145 ℃，干饱和蒸汽热焓?=654.3×4.18kJ/kg比容v''=0.45m3/kg,100℃饱和蒸汽热焓量I=100×4.18kJ/kg则蒸汽耗量D； D=Gc(t2-t1>/(λ-I>
=36040×3.91×(100-50>/[4.18×(654.3-100>] =3040.96kg/h
DV蒸汽==6757.68(m3/h>
v''计损耗为10%则V蒸汽1=6757.68×1.1=7433.45(m3/h>
<3）进气管直径计算:在此压力下取气速为45m/s,则进气管截面积为
F=
V蒸汽'v=7433.45/<45×3600）=4.59×10-2㎡
直径d=
0.0459F==0.242m 0.7850.785取无缝钢管φ273mm×8则φ内径=245mm,可以满足要求
<4）进料管直径计算:
V料=21.70m3/h,物料流速取0.5m/s则截面积F=0.012(㎡> d=0.124m
取无缝钢管φ133mm×4，则φ内径=125mm可以满足要求。 <5）出料管径计
3
V出=G出/ρ=39.08/1.66=23.54m/h流速取0.42m/s
F出=0.016(㎡>取 d出=0.142(m>
无缝钢管φ159mm×4.5则φ内径=150mm可以满足要求。
算:
4.3液化维持罐的选型
(1>生产能力,数量和容积的确定
G出=39.08kg/h 体积流量V出=23.54m3/h (2>数量取1个
(3>容积:根据工艺,滞留时间τ=0.5h,填充系数取φ=80%，则维持罐总容量
V维=V出τ/φ=23.54×0.5÷80%=14.71m3 每个维持罐的容量为V维＇=14.71/1=14.71m3,取为15m3 (4>设备主要尺寸的确定,现取H=3D采用椭圆封头。
V维=2V封+V筒=2×πD3/24+2D×0.785D2=15m3
解方程D=2.02m。取D=2.1m ；则H=3D=6.3m,封头高度h=h1+h2=475+25=500(mm>。
V封=0.97m3。总高H总=H+2h=6.3+2×0.5=7.3(m>
核算总容量:V总=V筒+2V封=2×2.1×0.785×2.12+2×3.14×2.13=16.96(m3>
13 / 25
V总>V维=16.96
(5>根据以上计算，选用1个容积为15m3的维持罐。
4.4板式换热器的选型
螺旋板式换热器投资小,效果好,可以回收热量,经济实用。 (1>换热面积计算
①醪液温度从100℃降到35℃ 醪液放热
Q1=G1Cw(t2-t1>=7473.17×3.91×(100-35>=1.90×106kJ/h 设热损失为4%则实际传热为Q1′=Q1×96%=1.82×106kJ/h ②用冷水冷却,设可能被加热到的温度t2=50℃,水初温为t1=18℃；
Q2=G2Cw(t2-t1>=Q1′
1.82×103=G2×4.18×(50-18> G2=13.61t/h ③求平均温差?t；
液化醪 35℃?100℃ 冷水 18℃?50℃ 17℃50℃
△t=
50?17=30.59℃ 50ln17④螺旋板式换热器面积F:
取K=1200×4.18kJ/(㎡·h·℃>
1.82?106则F=Q2/K△t==11.86㎡
1200?4.18?30.59<2）根据以上计算，选用 F=12㎡的换热器一套。
5．发酵车间设备设计与选型 5.1 发酵罐的选型
当前，我国柠檬酸发酵占统治地位的发酵罐仍是机械涡轮搅拌通风发酵罐，即通常所说的通用罐。选用这种发酵罐的原因主要是：历史悠久，资料齐全，再比拟放大方面积累了较丰富的成功经验，成功率高。
此外在柠檬酸发酵生产设备方面，大型气升式发酵罐仍处于试用攻关阶段。从
14 / 25
试用情况看，由于气升式罐在生产周期、产酸率、供氧周期波动的影响、通风量增加的综合能耗、生产的稳定性及可重复性等因素，所以多数厂家目前仍延用机械搅拌通风式发酵罐。因而，就本工程而言，按技术成熟，可靠、稳妥的原则，结合柠檬酸工程中的设计经验，通过对罐内空气分配器进行适当改造，成为新型的通风式机械搅拌型发酵罐。其搅拌功率，比相同容积的通用发酵罐降低约10%。
从生物发酵行业醪液处理供料的均衡性考虑，发酵放罐间隔时间不宜大于8小时，在技术可靠的前提下，大罐放料容积不大于400m3。
结合目前本行业发酵技术的现状，目前国内行业成熟技术水平、加工技术水平，企业可能达到的发酵控制管理水平等，从生产的可靠性、可实施性等方面考虑，本设计拟采用放罐容积约200m3的新型通风发酵罐。
现以此类发酵罐进行设计选型。 5.1.1 发酵罐容积和台数的确定 <1）发酵初糖浓度：
由前面的计算可知，发酵液中柠檬酸的含量为126.03t/d，则根据：
C6H12O6?C6H8O7 180 192
可计算出葡萄糖量为：126.03*180/192=118.15t/d
则发酵初糖浓度为：118.15*100%/1031.83=11.45% <2）生产能力的计算：
现每天产99.5%纯度的柠檬酸123t，柠檬酸发酵周期为75h<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99.5%的柠檬酸123t，每吨100%的柠檬酸需糖液7.58m3；
Y糖?7.58*123t?932.34m3
设发酵罐的填充系数??90%，则每天需要发酵罐的总容积为V0<发酵周期为48h）。
V0?V/?=932.34/90%=1035.93m3 <3）发酵罐个数的确定：
现选择公称容积为200m3的六弯叶机械搅拌通风发酵罐为例，则需要发酵罐的个数为N1。
查表知公称容积为200m3的发酵罐，总容积为226.5m3，则：
每台罐的产量为：200*0.9*13%*1.11*95%*98%=24.2t
15 / 25
发酵罐所需个数=
日产量操作周期12375*?*?15.88个
每台设备产量2424.224取公称容积200m3发酵罐16个；
每日投<放）罐次：123/24.2=5.08，圆整到4次。日运转15.88*66/75=13.97
其中发酵时间为66h,发酵操作时间75h。 <4）实际产量验算：
226.5*0.9*6*300/7.58=48407.65；
富裕量：<48407.65-36650.17）/36650.17=32.08%，能满足产量要求。
5.1.2 主要尺寸的计算
<1）现按公称容积200m3的发酵罐计算
V全＝V筒+2V封＝230 解方程得：D＝5.007 根据《发酵工厂设计概论》通用发酵罐系数表，查得封头高为Hha+hb==1250+50=1300(mm>。 <2）验算全容积V全： ’V全?V筒?2V封?0.785D2*2D?（?/24）D3*2?0.785D2*0.05 封 ＝ =0.785*52*10??*53*2/24?0.785*52*0.05 =229.96m3=230m3 ’V全?V全 5.1.3 发酵罐冷却面积的计算 对柠檬酸酸发酵，每1m3发酵液，每1h传给冷却器得最大热量约为 4.18×6000kJ/(m3·h>。采用竖式列管换热器。 取经验值K＝4.18×500kJ/(m3·h·℃>。 平均温差为： ?tm??t1??t2?t1ln?t2 35℃?35℃ 16 / 25