味精厂设计(编辑修改稿)

味精厂设计(编辑修改稿)内容摘要：

果，可求得 135000t/a 味精厂发酵车间的物料平衡计算。 具体计算结果如表 2 物料名称 生产 1t 味精（ 100%）的物料量 5000t/a 味精生产的物料量 每日物料量 发酵液（ m3） 105 1827 二级种液（ m3） 10955 发酵水解用糖（ kg） 2349 107 105 二级种培养用糖（ kg） 105 水解糖总量（ kg） 107 105 淀粉 (kg) 107 105 尿素（或液氨） 107 104 糖蜜（ kg） 106 8155 氯化钾（ kg） 105 磷酸氢二钠（ kg） 105 味精厂设计 13 表 2 5000t/a 味精厂发酵车间的物料衡算 第 4 章 设备设计与选型 发酵罐 （ 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 200m3罐 ② 生产能力的计算：现每天生产 99%纯度的味精 120t，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 120t，每吨 100%的味精需糖液  3m1 8 6 0 . 4% 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 V0（发酵周期为 48h）。  30 m2 6 5 7 . 8 6 0 . 4/  φ糖VV ③ 发酵罐个数的确定：公称体积为 200m3的发酵罐，总体积为 230 m3 硫酸镁（ kg） 105 泡敌（ kg） 105 植物油（ kg） 105 谷氨酸（ kg） 893 107 104183 味精厂设计 14  个φ τ总 16. 1824230481860 . 424V 01   VN 取公称体积 200 m3 发酵罐 17 个，其中一个留作备用。 实际产量验算：  at / 7 3 8 53 0 0% 3 0   富裕量 %  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 32 3 0 m2  VVV 则有： 2 3 022427 8 32  DDDV π全 H=2D； 解方程得： 33  DD  mD 00 03  取 D=5m H=2D=10m； 封头高：  mmhhH ba 1 3 0 0封 封头容积 ： V 封 =（ m3） 圆柱部分容积： V 筒 =197m3 验算全容积 V 全 ： 味精厂设计 15   2 9 72  封筒‘全 VVV 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 1m3 发酵液、每 1h 传给冷却器的最大热量约为 6000kJ/(m3 h) [5]。 采 用 竖 式 蛇 管 换 热 器 ， 取 经 验 值 K= 500 kJ/(m3 h℃ ) [8]。 平均温差Δ tm： 2121mttlntttΔΔΔΔΔ  32℃ 32℃ 20℃ 27℃ 12 5 代入 ℃Δ 8512ln 512t m  对公称容量 200 m3的发酵罐，每天装 12 罐，每罐实际装液量为  315512 m 换热面积   1556 0 0 mtK QFm  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 味精厂设计 16  mDD i  取 d=（ m） 叶宽 ：  mdB  弧长：  mdl 7 7  底距：  mDC  盘踞 ：  mDd ii  叶弦长：  mDL i  叶距 ：  mDY 5 弯叶板厚： δ =12（ mm） 取两挡搅拌，搅拌转速 N2可根据 50m3罐，搅拌直径 ，转速 N1=110r/min。 以等 P0/V 为基准 [6]放大求得：  m in/ 1 03/23/22112rDDNN （ 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 Rem[8] μ ρNDm 2Re  味精厂设计 17 式中 D—— 搅拌器直径， D= N—— 搅拌器转速，  srN /  ρ —— 醪液密度，ρ =1050 kg/m3 μ —— 醪液粘度， μ = 103N s/m2 将数代入上式： 4632 ＞  m 视为湍流，则搅拌功率准数 Np= ② 计算不通气时的搅拌轴功率 P0： ρ530 DNNP P 式中 Np—— 在湍 流搅拌状态时其值为常数 N—— 搅拌转速， N=80r/min= D—— 搅拌器直径， D= ρ —— 醪液密度，ρ =1050kg/m3 代入上式： kWWP 10 35339。 0  两挡搅拌： kWPP 39。 00  ③ 计算通风时的轴功率 Pg  kWQ NDPP g   式中 P0 —— 不 通 风 时 搅 拌 轴 功 率 （ kW ），4220 P N—— 轴转速， N=80r/min D—— 搅拌器直径（ cm）， D3= 106= 106 Q —— 通风量（ ml/min ）， 设 通 风 比VVm=~，取低限，如通风量变大， Pg 会小，为安全。 味精厂设计 18 现取 ； 则 Q=155 106= 107（ ml/min）   Q 代入上式：  kWP g    ④ 求电机功率 P 电： 321 g  电P 采用三角带传动η 1=；滚动轴承η 2=，滑动轴承η 3=；端面密封增加功率为 1%[7]；代入公式数值得：  kWP 7 8 . 6 9 . 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φ 133 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 式中 Q 总 —— 每 1m3醪液在发酵最旺盛时， 1h 的发热量与醪液总体积的乘积  hkJQ / 5 56 0 0 6总 cp—— 冷却水的比热容， （ kg K） t2—— 冷却水终温， t2=27℃ t1—— 冷却水初温， t1=20℃  12 ttc QW P  总味精厂设计 19 将各值代入上式     skghkgW/56 冷却水体积流量为 102m3/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： vWS 总 式中 W—— 冷却水体积流量， W= 102m3/s V—— 冷却水流速， v=1m/s 代入上式：  222  总S 进水总管直径 ：   2  总总 Sd Ⅱ 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：  mnSd 20 总 查金属材 料表选取 φ 89 4mm 无缝管 [9] ， mmd 81内 mkgg / ， 0dd 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 ： 味精厂设计 20  mmDl   Ⅲ 冷却管总长度 L 计算：由前知冷却管总面积 mF  现取无缝钢管φ 89 4mm，每米长冷 却面积为  20 mF  则 :  mFFL 9 3 3 20  冷却管占有体积：  32 mV  Ⅳ 每组管长 L0和管组高度：  mnLL 3 00  另需连接管 8m：  mLL 9 3 889 3 08 实 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 ，则：总占有体积为  3m1 6 1 . 5 5   附件管液总 VVVV 则筒体部分液深为：  mS VV 2  封总 竖式蛇管总高   管H 又两端弯管总长 mml 18840  ，两端弯管总高为 600mm， 则直管部分高度：  mmHh 71006007700600  管 味精厂设计 21 则一圈管长：  mmlhl 1 6 0 8 41 8 8 47 1 0 022 0  Ⅴ 每组管子圈数 n0：    lLn。