目录一、课程设计任务书---------------------------------------------31、题目-----------------------------------------------------------------32、设计参数及要求--------------------------------------------------33、设计任务-----------------------------------------------------------4二、夹套好氧发酵罐的结构------------------------------------------41、夹套好氧发酵罐的功能和用途--------------------------------42、发酵罐的反应条件-----------------------------------------------4三、计算及说明----------------------------------------------------41、罐体和夹套的设计-----------------------------------------------4（1）罐体和夹套的设计结构-----------------------------------4（2）罐体几何尺寸计算-----------------------------------------5（3）夹套几何尺寸计算-----------------------------------------5（4）罐体及夹套的强度计算及稳定性校核-----------------6（5）水压试验校核-----------------------------------------------82、搅拌器的设计-----------------------------------------------------8（1）搅拌器的类型及应用场合--------------------------------9（2）搅拌器的计算-----------------------------------------------93、发酵罐的传动装置----------------------------------------------10（1）电机的选取-------------------------------------------------11（2）减速机选择-------------------------------------------------11（3）选择凸缘法兰----------------------------------------------11（4）安装底盖----------------------------------------------------12（5）机架----------------------------------------------------------12（6）搅拌轴的设计----------------------------------------------13（7）联轴器的选择----------------------------------------------14四、发酵罐的其他附件------------------------------------------151、支座----------------------------------------------------------------152、手孔和人孔-------------------------------------------------------153、接管与管法兰----------------------------------------------------164、视镜----------------------------------------------------------------165、液体出料管-------------------------------------------------------166、过夹套的物料进口----------------------------------------------167、密封----------------------------------------------------------------17五、设计小结------------------------------------------------------18六、参考资料------------------------------------------------------19一、课程设计任务书1、题目：夹套好氧发酵罐设计3、设计任务(1).减速器装配图1张（A0）；(2).零件图2张(A2)；(3).设计说明书1份。
二、夹套好氧发酵罐的结构1、夹套好氧发酵罐的功能和用途发酵罐具有耐高温、耐腐蚀、生产能力强等优点，发酵罐是微生物在发酵过程中生长、繁殖和形成产品的外部环境装置，能进行严格的灭菌，通入空气，提供良好的发酵环境，能实施搅拌、振荡等促进微生物生长的措施；能对温度、压力、空气流量实行自动控制；能通过各种生物传感器测定发酵罐的菌体浓度、营养成分、产品浓度，用电脑随时调节发酵进行。
