27m3氨基酸发酵反应釜设计

àì夳堔傛蜴生んèń 2024-04-01 18:27 84阅读 0赞

目录  
摘要 I  
Abstract II  
第1章 绪论 1  
1.1 氨基酸发酵反应釜设计背景及目的 1  
1.2 国内外研究现状 1  
1.3 设计方法 1  
1.4 设计的基本要求 2  
1.5 设计计算思路 2  
第2章 工艺计算 4  
2.1 工艺条件 4  
2.1.1 已知参数 4  
2.1.2 原始数据 4  
2.2 罐体设计 5  
2.2.1 搅拌罐选型 5  
2.2.2 氨基酸发酵反应釜筒体结构尺寸计算 5  
2.2.3 装料系数的校核 6  
2.2.4 夹套形式与材料 6  
2.3 物料衡算 7  
2.4 热量衡算 7  
2.4.1 热氮源量的计算 8  
2.4.2 冷却氮源用量 10  
2.4.3 所需传热面积 11  
2.5 釜体内冷管的计算 11  
第3章 氨基酸发酵反应釜强度计算 12  
3.1内筒及夹套的力学分析 12  
3.1.1 工艺条件 12  
3.1.2 筒体及夹套的厚度计算 12  
3.1.3 氨基酸发酵反应釜的稳定校核 15  
3.2 夹套螺旋导流板的间距确定： 17  
3.2.1 夹套与筒体的间隙 17  
3.2.2 螺旋导流板间距b 17  
3.3 氨基酸发酵反应釜的液压试验校核 17  
3.3.1 计算罐体液压试验压力 18  
3.3.2 计算夹套液压试验压力 18  
3.3.3 确定罐体和夹套在试验压力下的最大应力 18  
3.3.4 计算罐体筒体的应力 18  
3.3.5 计算夹套筒体的应力 18  
3.4 选择氨基酸发酵反应釜支座型式并进行强度校核计算 19  
3.4.1 氨基酸发酵反应釜支座型式的选择 19  
3.5 选择氨基酸发酵反应釜的人孔及各接管形式并进行校核计算 20  
3.5.1 人孔、视镜形式的选择 20  
3.5.2 选择接管、管法兰 21  
3.5.3 人孔及各接管的开口补强校核 22  
3.6 氨基酸发酵反应釜搅拌装置的设计计算 25  
3.6.1 氨基酸发酵反应釜搅拌器形式的设计 25  
3.6.2 氨基酸发酵反应釜搅拌器尺寸的确定 26  
3.6.3 氨基酸发酵反应釜搅拌器搅拌功率的计算 26  
3.7 氨基酸发酵反应釜搅拌轴的设计及强度校核 28  
3.7.1 工艺条件 28  
3.7.2 搅拌轴的结构尺寸及材料选取 28  
3.7.3 计算搅拌轴的扭矩 28  
3.7.4 计算搅拌轴的最小直径 28  
3.7.5 搅拌轴的结构设计 30  
3.7.6 釜内联轴器的选择 30  
3.7.7 搅拌轴和传动轴长度的设计 31  
3.8 电动机的选型 32  
3.9 减速机型号的选择 32  
3.10 机架结构的选型 33  
3.11 轴封装置的选型 34  
第4章 氨基酸发酵反应釜的优缺点分析及待改进方面分析 36  
4.1 优点分析 36  
4.2 缺点分析 36  
4.3 待改进方面分析 37  
总结 38  
参考文献 39  
致谢 40  
1.3 设计方法  
本设计的设计方法为：查阅有关化工设备方面的书籍，研究一般带搅拌器氨基酸发酵反应釜的设计思路与方法。将氨基酸发酵反应釜的结构设计出来，然后再根据氨基酸发酵反应釜的结构尺寸对搅拌器进行设计。同时结合国内外自吸式搅拌器的设计成果，研究一个性能更好的新型自吸式搅拌器。最后根据具体的结构尺寸确定所需要的配套设备。并分析其优越之处和缺陷的地方，进一步提出改进方案。  
1.4 设计的基本要求  
做本设计应达到以下要求：  
1 树立正确的设计思想  
能够结合生产实际综合地考虑先进、安全、经济、可靠和实用等方面的要求，严肃认真地进行设计。  
2 具有积极主动的学习态度  
在课程设计中遇到的问题，要随时查阅有关教科书或文献，通过积极思考，提出个人见解尽可能自己解决，不要太多地依靠指导老师帮助解决问题。  
3 正确处理好几个关系  
