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1、 第六章第六章 设备的设计与选型设备的设计与选型一、设备设计与选型的原则一、设备设计与选型的原则1 1、保证工艺过程实施的安全可靠、保证工艺过程实施的安全可靠2 2、技术上先进，投资省，加工方便、技术上先进，投资省，加工方便3 3、运行费用低，水电汽消耗少、运行费用低，水电汽消耗少4 4、操作、清洗方便，耐用，易维修、操作、清洗方便，耐用，易维修5 5、尽量采用实践证明性能优良的设备、尽量采用实践证明性能优良的设备二、专业设备设计与选型的程序和内容二、专业设备设计与选型的程序和内容1 1、确定设备的操作任务和工作参数，进行设备选型。、确定设备的操作任务和工作参数，进行设备选型。2 2、设备生产
2、能力和数量的确定。、设备生产能力和数量的确定。3 3、设备主要尺寸的确定。、设备主要尺寸的确定。4 4、设备化工过程（换热面积、过滤面积等）的计算。、设备化工过程（换热面积、过滤面积等）的计算。5 5、设备传动搅拌和动力消耗计算。、设备传动搅拌和动力消耗计算。6 6、设备结构的设计。、设备结构的设计。7 7、壁厚、材质、支承方式的计算及选型。、壁厚、材质、支承方式的计算及选型。三、容器设备选型计算三、容器设备选型计算1、主要尺寸计算公式、主要尺寸计算公式设备总容积：设备总容积： V总总= V有效有效/ 圆筒体积：圆筒体积：V筒筒（D/2)2H封头容积：封头容积：V封头封头 (/24)D3 求出
3、求出D 封头高度封头高度 圆锥容积：圆锥容积：V圆锥圆锥=1/3*（D2/4）*（D/2)ctg(/2）2、间歇操作设备数量计算、间歇操作设备数量计算N设备的操作台数（不含备用）设备的操作台数（不含备用） 设备的每一个操作周期设备的每一个操作周期V0一昼夜内被加工的原料、半成品的容量一昼夜内被加工的原料、半成品的容量 （ m3 ）Va每台设备的容量（每台设备的容量（m3） 设备的填充系数设备的填充系数3、连续操作设备数量计算、连续操作设备数量计算 V物料的流量（物料的流量（ m3/h） 物料逗留时间物料逗留时间(h)(h)填充系数（）填充系数（） Va单台设备容积（单台设备容积（ m3）4、壁
4、厚计算、壁厚计算(1) 圆筒壁厚圆筒壁厚sP设计压力设计压力(MPa)，最高压力的倍。，最高压力的倍。D 设备内径（设备内径（cm） 钢材的材的许用用应力，如力，如A3的的=127MPa。 焊缝系数，取之系数，取之间。C 壁厚附加量（壁厚附加量（cm）C=C1+C2+C3C1 钢板板负偏差，根据偏差，根据钢板厚度板厚度查表得，。表得，。C2 腐腐蚀裕量，裕量，单面腐面腐蚀取取1mm，双面腐，双面腐蚀取取2mm。C3 加工减薄量，冷加工取加工减薄量，冷加工取0，热加工封加工封头C3 =S10%。（cm）C=0.8+2+0=2.8(mm)=0.28(cm)查附表查附表13选用选用12mm厚厚A3钢
5、钢例：发酵罐的筒壁厚计算例：发酵罐的筒壁厚计算（2）封头壁厚：）封头壁厚：标准椭圆封头厚度计算公式如下：标准椭圆封头厚度计算公式如下：式中：式中： P0.4MPa; D400cm; 钢材的许用应力，如钢材的许用应力，如A3的的=127MPa。 焊缝系数，取之间。焊缝系数，取之间。（cm）查附表查附表16碳钢椭圆形封头，圆整为碳钢椭圆形封头，圆整为S=14mm5、搅拌器功率计算（对牛顿型流体）、搅拌器功率计算（对牛顿型流体） （1）雷诺准数：）雷诺准数： Re=D2*N*/ N 转速转速 （r/s） 醪液密度（醪液密度（kg/m3） 醪液粘度（醪液粘度（2）D 搅拌器直径搅拌器直径 ，为，为 D
6、0*1/3（2）搅拌轴功率（不通气、单只涡轮）搅拌轴功率（不通气、单只涡轮/搅拌器）搅拌器） P0Np *N3*D5 （单位：（单位：w） 当当Re10104 4 充分达到湍流，搅拌功率准数充分达到湍流，搅拌功率准数NpNp不变不变圆盘六平直叶涡轮圆盘六平直叶涡轮 Np6 圆盘六箭叶涡轮圆盘六箭叶涡轮 Np圆盘六弯叶涡轮圆盘六弯叶涡轮 Np圆盘六平直叶涡轮圆盘六平直叶涡轮圆盘六箭叶涡轮圆盘六箭叶涡轮圆盘六弯叶涡轮圆盘六弯叶涡轮搅拌功率准数（糖化锅中二折叶螺旋桨搅拌器）搅拌功率准数（糖化锅中二折叶螺旋桨搅拌器） Np=A/Re+B（1000+1.2*Re）/（1000+3.2*Re）P（H/D）
7、（0.35+B/D0）(sin) 式中：式中：B搅拌叶宽度；搅拌叶宽度； H液面高度（液面高度（m）；）； D筒体的直径；筒体的直径； D0搅拌器的直径；搅拌器的直径； 搅拌叶与旋转平面所成角度搅拌叶与旋转平面所成角度A 14(B/D)670(D0/D0.6)2185 B4(B/D0.5) 20/DP 4B/D2.5(D0/D0.5)2（3）搅拌轴功率（通气、单只涡轮）搅拌轴功率（通气、单只涡轮） Michel公式公式 Pg2.25*10-3*（P02*N*D3/Q )Q通气量（通气量（ml/min)装液量装液量通风比通风比vvm 6、重量计算、重量计算（1）空设备重量）空设备重量 钢板表面积钢板表面积壁厚壁厚钢板的比重钢板的比重（2）附件重量）附件重量 （3）内容物重量）内容物重量7、接管直径的确定、接管直径的确定根据流体力学方程式计算根据流体力学方程式计算例：例：设发酵液罐实装醪量设发酵液罐实装醪量77.5 m m3 3 ，2h之内排空，则物料体积流量之内排空，则物料体积流量Q77.5/36002( m( m3 3/s)/s) 发酵液流速取发酵液流速取v1m/s,则管径则管径d （m）取无缝管取无缝管1334 mm8、支撑方式的选择用来支承设备的重量和固定设备的位置。支座一般分为立式设备支座、卧式设备支座两大类。 三种典型的标准化支座：耳式、支承式和鞍式支座。