因此，发酵罐能实现大规模的连续生产，最大限度的利用原料和设备，获得高产量、高效率。
发酵罐是连接与发酵工程与基因工程、细胞工程、酶工程的纽带，是生物工程整体的标志，广泛用于生产润滑剂、化妆品、炸药、塑料、激素、蛋白质等，也用于冶炼金属、开采石油、处理污水、改善土壤等工作。
2、发酵罐的反应条件发酵过程一般来说都是在常温常压下进行的生物化学反应，反应安全，要求条件也比较简单。
发酵罐内需维持一定的温度、PH、反应物，应具有一定的传质、传热和混合性能。
三、计算及说明1、罐体和夹套的设计（1）罐体和夹套的设计结构罐体一般是立式圆筒形容器，有顶盖、筒体和罐底，通过制作安装在基础或平台上。
罐底通常为椭圆形封头。
顶盖在受压状态下操作常选用椭圆形封头，对于常压或操作压力不大而直径较大的设备，顶盖可采用薄钢板制造的平盖，并在薄钢板上架设型钢（槽钢和工字钢）制的横梁，用以支承搅拌器及其传动装置。
顶盖和罐底分别与筒体相连。
罐底与通体的连接常采用焊接连接。
顶盖与筒体的连接型式分为可拆和不可拆两种，筒体内径<=1200mm,宜采用可拆连接。
当要求可拆时，做成法兰连接。
夹套的形式与罐体相同。
（2）罐体几何尺寸计算a、确定筒体内径一般有工艺条件给定容积V、筒体内径Di估算：1D=式中i为长径比，即：iiHiD=，由表4-2选取。
根据题意取i=2.0，已知V=1m3,则D1=860mm, 将Di 圆整到公称直径系列，则D1=900mm，此时每米高的筒体容积V1m=0.636m3，每米高的表面积F1m=2.83m2 b、确定封头尺寸查附表D-2得，椭圆封头的总深度H=250mm,内表面积A=0.9487m2，容积V封=0.1113m3.c、确定筒体高度H1发酵罐容积V通常按下封头和筒体两部分容积之和计算。
则筒体高度H1按式H1=(V-V封)/V1m=(1-0.1113)/0.636=1.397m。
圆整后，取圆筒高度为1400mm。
当筒体高度确定后，应圆整后的筒体高度修正实际容积，则V=V1m H1+V封=0.636*1.400+0.1113=1.0m3.（3）夹套几何尺寸计算查表4-3得，夹套内径D2=D1+100=900+100=1000mm，η=操作容积/全容积=0.75，夹套高H2按式H2=(ηV-V封)/V1m=(0.75*1.0-0.1113)/0.636=1.004m,圆整后，取夹套高度为1000mm。
夹套所包围罐体的表面积（筒体表面积F筒+封头表面积F封）一定要大于工艺要求的传热面积F,即F筒+F封=H2F1m+0.9487=1.000*2.83+0.9487=3.790m2>=F. 综上所述，圆筒和夹套的尺寸如下：表1（4）罐体及夹套的强度计算及稳定性校核 罐体和夹套材料选用304不锈钢， 设计温度1110t =℃（容器内），设计压力P 1= 0.18MPa （容器内），280t =℃（夹套内），P 2= 0.15MPa （夹套内）。
罐体液柱静压力661101019.813970.014HP gh ρ--==⨯⨯⨯=Mpa 罐体计算压力：1110.180.0140.194C H p p p Mpa =+=+=夹套内介质为水，故其液柱静压力：662101019.810040.0098H P gh ρ--==⨯⨯⨯=MPa ，则夹套的计算压力为2220.150.00980.1598H C p p p Mpa =+=+=焊接接头系数为0.85f =查表可知，110℃下304不锈钢的许用应力为[]168t Mpa σ=， 80℃下的许用应力为[]180t Mpa σ=， ①按内压设计 筒体的计算厚度 ：11110.1949000.6122[]21680.850.194c t c p D p δσϕ⨯⨯===-⨯⨯-mm夹套的计算厚度 ：22220.159810000.5222[]21800.850.1598c t c p D p δσϕ⨯⨯===-⨯⨯-mm筒体封头计算厚度：'11110.1949000.6122[]0.50.8521680.50.194c t c p D p δσϕ⨯⨯===-⨯⨯-⨯mm夹套封头计算厚度：'22220.159810000.5222[]0.520.851800.50.1598c t c p D mmp δσϕ⨯⨯===-⨯⨯-⨯取钢板厚度负偏差8.01=C mm ，腐蚀情况为无，腐蚀余量20C mm =， 则120.8C C C =+=mm ，所以，筒体设计厚度 ：110.6120.8 1.412n C δδ=+=+=mm夹套的设计厚度 ：220.5220.8 1.322n C mm δδ=+=+=筒体封头设计厚度 ：''110.6120.8 1.412n C mm δδ=+=+=夹套封头设计厚度：''220.5220.8 1.322n C mm δδ=+=+=圆整后选取：12'1n '2n 64mm64n n mm mm mmδδδδ====筒体名义厚度夹套名义厚度筒体封头名义厚度夹套封头名义厚度② 按外压进行稳定性校核 取圆筒厚度δe =6-0.8=5.2mm, L/D 0=1397/（900+6*2）=1.53, D 0/δe =920/5.2=176.9>20,查图4-6，取A=0.0004，查图4-9，取B=50Mpa[p]=B/( D 0/δe )=50/176.9=0.28>0.15Mpa因此，圆筒的稳定性符合要求。