4.1.2.1发酵罐个数的确定
年产1000吨琥珀酸,全年的生产天数为330天，则每天产1000/330=3.03吨，需要发酵液的体积为：
28*3.03=84.84(m^3)
发酵罐的填充系数φ=70%；则每天总共有发酵罐的体积为V 0
）
（3m 2.1217.0/84.847.0/V 0== 发酵周期为48小时，生产周期为80小时
发酵罐个数的确定：现选取公称体积为100m 3的发酵罐，总体积为118m 3
（个））（）（总67.324*7.0*110/80*84.8424*V /V N 01===φτ
取公称体积100m 3 发酵罐4个，其中1个留作备用。
实际产量验算：
年）（吨/1059.09330/3.54%71%21.57.0110=⨯⨯⨯⨯⨯
富裕量
%91.51000
10001059=- 能够满足生产需要。
4.1.2.2主要尺寸的计算
公称容积，是指罐的圆柱部分和底封头容积之和。
并圆整为整数：上封头因无法装液，一般不计入容积。
罐的全容积，是指罐的圆柱部分和两封头容积之和。
1 罐径与罐体高度
现在按公称容积100m3，全罐的体积为：118m3，取高径比为H ：D=2，封头与圆柱罐体的焊接处的直边高度不纳入体积，则：
3m 118V 2V =+=封全筒V
根据圆柱体体积与椭圆的体积计算公式有： ()
3221182414314V m D D H D =⨯⨯⨯⨯+⨯⨯=ππ全 ()
332118242785.0m D D D V =+⨯⨯=π全
解方程得： ()
333118242m D D =+ππ
()m D 1.413
241183=⨯⨯=π 直径计算出来后，应将其值圆整到接近的公称直径系数
[12]，查吴思方的《生物工程工厂设计概论》2007年版，附表25（281）通用式发酵罐系列尺寸表，则D
取4.0m ,
H=2D=2×4.0＝8.0(m) 查阅文献，当公称直径D 为4.0m 时，标准椭圆封头的曲面高度H 为D/4，即1.0m ，焊接处的直边高度h 为0.05
则总深度为：
）
（m 05.105.00.1h H =+=+ 封头容积 ：
V 封）（封33m 38.80.424V =⨯=
π 圆柱部分容积： ）
（筒32m 53.1000.420.44V =⨯⨯⨯=π 两者之和为全容积全
V ' 3m 118V 2V =+=封全筒V
全全
V V ≈'
则设计的发酵罐其尺寸符合要求，能够满足生产工艺的需要。
2 搅拌器的设计
由于琥珀酸发酵过程有中间补料操作，对混合要求较高，因此采用六弯叶涡轮搅拌器。
六弯叶涡轮式搅拌器已标准化，称为标准型搅拌器；搅动液体的循环量大，搅拌功率消耗也大，根据搅拌器型式及主要参数HG/T2123-1991标准，知100m 3发酵罐采用6-6-6弯叶式搅拌叶，搅拌器：六弯叶涡轮搅拌
器,D i :d i :L:B=20:15:5:4，搅拌器直径：D i =D/3
搅拌器直径：D i =)(33.1343m D ==
（取1.4m ）
叶宽：B=8.24.12.0D 2.0=⨯=⨯i
弧长：)(525.04.1375.0375.0m D l i =⨯==
底距4.10.1==i D C
盘径)(05.14.175.075.0m D d i i =⨯==
叶距Y=D=1.4(m)
叶弦长L=0.25D i =0.25×1.4=0.35(m)
弯叶板厚δ=14(mm)
相邻搅拌叶轮间距S=2D i =2.8(m)
取两档搅拌，转速可以50立方米罐的现有数据比例求得，已有数据：搅拌直径D 11.05m,转速N 1110r/min,以P 0/V 为基准求得 min)/(90)4.105.1(110)(
3/23/22112r D D N N === 3 搅拌功率的计算
琥珀酸的发酵液为低浓度醪液，可视为牛顿液体，依据化工工艺设计手册用修正的迈凯尔公式求得。
设计参数：醪液密度ρ=1050kg/m 3
醪液粘度μ=1.3×10-3N ·s/m 2 搅拌器直径D=14m
搅拌器转速N=90/60=1.5(r/s)
I 计算Re
4632101037.210
3.110505.1
