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摘 要
赖氨酸发酵过程关键包含斜面种子活化、种子罐扩大培养和发酵罐发酵。种子罐扩大培养在赖氨酸发酵过程中占相关键地位。本设计依据GB150和《化工容器和设备简明设计手册》等文件，对种子罐进行设计。先行设计种子罐筒体，封头尺寸和厚度并进行液压试验机强度校核。因为反应介质有一定腐蚀性，所以采取不锈钢材料。然后设计设备冷却装置。因为发酵过程中对温度稳定要求高，所以采取外盘管和内蛇管联合使用冷却装置。最终设计设备搅拌传动装置和接管附件。因为发酵过程要求严格无菌操作，对设备密封性能要求高，本设计中采取机械密封。
关键词：赖氨酸，种子罐，内蛇管，无菌操作
Abstract
Lysine fermentation process mainly includes inclined surface activation of seed, seed tank and enlarged culture fermentation tank fermentation. Seed tank to expand training in lysine fermentation process plays an important role in. In accordance with the design of GB150 and chemical containers and equipment concise design handbook" literature, the seed tank design. First design seed tank barrel body, head size and thickness and strength check of hydraulic test machine. As the reaction medium have certain corrosive, so the use of stainless steel materials. Then the design of equipment cooling device. As a result of the fermentation process for the high temperature stability requirements, so taken outside the coil and the inner coil pipe joint use of cooling device. The final design equipment stirring transmission device and attachment of nozzle. Because the fermentation process requires strict aseptic operation, the device sealing performance requirements, the design of the use of mechanical seal.
Keyword：Lysine,seeds cans, inner tube, aseptic operation
目 录
前 言…………………………………………………………………………………1
第一章 绪论…………………………………………………………………………2
1.1赖氨酸用途…………………………………………………………………2
1.1.1赖氨酸在医药上应用…………………………………………………2
1.1.2赖氨酸在食品上应用…………………………………………………2
1.1.3赖氨酸在饲料上应用…………………………………………………2
1.2赖氨酸生产方法……………………………………………………………2
1.2.1赖氨酸生产方法………………………………………………………3
1.2.2二级种子罐在发酵工艺中地位和作用………………………………3
第二章 赖氨酸发酵步骤……………………………………………………………3
2.1赖氨酸发酵原理和过程………………………………………………………3
第三章 种子罐釜体结构设计计算………………………………………………4
3.1工艺条件………………………………………………………………………4
