（1）发酵罐的选型
选用机械涡轮搅拌通风发酵罐 （2）生产能力、数量和容积的确定 ①发酵罐容积的确定：选用200m 3罐 ②生产能力的计算：现每天生产99%纯度的味精50t ，谷氨酸的发酵周期为48h(包括发酵罐清洗、灭菌、进出物料等辅助操作时间)。则每天需糖液体积为V 糖 。每天产纯度为99%的味精50t ，每吨100%的味精需糖液15.66m 3 ()3
m 775.17%995066.15=⨯⨯=糖V
设发酵罐的填充系数φ=70%；则每天需要发酵需要发酵罐的总体积为V 0（发酵周期为48h ）。
()30m 4.11077.017
.775/===φ糖V V
③发酵罐个数的确定：公称体积为200m 3
的发酵罐，总体积为230 m 3
()个φτ总63.924
7.023048
775.1724V 01=⨯⨯⨯=∙=
V N
取公称体积200 m 3 发酵罐11个，其中一个留作备用。 实际产量验算：
()
a t /6.15580300%9966.155
7.0230=⨯⨯⨯⨯
富裕量
%
9.31500015000
6.15580=-刘惠祥
能满足产量要求
（3）主要尺寸的计算：取高径比 H ：D=2：1[6]
；
封筒全3230m 2=+=V V V
则有：
2302242785.03
2=⨯+
摩托车雨棚⨯=D D D V π全 H=2D ；
解方程得：
23026.057.133=+D D
()m D 004.583.1230
3
==
取D=5m H=2D=10m ；
封头高：
()mm h h H b a 1300
=+=封
封头容积 ：
V 封=16.4（m3）
圆柱部分容积：
V 筒=197m 3
验算全容积V 全：
()3m 8.2294.1621972
=⨯+=+=封筒‘全V V V
V 全=V ’全
符合设计要求，可行。
（4）冷却面积的计算
对谷氨酸发酵，每1m 3发酵液、每1h 传给冷却器的最大热量约为4.18×6000kJ/(m 3·h) [5]。
采用竖式蛇管换热器，取经验值K=4.18×500 kJ/(m 3·h ·℃) [8]。 平均温差Δt m ： 2
12
1m t Δt Δln
t Δt Δt Δ-=
32℃ 32℃ 20℃ 27℃ 12 5
代入
℃Δ8512ln 5
12t m =-=
对公称容量200 m 3的发酵罐，每天装5罐，每罐实际装液量为
()3155517
.775m =
换热面积
()
3
5.232850018.4155
600018.4m t K Q F m =⨯⨯⨯⨯==
Δ
（5）搅拌器计算 选用六弯叶涡轮搅拌器[6]。
该搅拌器的各部分尺寸与罐径D 有一定比例关系
搅拌器叶径
()
m D D i 67.135
3=== 取d=1.7（m ）
叶宽 ：
()m d B 34.07.12.02.0=⨯==
弧长：
()m d l 64.07.1375.0375.0=⨯==
底距：
()m D C 7.135
3===
盘踞 ：
()m D d i i 28.17.175.075.0=⨯==
叶弦长：
()m D L i 43.07.125.025.0=⨯==
叶距 ：
()m D Y 5==
弯叶板厚：
δ=12（mm ）
取两挡搅拌，搅拌转速N 2可根据50m 3罐，搅拌直径 1.05m ，转速N 1=110r/min 。以等P 0/V 为基准[6]放大求得：
()
min /807.105.11103
/23
/22112r D D N N =⎪
⎭
⎫ ⎝⎛⨯=⎪
⎪⎭⎫
⎝⎛=
（6）搅拌轴功率的计算
淀粉水解糖液低浓度细菌醪，可视为牛顿流体。 ①计算Re m [8]
μρN D m 2Re =
式中 D ——搅拌器直径，D=1.7m N ——搅拌器转速，
()s r N /33.16080
==
ρ——醪液密度，ρ=1050 kg/m 3
μ——醪液粘度， μ=1.3×10-3N ·s/m 2 将数代入上式：
