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低压发酵罐主要部件的分析计算

发表时间:2018-05-16浏览次数:

  低压发酵罐主要部件的分析计算:

  (1)封头的设计。平板型封头是化工设备中常用的一种封头,本文设计的发酵罐就是选用圆形的平板封头。由薄板理论可知,平板所受的载荷分布均匀,平板壁内会产生径向弯曲应力和切向弯曲应力,根据压力作用的面积大小和边缘的支撑情况,可以判断出最大的应力是出现在平板的中心还是在平板的边缘。由于此封头为载荷分布均匀的圆形平板封头,因此,其最大应力应分布在平板的中心,并且两种应力的大小相等,由材料力学中相关的公式得出,平板的最大弯曲应力与平板半径同其厚度比值的平方成正比,其中平板厚度的计算公式如下:

  S=根号(0.31P[/ σ])

  式中:D-计算直径;P-设计压力;[σ]-材料的许用应力。带入相关的数据就可以得出平板的厚度。

  (2)搅拌器的设计。搅拌器是发酵罐最为重要的部件之一,要确保搅拌桨的直径与搅拌叶长度、宽度协调,同时为了保证发酵罐良好的通风效果,避免因产生的液流互相干扰而抵消,搅拌器的间距应为其直径的1.5~3 倍。

  (3)搅拌轴的设计。根据材料力学中扭转强度的计算公式得: d≥A P/n式中:d-搅拌轴轴径;P-搅拌的功率;n-搅拌轴的转速;A-随许用应力的变化系数。带入相关的数据可以得到搅拌轴径的大小,考虑到搅拌轴上开设孔,以及机械磨损等的影响,应适当增加轴径的大小。

  (4)空气分布器的设计。空气分布器的作用是保证进入的无菌空气分布均匀,通过把通气管设计成圆形,其上均布开设5 个小孔,布置在搅拌器的下部。多孔的通气管与单孔通气管相比,空气分布均匀,既可以保证空气与料液混合充分,同时也减小了对罐底封头冲蚀的影响,提高了发酵罐的使用寿命。

  (5 )结论:本文主要对封头、搅拌器、搅拌轴以及空气分布器等关键部件进行了分析,除此之外,还介绍了电加热器以及温度和pH 传感器等零部件。此设计在一定程度上使系统传动平稳、机械密封良好,发酵罐的强度和结构满足安全生产的要求,对相关发酵罐的设计具有一定的借鉴意义。

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