3.1.1发酵液物性参数…………………………………………………………4
3.1.2操作参数…………………………………………………………………4
3.2罐体结构形式选择…………………………………………………………5
3.2.1筒体内径确实定…………………………………………………………5
3.2.2筒体全容积确实定………………………………………………………6
3.3发酵车间物料衡算……………………………………………………………6
3.3.1赖氨酸发酵工艺技术指标………………………………………………6
3.3.2种子罐个数确实定………………………………………………………7
3.4种子罐罐体设计………………………………………………………………7
3.4.1工艺条件…………………………………………………………………7
3.4.2筒体壁厚计算……………………………………………………………8
3.4.3封头壁厚计算……………………………………………………………9
3.5种子罐水压试验校核…………………………………………………………10
3.5.1计算罐体水压试验压力…………………………………………………10
3.5.2筒体薄膜应力计算…………………………………………………10
3.5.3确定筒体在水压试验下最大应力………………………………10
3.6种子罐换热部件计算…………………………………………………………11
3.6.1种子罐内热量衡算………………………………………………………11
3.6.2换热装置设计计算……………………………………………………13
3.6.3半圆形外盘管强度计算………………………………………………15
3.7挡板设计……………………………………………………………………16
3.8支座选择和强度校核…………………………………………………………17
3.8.1支座选择………………………………………………………………17
3.8.2支座强度校核…………………………………………………………18
3.9人孔、视镜选择和校核……………………………………………………20
3.9.1人孔选择和开孔补强…………………………………………………20
3.9.2视镜选择和开孔补强…………………………………………………24
3.10接管、管法兰设计……………………………………………………………27
3.10.1放料口管法兰和接口形式选择…………………………………… 27
3.10.2排风口、进风口、进料口管法兰和接口形式选择……………… 27
3.10.3种子入口、流糖加入口管法兰和接口形式选择………………… 28
3.10.4取样口管法兰和接口形式选择…………………………………… 28
3.10.5管法兰尺寸汇总……………………………………………………… 29
第四章 种子罐搅拌装置设计计算………………………………………………30
4.1种子罐搅拌器形式确实定……………………………………………………30
4.2种子罐搅拌器尺寸确实定……………………………………………………31
4.3种子罐搅拌器搅拌功率计算………………………………………………31
4.4种子罐搅拌轴设计及强度校核……………………………………………34
4.4.1按扭转变形计算轴径……………………………………………………35
4.4.2按临界转速校核轴直径………………………………………………36
4.4.3按强度计算搅拌轴直径…………………………………………………39
第五章 种子罐搅拌设备传动装置设计和选型…………………………………42
5.1电动机选型…………………………………………………………………42
5.2减速器选型…………………………………………………………………43
5.3联轴器选型…………………………………………………………………44
5.4轴封装置选型………………………………………………………………44
5.5凸缘法兰和安装底盖选型…………………………………………………44
5.6底轴承选型…………………………………………………………………46
第六章 种子罐制造、安装于调试………………………………………………46
6.1种子罐制造、检验和验收…………………………………………………46
6.1.1材料验收………………………………………………………………46