① 继承和发展的关系  
强调独立思考，并不等于设计者凭空假想，不依靠设计资料和继承前人经验，这样是得不出高质量设计的。对于初学设计的人来说，学会收集、理解、熟悉和使用各种资料，正是培养设计能力的重要方面。因此正确处理好继承和发展条件下的抄、搬、套问题，正是设计能力强的重要表现。  
②正确使用标准规范  
化工设备设计非常强调标准规范。但是并不是限制设计的创造和发展，因此遇到与设计要求有矛盾时，经过必要的手续可以放弃标准而服从设计要求。但非标准件中的参数，一般仍宜按标准选用。  
③学会统筹兼顾、抓主要矛盾  
计算结果要服从结构设计的要求：对初学设计者，最易把设计片面划解为就是理论上的强度、刚度、稳定性等计算，认为这些计算结果不可更改，实际上，对一个合理的设计，这些计算结果只对零件尺寸提供某一个方面的依据。而部件实用尺寸一定要符合结构等方面的要求。  
按几何等式关系计算而得的尺寸，一般不能随意圆整变动；按经验公式得来的尺寸一般应圆整使用。  
处理好计算与绘图的关系：设计中要求算、画、选、 改同时进行，但零件的尺寸以最后图样确定的为准。对尺寸作出修改后，有时并不一定要求再对零件强度等进行计算，可以据修改幅度、计算准确程度等来判断是否有必要再行计算。  
1.5 设计计算思路  
本设计的设计计算思路是首先根据设计条件对氨基酸发酵反应釜的结构进行设计计算，其次根据氨基酸发酵反应釜的几何结构尺寸对搅拌装置进行设计，然后后根据前面的设计结果，对氨基酸发酵反应釜的传动部分进行设计与选型，最后对氨基酸发酵反应釜的优缺点进行分析并提出改进方案。  
设计的内容和过程为：  
1、氨基酸发酵反应釜釜体结构的设计计算；  
2、氨基酸发酵反应釜搅拌装置的设计计算；  
3、氨基酸发酵反应釜搅拌设备转动装置的设计与选型；  
4、氨基酸发酵反应釜的优缺点分析及改进方面分析  
第2章 工艺计算  
2.1 工艺条件  
2.1.1 已知参数  
序号名称： 指标釜内夹套  
设计压力： 釜内 1.4MPa 夹套 0.4MPa  
设计温度： 釜内 140℃ 夹套 90℃  
物料： 淀粉、 氮源等  
公称容积： 27 m3  
搅拌转速： 134.5rpm  
电机功率： 22 KW  
2.1.2 原始数据  
产品型号： SG—4 型紧密型树脂  
反应压力： 0.75Mpa  
反应温度： 51 ± 0.5 ℃  
设计压力： 1.4Mpa  
氮源油比： 1.2 ∶ 1  
引发剂用量： 0.12 %  
分散剂用量： 0.12 %  
聚合时间： 11h  
辅助时间： 3h  
全年工作时间： 300 天  
单位 淀粉 纯度： 99.9 %  
聚合率： 90 %  
收率： 98 %  
釜的装料的系数： Ø =0.9  
热负荷系数： R=2  
热氮源进口温度： 90℃  
热氮源的出口温度： 80℃  
进料温度： 20 ℃  
冷却氮源进口温度： 28 ℃  
冷却氮源出口温度： 32 ℃  
聚合热： 1537.2KJ/Kg  
氮源垢及釜物厚度 δ淀粉=0.1 mm  
δ氮源=0.3 mm  
P淀粉 平均粒度： 0.2 mm  
搅拌热： Q搅=20 ﹪N搅拌热N搅拌轴=N 搅拌功率  
粘度按具体计算条件而定  
传热系数： K夹=2100KJ/ m2 h  
K管=2940KJ/ m2h ℃ ,  
加热时间： 1小时  
安全阀开启压力： 1.25MPa  
夹套压力： 0.4MPa  
放料时间： 半小时  
加料时间： 20 分钟  
悬浮夜重度：  
冷搅（20℃ ） r=956kg/m3  
μ =0.729cp  
51 ℃ 转化率80%： r=1088 kg/m3  
μ=0.507cp  
51℃ 转化率90%： r=1113 kg/m3  
μ=0.468cp  
51 ℃P淀粉比热： c=1596KJ/kg.℃  
r=849kg/m3  
P淀粉 r=1400kg/m3  
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