夾套攪拌發(fā)酵罐的設(shè)計(jì)

王宇軒，閆紹峰，徐冰岳，孫冬旭

（遼寧工業(yè)大學(xué) 機(jī)械工程與自動(dòng)化學(xué)院，遼寧 錦州121001）

1 設(shè)計(jì)方案的選擇

1.1 主要技術(shù)參數(shù)

容器內(nèi)：發(fā)酵醪溶液，μ=0．092Pa·s，ρ=1050kg/m3；夾套：冷卻水；容器內(nèi)操作條件：工作壓力：常壓（短時(shí)蒸汽消毒0．1MPa）；工作溫度35℃，（短時(shí)121℃）；夾套內(nèi)冷卻水壓力為0．2MPa（表）；冷卻水進(jìn)口溫度25℃，出口溫度30℃；裝料系數(shù)φ=0．85。

1.2 設(shè)計(jì)方案的選擇

本次設(shè)計(jì)時(shí)為了達(dá)成使不互溶液體混合均勻，制備均勻混合液、乳化液，強(qiáng)化傳質(zhì)的目的；夾套攪拌發(fā)酵罐可以使氣體在液體中充分分散，強(qiáng)化傳質(zhì)或化學(xué)反應(yīng)，制備均勻懸浮液，促使固體加速溶解、浸取或液-固化學(xué)反應(yīng)。該設(shè)計(jì)的反應(yīng)介質(zhì)為發(fā)酵醪溶液和水，其中容器內(nèi)發(fā)酵醪溶液溫度為35℃，夾套內(nèi)冷卻水進(jìn)口溫度為25℃，出口溫度為30℃。由于兩種介質(zhì)溫差不大，為了強(qiáng)化傳熱，防止局部過(guò)熱或過(guò)冷，選用夾套攪拌反應(yīng)罐。

2 工藝設(shè)計(jì)計(jì)算

2.1 筒體內(nèi)徑與高度計(jì)算

2.2 計(jì)算傳熱面積

2.3 攪拌功率計(jì)算

2.4 電機(jī)功率計(jì)算

3 強(qiáng)度設(shè)計(jì)計(jì)算

3.1 筒體強(qiáng)度的設(shè)計(jì)計(jì)算

圓筒穩(wěn)定性滿足要求，所以取圓筒名義厚度δn=12mm

3.2 夾套壁厚的設(shè)計(jì)計(jì)算

3.3 攪拌器強(qiáng)度設(shè)計(jì)計(jì)算

故攪拌器強(qiáng)度符合標(biāo)準(zhǔn)。

4 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

4.1 封頭及焊縫結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

圖1 封頭結(jié)構(gòu)圖

圖2 焊縫結(jié)構(gòu)圖

4.2 密封裝置結(jié)構(gòu)圖

圖3 密封裝置結(jié)構(gòu)圖

4.3 總體結(jié)構(gòu)圖

圖4 夾套攪拌發(fā)酵罐裝配圖

4.4 人孔結(jié)構(gòu)

本設(shè)計(jì)考慮人孔筒節(jié)直徑較大較重，故選用水平吊蓋人孔。該人孔結(jié)構(gòu)中有吊鉤和銷軸，檢修時(shí)只需松開(kāi)螺栓將蓋板繞銷軸旋轉(zhuǎn)一個(gè)角度，由吊鉤吊住，不必將蓋板取下。該人孔標(biāo)記為：HG21522-2005 Ⅰ人孔R(shí)F（A·G）450-0．6。

5 結(jié) 語(yǔ)

本設(shè)備設(shè)計(jì)按照國(guó)家目前最新標(biāo)準(zhǔn)GB150-2011《壓力容器》、TSG21《固定式壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》的規(guī)定，設(shè)計(jì)技術(shù)參數(shù)完全模擬錦州某公司的在役設(shè)備，圖紙與按實(shí)際情況計(jì)算結(jié)果基本一致。通過(guò)本次設(shè)計(jì)，設(shè)備結(jié)構(gòu)有所改進(jìn)，攪拌速率更加高效，發(fā)酵更加充分。本設(shè)備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，能良好完成發(fā)酵發(fā)醪溶液的目標(biāo)，同時(shí)也可適用于其他溶液的發(fā)酵。