通用发酵罐设计与强度分析

【摘要】发酵技术大规模用于工业生产源于上世纪青霉素等药物的发明，之后扩展到化工、食品、制药、能源等工业领域，已经成为当今工业生产最为重要的生物技术之一。发酵罐是发酵工艺中的关键设备，本文对发酵罐的设计理论和强度进行研究，具有一定的工程意义。参照有关标准和参考资料对100m3发酵罐的筒体壁厚、封头壁厚进行了设计，采用等面积法对按照标准无法免于补强的开孔接管进行了补强面积的计算，采用传热学理论和实验公式对发酵罐的传热面积进行了计算，对搅拌器进行了设计计算和选型，对其功率进行了计算。在进行设计计算的基础上，采用有限元方法对开孔接管进行了应力分析和安全评定，对直叶带圆盘的涡轮式搅拌器和将搅拌器等效为均质圆盘两种模型的搅拌轴的自振频率进行了计算。通过将开孔接管有限元分析的结果与设计计算结果进行对比发现，按照等面积法计算，有3个接管需要补强，但根据有限元分析结果，需要进行补强计算的5个接管均满足强度要求，而且除了位于筒体上的一个接管之外，均具有较大的安全裕度，说明等面积法对有效补强面积估计不足；通过对搅拌轴的分析发现，叶轮形式对于搅拌轴的自振频率影响明显，在进行搅拌轴设计时，需要予以考虑。
【作者】魏洪普；
【导师】于新奇；王鹏辉；
【作者基本信息】河北科技大学，机械工程，2014，硕士
【关键词】发酵罐；搅拌轴；自振频率；开孔补强；有限元分析；

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