目录前言⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 2方案的定 ................................................................................... (3)（1）、机械拌生物反器的型式⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.3（2）、反器用途⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯. ⋯⋯⋯⋯ 3（3）、冷却水及冷却装置⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯. ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ ..3（4）、力罐内 0.4MPa；套 0.25 Mpa ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 4表- 酵罐主要⋯ . ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 4工及算⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.. ⋯⋯⋯ ..5（1）生能力、数量和容的确定⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.. ⋯5（2）主要尺寸算⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 5（3）冷却面的算⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 6（4）拌器⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.. ⋯⋯⋯ 6（5）拌功率的算⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.. ⋯⋯7（6）i 求最高荷下的耗水量 W⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ ... ⋯⋯⋯ .8 ii 冷却管数和管径⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯9iii 冷却管度 L 算⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯10iv 每管 l0和管高度⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯10V 每管子圈数n 0⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯10Vi 校核布置后冷却管的面⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯10（7）材料的⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯10（8）酵罐壁厚的算⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯11（9）接管⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯12（10）支座⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯13果⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯14参考料 ... ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ .14 酵罐心得体会⋯ ..⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ ..15附及前言生化工程设备课程设计是生物工程专业一个重要的、综合性的实践教学环节，要求我们综合运用所学知识如生化反应工程与生物工程设备课程来解决生化工程实际问题，对培养我们全面的理论知识与工程素养，健全合理的知识结构具有重要作用。
在本课程设计中，通过生化过程中应用最为广泛的设备，如机械搅拌发酵罐、气升式发酵罐、动植物细胞培养反应器，蒸发结晶设备、蒸馏设备等的设计实践，对我们进行一次生化过程发酵设备设计的基本训练，使我们初步掌握发酵设备设计的基本步骤和主要方法，树立正确的设计思想和实事求是，严肃负责的工作作风，为今后从事实际设计工作打下基础。
设计方案的拟定3我们设计的是一台25M机械搅拌通风发酵罐 , 发酵生产味精。
设计基本依据（1）、机械搅拌生物反应器的型式通用式机械搅拌生物反应器，其主要结构标准如下：①高径比： H/D=1.7-4.0②搅拌器：六弯叶涡轮搅拌器,D i :d i :L:B=20:15:5:4③搅拌器直径： D i =D/3④搅拌器间距： S=（0.95-1.05 ）D⑤最下一组搅拌器与罐底的距离：C=（ 0.8-1.0 ） D⑥挡板宽度： B=0.1D，当采用列管式冷却时，可用列管冷却代替挡板（2）、反应器用途用于味精生产的各级种子罐或发酵罐，有关设计参数如下：①装料系数：种子罐0.50-0.65发酵罐 0.65-0.8②发酵液物性参数：密度1080kg/m32粘度 2.0 ×10-3N.s/m导热系数 0.621W/m.℃3③高峰期发酵热3-3.5 ×104kJ/h.m-6④溶氧系数：种子罐5-7 × 10 molO2-6发酵罐 6-9 × 10 molO2⑤标准空气通风量：种子罐0.4-0.6vvm发酵罐 0.2-0.4vvm（3）、冷却水及冷却装置冷却水：地下水18-20 ℃冷却水出口温度： 23-26 ℃发酵温度： 32-33 ℃冷却装置：种子罐用夹套式冷却，发酵罐用列管冷却。
（4）、设计压力罐内0.4MPa；夹套 0.25 MPa发酵罐主要由罐体和冷却列管，以及搅拌装置，传动装置, 轴封装置，人孔和其它的一些3附件组成。
这次设计就是要对25M通风发酵罐的几何尺寸进行计算；考虑压力，温度，腐蚀因素，选择罐体材料，确定罐体外形、罐体和封头的壁厚；根据发酵微生物产生的发酵热、发酵罐的装液量、冷却方式等进行冷却装置的设计、计算；根据上面的一系列计算选择适合的搅拌装置，传动装置，和人孔等一些附件的确定, 完成整个装备图，完成这次设计。
