培养液为20m3，通风比（，通风比（空气流量与发酵液体积之比空气流量与发酵液体积之比）为为0.2，发酵温度，发酵温度20， 无菌压缩空气条件为：压力无菌压缩空气条件为：压力3.5kg/cm2，温度，温度25.计算空气流量：计算空气流量：Qg=200.2=4m3/m
100、in计算压缩空气流量：计算压缩空气流量：取通风管内压缩空气流速为取通风管内压缩空气流速为10m/s，则管径为：，则管径为：选用选用603.5的无缝钢管。的无缝钢管。7.2 7.2 手孔及人孔手孔及人孔n n手孔及人孔的设置是为了安装、拆卸、清洗和检修设备内手孔及人孔的设置是为了安装、拆卸、清洗和检修设备内手孔及人孔的设置是为了安装、拆卸、清洗和检修设备内手孔及人孔的设置是为了安装、拆卸、清洗和检修设备内部的装置。部的装置。部的装置。部的装置。n n手孔直径一般为手孔直径一般为手孔直径一般为手孔直径一般为150250mm150250mm150250mm150250mm，应使工人带上手套并握有工，
101、应使工人带上手套并握有工，应使工人带上手套并握有工，应使工人带上手套并握有工具的手能方便通过。当设备的直径大于具的手能方便通过。当设备的直径大于具的手能方便通过。当设备的直径大于具的手能方便通过。当设备的直径大于900mm900mm900mm900mm时，应开设时，应开设时，应开设时，应开设人孔。人孔的形状有圆形和椭圆形两种。圆形人孔制造方人孔。人孔的形状有圆形和椭圆形两种。圆形人孔制造方人孔。人孔的形状有圆形和椭圆形两种。圆形人孔制造方人孔。人孔的形状有圆形和椭圆形两种。圆形人孔制造方便，应用较为广泛。人孔的大小及位置应以能进出尺寸最便，应用较为广泛。人孔的大小及位置应以能进出尺寸最便，应用
102、较为广泛。人孔的大小及位置应以能进出尺寸最便，应用较为广泛。人孔的大小及位置应以能进出尺寸最大设备方便为原则。大设备方便为原则。大设备方便为原则。大设备方便为原则。n n手孔和人孔的种类较多，且大部分有标准。手孔和人孔的种类较多，且大部分有标准。手孔和人孔的种类较多，且大部分有标准。手孔和人孔的种类较多，且大部分有标准。 带颈平焊法兰手孔的基本结构带颈平焊法兰手孔的基本结构带颈平焊法兰手孔的主要尺寸带颈平焊法兰手孔的主要尺寸回转盖带颈平焊法兰人孔（回转盖带颈平焊法兰人孔（HG21517-95）回转盖带颈平焊回转盖带颈平焊回转盖带颈平焊回转盖带颈平焊法兰人孔的主要法兰人孔的主要法兰人孔的主要法兰
103、人孔的主要尺寸尺寸尺寸尺寸7.3 7.3 支座支座n n机械搅拌反应器一般为立式安装，最常用的支座为耳式支机械搅拌反应器一般为立式安装，最常用的支座为耳式支机械搅拌反应器一般为立式安装，最常用的支座为耳式支机械搅拌反应器一般为立式安装，最常用的支座为耳式支座（座（座（座（JB/T4725-29JB/T4725-29JB/T4725-29JB/T4725-29），分为），分为），分为），分为A A A A型和型和型和型和B B B B型两种。当设备需要保型两种。当设备需要保型两种。当设备需要保型两种。当设备需要保温或直接支承在楼板上时，选温或直接支承在楼板上时，选温或直接支承在楼板上时，选温或直
104、接支承在楼板上时，选B B B B型，否则选型，否则选型，否则选型，否则选A A A A型。耳式支座型。耳式支座型。耳式支座型。耳式支座的形式及尺寸见图所示。的形式及尺寸见图所示。的形式及尺寸见图所示。的形式及尺寸见图所示。n n每台反应器常用每台反应器常用每台反应器常用每台反应器常用4 4 4 4个支座，但作承重计算时，考虑到安装个支座，但作承重计算时，考虑到安装个支座，但作承重计算时，考虑到安装个支座，但作承重计算时，考虑到安装误差造成的受力情况变坏，应按两个支座计算。如果不考误差造成的受力情况变坏，应按两个支座计算。如果不考误差造成的受力情况变坏，应按两个支座计算。如果不考误差造成的受力
105、情况变坏，应按两个支座计算。如果不考虑动载荷，支座承受的总重量为设备的总重量及工作介质虑动载荷，支座承受的总重量为设备的总重量及工作介质虑动载荷，支座承受的总重量为设备的总重量及工作介质虑动载荷，支座承受的总重量为设备的总重量及工作介质及冷却介质的总重量之和。及冷却介质的总重量之和。及冷却介质的总重量之和。及冷却介质的总重量之和。 支座的结构形式支座的结构形式A A型耳式支座型耳式支座B B型耳式支座型耳式支座B B型耳式支座的主要尺寸型耳式支座的主要尺寸7.4 7.4 视镜与液面计视镜与液面计 n n视镜主要用来观察反应器内物料及其反应情况，也可视镜主要用来观察反应器内物料及其反应情况，也可
