4.4 搅拌轴功率的计算
淀粉水解糖液低浓度细菌醪，可视为牛顿流体。 ①计算Rem
[11]
D2NρRem?μ
式中：D—搅拌器直径，D=1.7m
N? N—搅拌器转速，
80?1.33?r/s?60
3
ρ—醪液密度，ρ=1050 kg/m μ—醪液粘度， μ=1.3×10N·s/m 将数代入上式：
-3
2
1.72?1.33?1050Rem??3.1?106＞104?31.3?10
视为湍流，则搅拌功率准数Np=4.7 ②计算不通气时的搅拌轴功率P0：
35P?NNDρ 0P
式中：Np—在湍流搅拌状态时其值为常数4.7 N—搅拌转速，N=80r/min=1.33r/s D—搅拌器直径，D=1.7m
ρ—醪液密度，ρ=1050kg/m 代入上式：
3
P0'?4.7?1.333?1.75?1050?88.2?10W?88.2kW3
两挡搅拌：
'P?2P.4kW 0?176 0 ③计算通风时的轴功率Pg
?P02ND3??3? Pg?2.25?10???Q0.08???0
0.39?kW?
224P?176.4?3.1?10 式中：P—不通风时搅拌轴功率（kW），0
N—轴转速，N=80r/min
D—搅拌器直径（cm），D=1.7×10=4.9×10
Q—通风量（ml/min），设通风比VVm=0.11~0.18，取低限，如通风量变大，Pg会小，
25
3
3
6
6
为安全。现取0.11；
则Q=155×0.11×106=1.7×107（ml/min）
Q0.08?1.7?107 代入上式：
??0.08?3.79
0.39?3.1?104?80?4.9?106?3Pg?2.25?10???3.79??69.1?kW? ④求电机功率P电：
????
P电?Pg?1?2?3?1.01
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%；代入公式数值得：
P电?69.1?1.01?78.2?kW?0.92?0.99?0.98
4.5 设备结构的工艺计算
①空气分布器：本罐采用单管进风，风管直径υ133×4mm。 ②挡板：本罐因有扶梯和竖式冷却蛇管，故不设挡板
③密封方式：本罐采用双面机械密封方式，处理轴与罐的动静问题。 ④冷却管布置：采用竖式蛇管 最高负荷下的耗水量W
[12]
Q总W?cP?t2?t1?
式中：Q总—每1m醪液在发酵最旺盛时，1h的发热量与醪液总体积的乘积
6?kJ/h? Q?4.18?6000?155?3.89?10总
3
cp—冷却水的比热容，4.18kJ/（kg·K） t2——冷却水终温，t2=27℃ t1——冷却水初温，t1=20℃
将各值代入上式
3.89?106W?4.18??27?20??1.33?105?kg/h??36.9?kg/s?-23
冷却水体积流量为3.69×10m/s，取冷却水在竖直蛇管中的流速为1m/s，根据流体力学方程式，冷却管总截面积S总为：
26
S总?Wv
-23
式中 W——冷却水体积流量，W=3.69×10m/s V——冷却水流速，v=1m/s
代入上式：
3.69?10?2S总??3.69?10?2m21
??进水总管直径 ：
3.69?10?2d总???0.217?m?0.7850.785
S总冷却管组数和管径：设冷却管总表面积为S总，管径d0，组数为n，则： 取n=8，求管径。由上式得：
d0??S总n?0.785?2
3.69?10?0.077?m?8?0.785d内?81mmd?d0 g?5.12kg/m，内，
查金属材料表选取υ89×4mm无缝管，认为可满足要求，
d平均?80mm。
现取竖蛇管圈端部U型弯管曲径为300mm，则两直管距离为600mm，两端弯管总长度为
l0：
?mm? l0??D?3.14?600?1884冷却管总长度L计算：由前知冷却管总面积
F?166.1m2
现取无缝钢管
[10]
υ89×4mm，每米长冷却面积为
F0?3.14?0.08?1?0.25m2
则:
??L?冷却管占有体积：
F166.1??664.2?m? F00.25V?0.785?0.0892?664.2?4.13m3
?? 27
每组管长L0和管组高度：
L0?另需连接管8m：
L664.2??55.35?m? n12L实?L?8?664.2?8?672.2?m?
可排竖式直蛇管的高度，设为静液面高度，下部可伸入封头250mm。设发酵罐内附件占有体积为0.5m，则：总占有体积为
3
V总?V液?V管?V附件则筒体部分液深为：
?155?4.13?0.5?159.63m??3
V总?V封159.63?16.4??7.3?m? 2S0.785?5竖式蛇管总高
H管?7.3?0.25?7.6?m?
又两端弯管总长l0?1884mm，两端弯管总高为600mm， 则直管部分高度：
?mm? h?H管?600?7600?600?7000则一圈管长：
?mm? l?2h?l0?2?7000?1884?15884每组管子圈数n0：
n0?L055.35??4?圈? l15.9现取管间距为2.5D外?2.5?0.089?0.22?m?，竖蛇管与罐壁的最小距离为0.15m，则可计算出搅拌器的距离在允许范围内（不小于200mm）。
校核布置后冷却管的实际传热面积：
F实??d平均?L实?3.14?0.08?672.2?168.9m而前有F=166.1m，F实?F，可满足要求。
2
??2
4.6 设备材料的选择
[13]
28