4.1Re >⨯=⨯⨯⨯==-μρ
N D m 可见把L-精氨酸发酵液视为牛顿液体是正确的，为湍流，则搅拌功率准数Np=4.7 II 由Np 可以算出不通气时发酵罐搅拌轴功率P 0：
)(6.89)(9.8957710504.15.17.453530kw
w D N N P p ==⨯⨯⨯==ρ 因为搅拌轴有两档搅拌叶，所以搅拌轴总功率P 为2P 0=179.2（kw)
ш 电动机的功率
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%[7]；代入公式数值得
)(39.10101.198
.099.092.06.8901.1321kw P P g =⨯⨯⨯=⨯=ηηη电 查手册选取电机110kw 一台。
4.1.2.3设备材料的选择
考虑压力，温度，腐蚀因素，选择罐体材料和封头材料，封头结构、与罐体连接方式.琥珀酸发酵是在pH7.0中性环境中进行的，对罐体不会有太大腐蚀，所以罐体和封头都使用A3钢为材料，以降低费用，封头设计为标准椭圆封头，因D>500mm ，所以采用双面缝焊接的方式与罐体连接。
I 发酵罐壁厚
计算法确定发酵罐的壁厚S 1
()）（内cm C P
2PD S 1+-=ϕσ 式中，P ——设计压力，取最高工作压力的1.05倍，P=0.4Mpa D 内——发酵罐内径，D=4000mm
[σ]——A3钢的许用应力，【σ】=127Mpa
φ焊缝系数，其范围为：0.5至1，现取φ=0.9
C ——壁厚附加量，C=C 1+C 2+C 3
C 1——钢板负偏差，取C 1=0.8mm
C 2——为腐蚀欲量，取C 2=2mm
C 3——加工减薄量，取C 3=0，代入上式得
C=C 1+C 2+C 3=0.8+2+0=2.8mm=0.28cm
S1=(0.4*400/(2*127*0.9-0.4))+0.28=1.18cm=1.18mm 选用12mm 厚A 3钢板制作，查《生物工程工厂设计概论》附录表17知，直径5000mm ，厚度12mm ，高10m ，每米高重约为：1186kg ，则G 筒=1186×8=9488(kg)。
II 封头壁厚计算：标准椭圆封头的厚度计算公式如下：
[]）（cm C P
2PD S 2+-=ϕσ 式中，P=0.4Mpa ，D=5000mm ，[σ]=127Mpa ，C 1=0.08cm ，C 2=0.2cm ，C 3=0.1cm
C=C 1+C 2+C 3=0.38cm
代入上式，得
S2=(0.4*400/(2*127*0.9-0.4))+0.38=1.28cm=12.8mm
查附表18圆整为S 2=14mm ，则查《生物工程工厂设计概论》附录表18， G 封=1970(kg)则，两封头总重高：2×1970=3940(kg)。
III 人孔、档板、视镜和支座选择
人孔的设置是为了安装、拆卸、清洗和检修设备内部的装置。
本次设计只设置了1个人孔，标准号为： 人孔RF Ⅱ（R ·G ）450-0.6 HG21522-1995， 公称直径450，开在顶封头上，位于左边轴线离中心轴750mm 处。
为增强发酵醪液湍动，通常设4到6块档板，本设计取4块，按全档 板的要求设计，则应该满足
5.0=⎪⎭
⎫ ⎝⎛D b n 式中： n ——档板的数目
b ——档板的宽度，mm
D ——发酵罐的直径，mm
则有：
4*(b/4000)=0.5则b=500mm
档板自罐底至设计的液面高度为止，与罐壁的空隙为D/8≈0.500m 。
视镜用于观察发酵罐内部的情况。
本次设计只设置了2视镜，直径为DN80，开 在顶封头上，位于前后轴线离中心轴750mm 处，标记为视镜Ⅱ PN1.0 DN80 HGJ501-86-17。
支座选择型：对于100m 3以上的发酵罐，应该根据设备的估计总重量，选用合适的支座。
100m 3发酵罐总重估算：
1、圆筒重G 筒=9488(kg)
2、两封头重G 封=3940(kg)
3、最大装液量：G 液=118000(kg)
4、电机及附属设备重
G 附=2000(kg) 则总量为：G 筒+G 封+G 液+G 附=133(t)
由于设备的总重比较大，所以选用裙式支座。