4
63210
101.3103.1105033.17.1Re ＞⨯=⨯⨯⨯=-m
视为湍流，则搅拌功率准数Np=4.7
②计算不通气时的搅拌轴功率P 0：
ρ530D N N P P =
式中 N p ——在湍流搅拌状态时其值为常数4.7 N ——搅拌转速，N=80r/min=1.33r/s D ——搅拌器直径，D=1.7m
ρ——醪液密度，ρ=1050kg/m 3 代入上式：
kW
W P 2.88102.881050
7.133.17.43
53'0=⨯=⨯⨯⨯=
两挡搅拌：
消息队列实现kW P P 4.1762'00==
③计算通风时的轴功率Pg
()kW Q ND P P g 39
.008.03203
1025.2⎪
⎪⎭
⎫ ⎝⎛⨯⨯=-
式中 P 0——不通风时搅拌轴功率（kW ），4
220101.34.176⨯==P
N ——轴转速，N=80r/min
D ——搅拌器直径（cm ），D 3=1.73×106=4.9×106 Q ——通风量（ml/min ），设通风比VVm=0.11~0.18，取低限，如通风量变大，Pg 会小，为安全。现取0.11；
则Q=155×0.11×106=1.7×107（ml/min ）
()
79.3107.108
.07
08.0=⨯=Q
代入上式：
开幅机()
kW P g 1.6979.3109.480101.31025.239
.0643
=⎪⎪⎭
⎫ ⎝⎛⨯⨯⨯⨯⨯⨯=-
④求电机功率P 电：
01
.1P 3
21g
⨯=通用模型
ηηη电P
采用三角带传动η1=0.92；滚动轴承η2=0.99，滑动轴承η3=0.98；端面密封增加功率为1%[7]；代入公式数值得：
()kW P 78.201.198.099.092.069.1
=⨯⨯⨯=电
（7）设备结构的工艺计算
①空气分布器：本罐采用单管进风，风管直径φ133×4mm 。 ②挡板：本罐因有扶梯和竖式冷却蛇管，故不设挡板
③密封方式：本罐采用双面机械密封方式，处理轴与罐的动静问题。 ④冷却管布置：采用竖式蛇管[7] Ⅰ 最高负荷下的耗水量W ()12t t c Q W P -=
总
式中 Q 总——每1m 3醪液在发酵最旺盛时，1h 的发热量与醪液总体积的乘积
()h kJ Q /1089.3155600018.46⨯=⨯⨯=总
c p ——冷却水的比热容，4.18kJ/（kg ·K ） t 2——冷却水终温，t 2=27℃ t 1——冷却水初温，t 1=20℃ 将各值代入上式
()()()
s kg h kg W /9.36/1033.1202718.41089.356
=⨯=-⨯⨯=
冷却水体积流量为3.69×10-2m 3/s ，取冷却水在竖直蛇管中的流速为1m/s ，根据流体力学方程式，冷却管总截面积S 总为：
v W S =
总
式中 W ——冷却水体积流量，W=3.69×10-2m 3/s V ——冷却水流速，v=1m/s
代入上式：
挡板砖()
2
22
m 1069.311069.3--⨯=⨯=总S
进水总管直径 ：
()
m 217.0785.01069.3785.02
=⨯==-总
总S d
Ⅱ 冷却管组数和管径：设冷却管总表面积为S 总，管径d 0，组数为n ，则：
取n=8，求管径。由上式得：
()
m n S d 077.0785
.0810
69.3785
.02
0=⨯⨯=
∙=-总
查金属材料表选取φ89×4mm 无缝管[9]，
mm
d 81=内 m kg g /12.5=，
d d >内，认为可满足要求，80mm =平均d 。
现取竖蛇管圈端部U 型弯管曲径为300mm ，则两直管距离为600mm ，两端弯管总长度为0l ：
()mm D l 1884
60014.30=⨯==π Ⅲ 冷却管总长度L 计算：由前知冷却管总面积
25.232m F =
豫公网安备41160202000603
站长QQ:729038198
关于我们
投诉建议