6.1.2容器焊接………………………………………………………………46
6.1.3封头制造………………………………………………………………47
6.1.4筒体制造………………………………………………………………47
6.2种子罐安装、调试及维护…………………………………………………47
6.2.1设备安装………………………………………………………………47
6.2.2设备试运行……………………………………………………………47
6.2.3设备使用………………………………………………………………48
6.2.4设备定时检验…………………………………………………………48
结论…………………………………………………………………………………49
致谢…………………………………………………………………………………50
参考文件……………………………………………………………………………51
前 言
赖氨酸是一个动物本身不能合成第一限制性必需氨基酸。在医药、食品和饲料中有着关键作用。赖氨酸关键由发酵法生产，伴随生化技术提升和生化产品需求量不停增加，对发酵罐大型化、节能和高效提出了越来越高要求。发酵是一个无菌、通气复杂生物反应过程，需要无菌空气和培养基纯种浸没培养。所以发酵罐设计，不仅仅是单体设备设计，而且包含培养基灭菌、无菌空气制备、发酵过程控制和工艺管道配置系统工程。
赖氨酸发酵过程中，对压力要求不高，但对温度和通入氧气要求很高，温度过高或过低对菌种发酵全部不利，所以要控制在合理温度范围内，而赖氨酸发酵过程是好氧，且氧气必需是无菌，所以发酵过程中要通入无菌空气且要确保装置密封性能。
为了确保发酵过程温度稳定，本设计改变了以往搅拌设备采取加套作为冷却装置设计，而采取半圆行外盘管和内蛇管结合冷却装置，从而愈加好满足工艺要求。经过控制流量来控制传热效果。在刚开始给培养液加热时，能够经过内蛇管通热水快速将培养基升温，当发酵过程中产生大量热量时，半圆行外盘管不能快速带走热量时，可将内蛇管通入冷却水，从而控制温度稳定。在培养周期结束后，需要放出物料时，也可将内盘管作为冷却源，从而节省时间。
在设计容器接管时，依据工艺条件要求设计各个接管，在安全是前提下，为了愈加经济，本设计将进料口和排气口设计为同一个接口，在发酵开始前，可作为进料口，发酵过程中可作为排气口，通时将种子入口和流糖加入口设计为同一个接口，在发酵开始前，可作为种子入口，发酵过程中可作为流糖加入口。这么设计也降低了容器上开孔数量，降低了对容器强度减弱。
第一章 绪论
赖氨酸，化学名：2,6-二氨基己酸,化学结构简式为H2NCH2CH2CH2CH2CH(NH2)COOH。赖氨酸，是一个必需氨基酸。它是人体所必需营养物质，不过身体不能本身合成它。它必需经过日常饮食和营养补品取得。赖氨酸是人和动物赖以生存必需氨基酸，是人类关键医药原料和食品添加剂，同时也是优质饲料添加剂。
1.1赖氨酸用途
1.1.1赖氨酸在医药上应用
赖氨酸能够调整人体代谢平衡。是合成人体激素、酶和抗体原料，往食物中添加少许赖氨酸，能够刺激胃酸和胃蛋白酶分泌，起到增加食欲、促进幼儿生长发育作用。赖氨酸还可作为利尿药辅助诊疗剂，诊疗因血中氯化物降低所造成铝中毒：对营养不良、乙肝，支气管炎有一定诊疗作用；同时赖氨酸也是优良血栓预防剂。
1.1.2 赖氨酸在食品上应用
赖氨酸是合成大脑神经再生细胞和其它核蛋白和血红蛋白等关键蛋白质所需氨基酸。教授认为，在食物中添加1g赖氨酸：就相当于增加10g可利用蛋白质。儿童食用添加赖氨酸食物，其体格、智力发育、血浆蛋白含量和身体免疫力等全部有所提升。另外，赖氨酸能和羰基化合物羰基反应，起到消除异臭效果。而且能改善食品色、香、味及品质。
1.1.3 赖氨酸在饲料上应用
畜牧业使用赖氨酸已取得显著效果。赖氨酸含有满足动物需要，改善氨基酸平衡、促进动物生长、节省蛋白质资源、提升饲料利用率作用。在饲料中添加赖氨酸，能促进动物食欲，促进生长。赖氨酸可提升植物蛋白质利用价值，低含量赖氨酸饲料在添加赖氨酸后其它植物蛋白质可被有效利用，而且能够改善肉品质，提升瘦肉率。另外，赖氨酸还能够作为一个环境保护物质。它使用能够有效降低畜禽饲料总用量，降低畜禽粪便。
1.2赖氨酸生产方法
1.2.1赖氨酸生产方法
