年产1万吨谷氨酸钠发酵工厂设计毕业设计 下载本文

4.4 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Rem

[11]

D2NρRem?μ

式中:D—搅拌器直径,D=1.7m

N? N—搅拌器转速,

80?1.33?r/s?60

3

ρ—醪液密度,ρ=1050 kg/m μ—醪液粘度, μ=1.3×10N·s/m 将数代入上式:

-3

2

1.72?1.33?1050Rem??3.1?106>104?31.3?10

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P0:

35P?NNDρ 0P

式中:Np—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 代入上式:

3

P0'?4.7?1.333?1.75?1050?88.2?10W?88.2kW3

两挡搅拌:

'P?2P.4kW 0?176 0 ③计算通风时的轴功率Pg

?P02ND3??3? Pg?2.25?10???Q0.08???0

0.39?kW?

224P?176.4?3.1?10 式中:P—不通风时搅拌轴功率(kW),0

N—轴转速,N=80r/min

D—搅拌器直径(cm),D=1.7×10=4.9×10

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,

25

3

3

6

6

为安全。现取0.11;

则Q=155×0.11×106=1.7×107(ml/min)

Q0.08?1.7?107 代入上式:

??0.08?3.79

0.39?3.1?104?80?4.9?106?3Pg?2.25?10???3.79??69.1?kW? ④求电机功率P电:

????

P电?Pg?1?2?3?1.01

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%;代入公式数值得:

P电?69.1?1.01?78.2?kW?0.92?0.99?0.98

4.5 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υ133×4mm。 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 最高负荷下的耗水量W

[12]

Q总W?cP?t2?t1?

式中:Q总—每1m醪液在发酵最旺盛时,1h的发热量与醪液总体积的乘积

6?kJ/h? Q?4.18?6000?155?3.89?10总

3

cp—冷却水的比热容,4.18kJ/(kg·K) t2——冷却水终温,t2=27℃ t1——冷却水初温,t1=20℃

将各值代入上式

3.89?106W?4.18??27?20??1.33?105?kg/h??36.9?kg/s?-23

冷却水体积流量为3.69×10m/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:

26

S总?Wv

-23

式中 W——冷却水体积流量,W=3.69×10m/s V——冷却水流速,v=1m/s

代入上式:

3.69?10?2S总??3.69?10?2m21

??进水总管直径 :

3.69?10?2d总???0.217?m?0.7850.785

S总冷却管组数和管径:设冷却管总表面积为S总,管径d0,组数为n,则: 取n=8,求管径。由上式得:

d0??S总n?0.785?2

3.69?10?0.077?m?8?0.785d内?81mmd?d0 g?5.12kg/m,内,

查金属材料表选取υ89×4mm无缝管,认为可满足要求,

d平均?80mm。

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

l0:

?mm? l0??D?3.14?600?1884冷却管总长度L计算:由前知冷却管总面积

F?166.1m2

现取无缝钢管

[10]

υ89×4mm,每米长冷却面积为

F0?3.14?0.08?1?0.25m2

则:

??L?冷却管占有体积:

F166.1??664.2?m? F00.25V?0.785?0.0892?664.2?4.13m3

?? 27

每组管长L0和管组高度:

L0?另需连接管8m:

L664.2??55.35?m? n12L实?L?8?664.2?8?672.2?m?

可排竖式直蛇管的高度,设为静液面高度,下部可伸入封头250mm。设发酵罐内附件占有体积为0.5m,则:总占有体积为

3

V总?V液?V管?V附件则筒体部分液深为:

?155?4.13?0.5?159.63m??3

V总?V封159.63?16.4??7.3?m? 2S0.785?5竖式蛇管总高

H管?7.3?0.25?7.6?m?

又两端弯管总长l0?1884mm,两端弯管总高为600mm, 则直管部分高度:

?mm? h?H管?600?7600?600?7000则一圈管长:

?mm? l?2h?l0?2?7000?1884?15884每组管子圈数n0:

n0?L055.35??4?圈? l15.9现取管间距为2.5D外?2.5?0.089?0.22?m?,竖蛇管与罐壁的最小距离为0.15m,则可计算出搅拌器的距离在允许范围内(不小于200mm)。

校核布置后冷却管的实际传热面积:

F实??d平均?L实?3.14?0.08?672.2?168.9m而前有F=166.1m,F实?F,可满足要求。

2

??2

4.6 设备材料的选择

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28