106、视镜主要用来观察反应器内物料及其反应情况，也可视镜主要用来观察反应器内物料及其反应情况，也可作液面指示镜。一般成对使用，当视镜需要斜装或设作液面指示镜。一般成对使用，当视镜需要斜装或设作液面指示镜。一般成对使用，当视镜需要斜装或设作液面指示镜。一般成对使用，当视镜需要斜装或设备直径较小时，采用带颈视镜，其主要尺寸可查手册。备直径较小时，采用带颈视镜，其主要尺寸可查手册。备直径较小时，采用带颈视镜，其主要尺寸可查手册。备直径较小时，采用带颈视镜，其主要尺寸可查手册。 带灯有颈视镜带灯有颈视镜1-视镜玻璃视镜玻璃 2-衬垫衬垫 3-有颈接缘有颈接缘 4-压紧环压紧环5-双头螺栓双头螺栓 6-盖形螺
107、母盖形螺母 7-视灯镜视灯镜带灯有颈视镜主要尺寸带灯有颈视镜主要尺寸液面计的简化画法液面计的简化画法装配图中带有两个接管的液面计的画法（装配图中带有两个接管的液面计的画法（a)a)带有两组或两组以上的液面计画法带有两组或两组以上的液面计画法(b)(b)。7.5 消泡器设计消泡器设计n n一般选用耙式消泡器，确定消泡器的材料、主要尺寸以及安装位置(高度)。装配图的作图要求装配图的作图要求1. 1. 1. 1. 视图视图视图视图n n要求作主视图和俯视图要求作主视图和俯视图要求作主视图和俯视图要求作主视图和俯视图; ; ; ;n n必要的时候必要的时候必要的时候必要的时候, , , ,可以作局部剖
108、视图可以作局部剖视图可以作局部剖视图可以作局部剖视图; ; ; ;2. 2. 2. 2. 尺寸标注尺寸标注尺寸标注尺寸标注为设备制造、装配、安装检验提供的尺寸数据有：为设备制造、装配、安装检验提供的尺寸数据有：为设备制造、装配、安装检验提供的尺寸数据有：为设备制造、装配、安装检验提供的尺寸数据有：表示设备总体大小的总体尺寸；表示设备总体大小的总体尺寸；表示设备总体大小的总体尺寸；表示设备总体大小的总体尺寸；表示规格大小的特性尺寸；表示规格大小的特性尺寸；表示规格大小的特性尺寸；表示规格大小的特性尺寸；表示零部件之间装配关系的装配尺寸；表示零部件之间装配关系的装配尺寸；表示零部件之间装配关系的装
109、配尺寸；表示零部件之间装配关系的装配尺寸；表示设备与外界安装关系的安装尺寸表示设备与外界安装关系的安装尺寸表示设备与外界安装关系的安装尺寸表示设备与外界安装关系的安装尺寸3. 3. 管口符号和管口表管口符号和管口表 反应设备上的管口督有专门用途反应设备上的管口督有专门用途, ,都应注明都应注明, ,常用拼音字母顺序编号常用拼音字母顺序编号, ,并把管口的有关数据和并把管口的有关数据和用途等内容标注在专门列出的管口表中用途等内容标注在专门列出的管口表中 4.4.零部件编号及明细表零部件编号及明细表 把组成设备的所有零部件依次编号把组成设备的所有零部件依次编号, ,并把每并把每一个编号的零部件名称
110、、规格、材料、数量、单一个编号的零部件名称、规格、材料、数量、单重及有关标准号等内容，填写在主标题栏上方的重及有关标准号等内容，填写在主标题栏上方的明细表内。明细表内。5. 5. 技术特性表技术特性表n n技术特性表用表格形式列出设备的主要工艺特性，如操作技术特性表用表格形式列出设备的主要工艺特性，如操作压力、操作温度、物料名称、设备容积等。压力、操作温度、物料名称、设备容积等。n n 6.技术要求n n技术要求常用文字说明的形式，提出设备在制造、检验、技术要求常用文字说明的形式，提出设备在制造、检验、安装、材料、表面处理、包装和运输等方面的要求。安装、材料、表面处理、包装和运输等方面的要求。7.7.标题栏标题栏n n标题栏常放在图样的右下角，有规定的格式，用标题栏常放在图样的右下角，有规定的格式，用标题栏常放在图样的右下角，有规定的格式，用标题栏常放在图样的右下角，有规定的格式，用以填写设备名称，主要规格、制图比例、设计单以填写设备名称，主要规格、制图比例、设计单以填写设备名称，主要规格、制图比例、设计单以填写设备名称，主要规格、制图比例、设计单位、图样编号以及设计、制图、校审人员的签字位、图样编号以及设计、制图、校审人员的签字位、图样编号以及设计、制图、校审人员的签字位、图样编号以及设计、制图、校审人员的签字等。等。等。等。