赖氨酸生产方法关键有抽提法、化学合成法、酶法和发酵法。其中发酵发是生产赖氨酸关键方法，其中包含两种路径，即二步发酵法和直接发酵法。其中二步发酵法工艺较复杂，已不符合现代工业发展要求。现在关键生产方法是直接发酵法。关键发酵过程包含：斜面培养活化→一级种子培养→二级种子培养→发酵罐。本设计关键设计赖氨酸发酵过程中二级种子罐。
1.2.2二级种子罐在发酵工艺中地位和作用
种子扩大培养有着关键意义，就现在而言，工业规模化生产上所用发酵罐容积已达成几十立方米甚至几百立方米。假如按10%左右接种量计算，就要投入几立方米或几十立方米种子。所以菌种扩大培养目标就是为每次发酵罐投料提供相当数量代谢旺盛种子。要从保藏在试管中微生物菌种逐层扩大为生产用种子是一个有试验室制备到车间庞大过程。种子罐是这个过程中关键一环。
试验室制备孢子或液体种子移种至种子罐扩大培养，种子罐作用关键是使孢子发芽，生长繁殖成菌（丝）体，接入发酵罐能快速生长，达成一定菌体量，以利于产物合成。种子罐级数是指制备种子需逐层扩大培养次数。二级种子罐是在一级种子培养基础上进而扩大到种子罐二级种子培养，从而取得发酵所需要足够量菌种群体。
第二章 赖氨酸发酵过程
2.1赖氨酸发酵原理和过程
赖氨酸发酵原理是利用微生物一些营养缺点性菌株，经过代谢控制发酵，人为改变和控制微生物代谢路径来实现赖氨酸生产。关键生产过程为：
斜面菌种→摇瓶菌株→种子罐
淀粉水解糖或蜜糖→配料→灭菌→发酵→提取→精制→干燥→成品
↑
压缩空气→油水分离→总过滤器→分过滤器
第三章 种子罐釜体结构设计计算
本节内容将关键设计种子罐釜体结构。种子罐釜体结构设计计算是种子罐其它部分结构设计前提，在本部分设计中包含种子罐罐体，夹套，换热部件设计计算、种子罐支座形式选择、人孔、视镜选择及开孔补强计算。最终对种子罐上各个接管、法兰进行选型。
3.1 工艺条件
3.1.1 发酵液物性参数
密度：
粘度：
导热系数：
比热：
高峰期发酵热：
标准通风量：
3.1.2 操作参数
操作温度：罐内130℃、夹套100℃
设计温度：罐内150℃、夹套104℃
操作压力：罐内0.35MPa、夹套0.35MPa
设计压力：罐内0.43MPa、夹套0.43MPa
容积
换热面积
罐温：36.6-37℃
搅拌器转速
减速比
输入转速
3.2 罐体结构形式选择
种子罐是由罐体和换热部件两大部分组成。罐体在要求操作温度和操作压力下，为菌种繁殖提供了一定空间。罐体通常是立式圆筒形容器，由筒体和封头组成，经过支座安装在基座或平台上。因为设计种子罐要承受一定压力，故选择椭圆形封头。
3.2.1筒体内径确实定
已知条件：操作容积
对于通常种子罐或发酵罐，高径比，取直筒部分高径比,封头直边高度取。
则有效容积
解得：
由压力容器公称直径标准（HG/T9019-）圆整到公称直径。依据筒体内径选择标准椭圆形封头，查表，选择标准椭圆形形封头，具体尺寸以下：
表1 椭圆形封头尺寸
公称直径/
曲面高度/
直边高度/
内表面积/
容积/
质量/
500
40
4.57
1.2
345.3
则=10.9-1.2=9.7
解得：，取
则直筒部分高径比，和假设相近，故适宜。
筒体总高度
则高径比，适宜。
3.2.1筒体全容积确实定
容器内径和高度确定后，容器有效容积为
种子罐全容积
3.3 发酵车间物料衡算
赖氨酸发酵通常采取二级或三级种子发酵，对于本设计，因为年产量较大，所以采取三级种子发酵。通常二级种子液体积为发酵液量10%，三级种子液量为二级种子液量2%。首先对种子罐进行物料衡算。
3.3.1 赖氨酸发酵工艺技术指标
表2赖氨酸发酵工艺技术指标
指标名称
单位
指标数
生产规模
t/a
80000
生产方法
直接发酵法
年生产天数
d/a
300
日产量
t/d
267
产品质量
纯度%
99%
倒罐率
%
1.0
发酵初糖
170
糖酸转化率
%
47.8
赖氨酸提取率
%
80
发酵液量
式中：170—发酵培养基初糖浓度（）
47.8%—糖酸转化率
80%—赖氨酸提取率
99%—产品质量（纯度）
三级种子液量
二级种子液量
3.3.2 种子罐个数确实定
对于反应釜，通常取=0.6-0.85.假如物料在反应过程中要起泡或展现沸腾状态，应取低值，=0.6-0.7.假如物料反应平稳或物料粘度较大时，取大值，=0.8-0.85。本设计中，反应温度较低，发酵过程平稳，所以去大值，取=0.8.则所需二级种子罐容积为。所以需要二级种子罐个数为一个。
3.4 种子罐罐体设计