这次设计包括一套图样，主要是装配图，还有一份说明书。
而绘制装配图是生物工程设备的机械设计核心内容，绘制装配图要有合理的选择基本視图，和各种表达方式，有合理的选择比例，大小，和合理的安排幅面。
说明书就是要写清楚设计的思路和步骤。
表- 发酵罐主要设计条件项目及代号参数及结果备注发酵产品味精工作压力0.4MPa 由任务书确定设计压力0.4MPa 由任务书确定发酵温度33℃根据任务书选取（工作温度）设计温度150℃由工艺条件确定冷却方式列管冷却由工艺条件确定发酵液密度由工艺条件确定发酵液黏度由工艺条件确定25m3机械搅拌发酵罐的设计工艺设计及计算：（1）生产能力、数量和容积的确定①发酵罐容积V=25m 3②生产能力计算：现每天产 99%纯度的味精 2t ，谷氨酸发酵周期为 48h（包括发酵罐清洗、灭菌、进出物料等辅助操作时间），则每天需糖化液体积为 V糖。
每天产纯度为 99%的味精 2t ，每吨 100%的味精需糖液 15.66m3。
V糖 =15.66 ×2×99%=31m设发酵罐填充系数φ =70%，则每天需要发酵罐的总容积为 V 0 （发酵周期为 48h ）V0 = V 糖 / φ=31/0.7=44.3m 3③发酵罐个数的确定：计算发酵罐容积时有几个名称需明确。
a 、 装液高度系数，指圆筒部分高度系数，封底则与冷却管、辅助设备体积相抵消。
b 、公称容积，指罐的圆柱部分和底封头容积之和，并圆整为整数。
c 、罐的全容积，指罐的圆柱部分和两封头容积之和。
本次设计所需发酵罐个数为： N=V V 0 24 =3.5 个总取圆整得： N=4个实际产量验算：250.7 2300 =677.42t/a15.5富裕量： 677.42 600 100% =12.9% 能满足产量要求。
600（2） 主要尺寸计算发酵罐全体积为 V 0 =25m3椭圆形封头体积： V 1 = D 2h bD 2h a4 6式中： h b - 椭圆封头的直边高度， mh b =0.05m1 h a - 椭圆封头短半轴长度，h a = D4而，V 0= D 2H 2V 1 ≈ D 2 H 0.26D 3 (忽略 h b ) =2544将 H/D=2代入上式得： D=2.4m ，H=2D=4.8mV1= D 2 h a D 2 h b ≈ 2m3646公称体积 V N = V 0 -V 封 =25-2=23m3验算全容积 V==V 全 ：’全=V 筒 +2 V 封D 2 H 2 ( D 2 h b D 2h a )4 4620.05 ）D （1.20.22≈ 25.7（3） 冷却面积的计算： 为了保证发酵罐在最旺盛、 微生物消耗基质最多以及环境气温最高时也能冷下来， 必须按发酵生成热量高峰、 一年中最热的半个月的气温下， 冷却水可能达到最高温度的恶劣条件下，设计冷却面积。
计算冷却面积使用牛顿传热定律公式，即：F=Q 总km发酵过程的热量计算有许多方法，但在工程计算时更可靠的方法仍然是实际测得的每1m3发酵液在每 1h 传给冷却器的最大热量。
对谷氨酸发酵：高峰期发酵热，3× 10 4 KJ/h.m3采用竖式蛇管换热器，取经验值K=4.18 ×500KJ/ （m3.h. ℃）平均温差△ t m ：△ t m =t 1t 2t 1lnt 232 ℃→ 32℃ 20℃→ 26℃126代入△t m =12 6=8.656 ℃ln126对总容量为 25m3的发酵罐，每罐实际装液量为 V ，0=31/2=15.5m3 Q 总 =Q ×15.5=3 × 10 4 KJ/h.m3× 15.5m3=4.65×10 5 KJQ 总=4.65 105换热面积： F==25.7 ㎡k t m 4.18 500 8.656（4） 搅拌器设计机械搅拌通风发酵管的搅拌涡轮有三种形式，可根据发酵特点、基质以及菌体特性7选用。
本次设计，由于谷氨酸发酵过程有中间补料操作，对混合要求较高，因此选用六弯叶涡轮搅拌器。
该搅拌器的各部分尺寸与罐径 D 有一定比例关系，现将主要尺寸列出：搅拌器叶径 D i =D/3=2.4/3=0.8m取 d=0.8m叶宽 B=0.2 Di =0.2 ×0.8=0.16m弧长 l=0.375d=0.375× 0.8=0.3m 底距 C=0.8D=0.8 ×2.4=1.9m 盘径di =0.75 ×D i =0.75 ×0.8=0.6m叶弦长 L=0.25D=0.25 ×0.8=0.2m叶距 S=D=2.4m弯叶板厚δ=12mm取两档搅拌，搅拌转速 N 2 可根据 50m3罐，搅拌器直径 1.05m ，转速 N 1 =110r/min ，以等 P 0 /V 为D1 2 1.05 2基准放大求得： N = （ 3 3 ））110 （0.8 ） =132（ r/min2N1 D 2（5）搅拌轴功率的计算通风搅拌发酵罐，搅拌轴功率的计算有许多种方法，现用修正的迈凯尔式求搅拌轴功率，并由此选择电机。
淀粉水解糖液低浓度细菌醪，可视为牛顿流体，计算步骤如下：①计算 R emR em= D 2 NP式中 D —搅拌器直径， D=0.8mN--- 搅拌器转速， N=132r/hρ--- 醪液密度，ρ =1080Kg/m3μ—醪液粘度，μ =2.0 ×10 3 N.S/ ㎡将数代入上式： R em = D 2 NP 0.82 132 1080 =4.56 ×107 ＞10 42.0 10 3视为湍流② 计算不通气时的搅拌轴功率P0：7式中 N p ——在湍流搅拌状态时其值为常数 4.7N——搅拌转速， N=132r/hD=0.8m ，ρ =1080Kg/m3代入上式，得： P0, = 4.7 2.230.85108017.7Kw两档搅拌： P0 =2P , =35.42Kw③计算通风时的轴功率 P g：P g 2.25 10 3 p0 ND 3 0.39（Kw）( 0.08 )Q式中，P0 ——不通风时轴功率（Kw），P0=35.42Kw Q——通风量（ ml/min ），取通风比为 0.2 ，则Q=0.2×15.5 ×10 6 =3.1 ×10 6 ml/min Q 0. 08 =3.306代入上式，得P g 2.25 10 3 p0 ND 3) 0. 39 ( 0.08Q= 2.25 10 3 (25.422132 803 ) 0.393.306=25.8Kw④求电机功率 P电：P 电= P g1.011 2 3采用三角带传动η1 =0.92 ，滚动轴承η2 =0.99 ，滚动轴承η3 =0.98 ，端面密封增加的功率为1%，代入公式得P 电= P g1.011 2 3= 25.8 1.010.92 0.99=29.2Kw0.98查手册选取合适的电机。