本设计中，种子罐内发酵是一个放热反应，而且种子罐温度必需稳定在36.8-37℃，所以要采取冷却装置，而通常夹套冷却对温度调控不正确且不立即，所以本设计中采取半圆形外盘管冷却。外盘管冷却含有较高传热系数，而且外盘管使罐体刚度大大增加，所以筒体通常不会产生外压失稳。所以，在设计中只需经过内压来设计跟校核就能满足强度要求。
3.4.1 工艺条件
种子罐内操作温度 操作压力；
外盘管操作温度 操作压力；
设备材料选择：设备在消毒灭菌期间，会有较强腐蚀性，所以种子罐筒体和封头全部选择防腐性能好不锈钢00Cr19Ni10。
3.4.2 筒体壁厚计算
1、筒体内液柱静压力计算
液柱高度
液柱静压力＞
2、筒体计算压力
筒体计算压力为设计压力和液柱静压力之和
即
3、焊接接头系数确实定
容器筒体纵向焊接接头和封头拼接接头基础上全部是采取双面焊全焊透焊接接头，依据下表可选焊接接头系数=0.85（局部无损探伤）
表3 焊接接头系数表
序号
焊接接头结构
焊接接头系数
全部无损探伤
局部无损探伤
1
双面焊或相当于双面焊全焊透对接焊接接头
1.0
0.85
2
单面焊对接焊接接头，在焊接过程中沿焊缝根部全长有紧贴基础金属垫板
0.9
0.8
4、筒体壁厚计算
筒体壁厚计算公式：
式中：—筒体计算压力 MPa
—筒体内径
—设计温度下材料许用应力
带入数据解得
钢板厚度附加量为钢板厚度负偏差和钢板腐蚀余量之和，
取
则筒体设计厚度
取筒体名义厚度
则筒体有效厚度
3.4.3 封头厚度计算
封头壁厚计算公式：
式中：K—形状系数，对于标准型椭圆形封头K=1
—筒体计算压力 MPa
—筒体内径
—设计温度下材料许用应力
带入数据解得
钢板厚度附加量为钢板厚度负偏差和钢板腐蚀余量之和，
取
则封头设计厚度
取封头名义厚度
则封头有效厚度
校核：GB150要求K≤1椭圆形封头有效厚度应大于封头内径0.15%。
＞
所以封头厚度设计满足要求。
3.5 种子罐水压试验校核
3.5.1 计算罐体水压试验压力
水压试验压力
式中p—压力容器设计压力或压力容器铭牌上要求最大许可工作压力，MPa；
—水压试验压力；当设计考虑液体静压力时，应该加上液柱静压力，MPa；
—试验时器壁金属温度下材料许用应力，MPa；
—设计温度下材料许用应力，MPa
当设计温度小于200℃时，式中=1，所以，上式可简化为
所以
因为液体静压力大于5%设计压力，所以要考虑液体静压力，即
3.5.2 筒体薄膜应力计算
水压试验时筒体薄膜应力按下式计算
代入数据解得
3.5.3 确定筒体在水压试验下最大应力
筒体材料为00Cr19Ni10，查该材料屈服点。
＜ ，所以强度满足要求。
3.6 种子罐换热部件计算
3.6.1种子罐内热量衡算
热量衡算式 入=出＋损
式中 入—输入热量总和（kJ）
出—输出热量总和（kJ）
损—损失热量总和（kJ）
通常，入=++
出=+++
损=
式中 —物料带入热量（kJ）；
－由加热剂（或冷却剂）传给设备和所处理物料热量（kJ）；
－过程热效应，包含生物反应热、搅拌热等（kJ）；
－物料带出热量（kJ）；
－加热设备所需热量（kJ）；
－加热物料所需热量（kJ）；
－气体或蒸汽带出热量（kJ）。
即
具体热量计算
1、 物料带入热量和带出热量按下式计算
式中 －物料质量，;
－物料比热容 ;
t－物料进入或离开设备温度（℃），分别为20℃和37℃
则物料带入热量
物料带出热量
2、 过程热效应，过程热效应关键包含生物合成热和搅拌热
即
种子罐高峰发酵热为，为了确保换热过程稳定，取高峰发酵热等于。则发酵热为
搅拌热按计算，通常，则搅拌热为
3、 加热设备耗热量按下式计算
式中 G—设备总质量（kg）筒体质量为1601.2 kg，封头质量为，附件质量为800.6 kg；
—设备材料比热容 ；
、—设备加热前后平均温度 、
带入数据
4、 气体或蒸汽带出量计算
为了确保进入发酵车间空气过滤系统不带有水分，也不因为水分油后
饱和空气在经外管输送过程中，受到室外冷空气冷却析出微量水分影
响，通常在进发酵车间空气过滤系统前需要将空气温度升高10～20℃，以
确保发酵车间空气系统干燥而不带水微粒。为降低温差引发烧量变
化，本设计取空气进罐温度为37℃，此时
5、 设备向环境散热按下式计算
式中 F－设备总面积（㎡），F筒，F封；
－壁面对空气联合给热系数 ；
－壁面温度（℃），37℃；
－环境空气温度（℃），20℃；
－操作时间(s)，
给热系数计算
1、空气作自然对流，
2、空气作强制对流，（空气流速）
或（＞）
种子罐安装在室内，所以空气做自然对流，即给热系数为
设备向环境散热为
6、 加热（或冷却）介质传入（或带出）热量
对于热量平衡计算设计任务，是待求量，也称为有效热负荷。若计算出为正值，则过程需加热；若为负值，则过程需从操作系统移出热量，即需要冷却。
即设备需要冷却。
3.6.2 换热装置设计计算
种子罐要求发酵液温度恒定，波动小。所以通常夹套冷却效果不好，而且滞后严重。所以本设计采取半圆形外盘管冷却。半圆形外盘管含有较高传热系数，而且外螺旋管使罐体刚度大大增加，使罐身用材相对降低。另外，为了更立即、正确维持种子罐内温度稳定，罐内采取竖式蛇管冷却。竖式蛇管能够替换挡板，冷却水在罐内流速高，传热系数高。
半圆形外盘管采取不锈钢钢管，外盘管分为三组，每组缠绕筒体五圈，半圆管间距。传热系数。
冷却水进口温度，出口温度
对数平均温度差
传热面积
则半圆形外盘管换热量
种子罐内蛇管换热量
蛇管传热系数
冷却水进口温度，出口温度
则对数平均温度差也为
蛇管换热面积
蛇管采取不锈钢钢管，则所需蛇管总长度为
设置蛇管直段长度，弯管半径，设两组蛇管，每组3列。
直管总长：
弯管总长：
蛇管总产度＞,所以换热面积满足需要。
3.6.3半圆形外盘管强度计算
半圆形外盘管图所表示
图1 半圆形外盘管
其中 ＜，＜，，，，
1、 辅助参数（、、、、）
①、 接管和通道连接出开孔强度降低系数
若通道和通道上进出口接管采取同一规格、相同材料管子制成，则系数按下式计算：
式中 —半圆管平均半径（），；
—通道实际壁厚（），；
—管道腐蚀余量（），；
代入数据
②、 计算焊缝系数、
采取填角焊缝
式中 —焊缝尺寸（角焊缝斜边腰高），
所以
③、 通道强度降低系数、
2、 通道中得许用内压力
3、 通道壁厚
＞
焊缝尺寸
设计满足条件。
3.7挡板设计
当搅拌器沿容器中心线安装且搅拌物料粘度不大时，液体将伴随桨叶旋转方向运动，形成漩涡。为了消除这种现象，通常可加入一定数量挡板。通常情况下，在容器内壁均匀安装4块挡板，就可满足全挡板条件。本设计中，因为设计了两组蛇管，所以只要再设置两组挡板，就能满足全挡板条件。
挡板宽度，取
挡板和搅拌容器内壁间隙：当搅拌液体粘度＜100时，=0；当＞100时，大小依据不一样搅拌器而定。本设计中=，所以=0。
3.8 支座选择和强度校核
3.8.1支座选择
反应釜属于立式容器，立式容器支座常见有耳式支座、支撑式支座和裙式支座三种。小型直立设备采取前两种，高大设备采取裙式支座。
本设计中，能够选择耳式支座或支撑式支座，但因为种子罐筒体上焊接有半圆形外盘管，所以不适合耳式支座安装，故本设计采取支撑式支座。本设计中，公称直径，筒体长度和公称直径之比＜5，容器总高＜10，满足支撑式支座要求。选择支撑式支座，钢板焊制4号支撑式支座，底板材料为Q235-A•F，材料为00Cr19Ni10。
标识为：JB/T 4724—92，支座 A3，
材 料：Q235-A•F/00Cr19Ni10。
图2支撑式支座
3.8.2支座强度校核
支座实际承受载荷按下式计算
式中 —支座支撑载荷，；
—设备总质量，（包含壳体及其附件，内部介质及保温层质量），；
—偏心载荷，；
—不均匀系数，安装3个支座是取；安装3个以上支座时，取；本设计安装4个支座，故；
—支座数量 ；
—水平力，取和大值，；
—偏心距，；
—水平力作用点至底板高度， ；
—支座安装尺寸，对于A型支座，
①、 确定设备总质量
设备总质量包含壳体及其附件，内部介质及保温层质量：
封头质量
筒体质量
=
=
内部介质（水）质量
假设其它附件质量
则设备总质量
②、 选择4号支撑式支座，支座本体许可支撑载荷。
风载荷：种子罐为室内安装，所以不需要考虑风载荷，即
偏心载荷：安装确保设备没有偏心，即
地震载荷：地震载荷按下式计算
式中 —地震载荷，；
—地震系数，对7、8、9级地震，分别取0.23、0.45、0.90，
本设计所在地域为宁夏，地震级数为8级，故；
代入数据
所以水平力
③、 支撑式支座承受载荷
=
=
＞,所以不满足要求。
④、 改用6个支座，重新按以上方法校核。
=
=
＜,所以满足要求。
支座具体尺寸见下表：
表4支座安装高度
公称直径
高度
容器封头名义厚度
安装高度
500
10
804
表5 支座尺寸
支座本体许可载荷／
适用公称直径
高度
底板
100
500
230
180
16
90
筋板
垫板
地脚螺栓
支座质量
规格
270
200
14
320
14
60
30
M24
750
40.3
图3 支座安装高度
3.9 人孔、视镜选择和校核
人孔设置是为了安装、拆卸、清洗和检修设备内部装置，而视镜是用来观察设备内部情况。不过在容器开孔后，因为器壁金属连续性受到了破坏，将产生在容器接管周围应力集中现象，所以还要进行强度补强校核。
3.9.1 人孔选择和开孔补强
（1）人孔选择
由表可知，本设计种子罐应最少开一个人孔，因为该种子罐是压力容器，故应选择承压人孔。考虑到介质有腐蚀情况，故选择回转盖不锈钢人孔。
表6 检验孔开孔表
内径
检验孔最少数量
检验孔最小尺寸
备注
人孔
手孔
300＜≤500
手孔两个
圆孔
长圆孔
500＜≤1000
人孔一个
当容器无法开人孔时；手孔两个
圆形
长圆形
圆孔
长圆孔
＞1000
圆孔
长圆孔
球形人孔
由标准（HG 20592）要求，公称压力≤0.6时，可选择板式平焊法兰。本设计中，设计压力，所以人孔形式选择公称压力=0.6、公称直径全平面板式平焊法兰回转盖不锈钢制承压人孔。
（2）人孔补强
本设计采取等面积补强方法对人孔进行开孔补强
① 补强及补强方法判别
补强判别 依据下表，许可不另行补强最大接管外径为，本设计开孔外径等于450，故需另行考虑补强。
表7不另行补强接管最小厚度
接管公称外径
25
32
38
45
48
57
65
76
89
最小厚度
3.5
4.0
5.0
6.0
补强计算方法判别
开孔直径
本设计中凸形封头开孔直径＜，满足等面积法开孔不强计算适用条件，故可用等面积法进行开孔补强计算。
② 开孔所需补强面积
封头计算厚度
开孔补强面积 先计算强度减弱系数，补强材料，接管材料和筒体材料相同，所以，接管有效厚度为
开孔所需补强面积按下式计算
③ 有效补强范围
有效宽度按下式计算
取大值
故
有效高度 外侧有效高度按下式计算
取小值
（实际外伸高度）
故。
内侧有效高度按下式计算
取小值
（实际内伸高度）
故。
④ 有效补强面积
封头多出金属面积计算：
封头有效厚度
封头多出金属面积按下式计算：
接管多出金属面积计算：
接管计算厚度计算：
接管多出金属面积按下式计算：
接管区焊缝面积计算（焊脚取）：
有效补强面积
⑤ 所需另行补强面积
拟采取补强圈补强。
⑥ 补强圈设计
依据接管公称直径选补强圈，参考补强圈标准JB/T 4736取补
强圈外径，内径。因＞，所以补强圈在有效补强范围内。
⑦ 补强圈厚度为
⑧ 考虑到钢板负偏差并经圆整，取补强圈名义厚度为3。但为便于制造时准
备材料，补强圈名义厚度也可取为封头厚度，即取。
3.9.2视镜形式选择和补强
（1）视镜选择
一般视镜有带颈和不带颈两种，由视镜形式选择规律可知，当视镜需要斜装或设备直径较小时，可采取带颈视镜，不然则选择不带颈视镜。结合本设计具体情况，种子罐选择带颈视镜。
种子罐设计压力为，且罐体材料为不锈钢，查表得：选择视镜型号为：带颈视镜ⅡPN0.6，DN100A HG21505-92。具体尺寸以下表
表8 PN =0.6 组合式视镜
管法兰公称直径（DN）
观察孔
重量（kg）
100
100
205
170
146
135
46
3
4.5
4-18
8.35
（2）视镜补强
本设计采取等面积补强方法对视镜进行开孔补强
① 补强及补强方法判别
补强判别 依据表判定，许可不另行补强最大接管外径为，本设计开孔外径等于100，故需另行考虑补强。
补强计算方法判别
开孔直径
本设计中凸形封头开孔直径＜，满足等面积法开孔不强计算适用条件，故可用等面积法进行开孔补强计算。
② 开孔所需补强面积
封头计算厚度
开孔补强面积 先计算强度减弱系数，补强材料，接管材料和筒体材料相同，所以，接管有效厚度为
开孔所需补强面积按下式计算
③ 有效补强范围
有效宽度按下式计算
取大值
故
有效高度 外侧有效高度按下式计算
取小值
（实际外伸高度）
故。
内侧有效高度按下式计算
取小值
（实际内伸高度）
故。
④ 有效补强面积
封头多出金属面积计算
封头有效厚度
封头多出金属面积按下式计算
接管多出金属面积计算
接管计算厚度计算
接管多出金属面积按下式计算
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