課程設(shè)計指導書(酒精)

《生物工程設(shè)備課程設(shè)計》

指導書

適用專業(yè):生物工程課程代碼:

總學時:1周總學分:2編寫單位:生物工程學院編寫人:

批準時間:201*年5月29日

《生物工程專業(yè)工廠設(shè)計》課程設(shè)計指導書

一、本課程設(shè)計的目的與任務

本課程是生物工程專業(yè)的一門綜合性的實踐教學環(huán)節(jié)，是培養(yǎng)學生綜合運用所學知識分析，解決生物工程實際問題能力的一個重要過程。在本課程設(shè)計中，通過對發(fā)酵設(shè)備，如機械攪拌發(fā)酵罐、氣升式發(fā)酵罐、動植物細胞培養(yǎng)反應器，產(chǎn)品分離設(shè)備等的設(shè)計實踐，對學生進行一次發(fā)酵設(shè)備設(shè)計的基本訓練，使學生初步掌握發(fā)酵設(shè)備設(shè)計的基本步驟和主要方法，樹立正確的設(shè)計思想和實事求是，嚴肅負責的工作作風，為今后從事實際設(shè)計工作打下基礎(chǔ)．

通過設(shè)計要著重培養(yǎng)、鍛煉學生查閱資料、收集數(shù)據(jù)的能力，迅速準確地進行工程計算的能力以及用簡捷的文字，清晰的圖示表格和工程制圖表達設(shè)計結(jié)果，說明設(shè)計思想的書面表達能力和工程制圖能力，以便將來適應現(xiàn)代生物工程技術(shù)工作的需要。

本課程任務是：撰寫簡要設(shè)計說明書，內(nèi)容包括前言、物料衡算、設(shè)備衡算及選型等；繪制設(shè)備圖一張。

二、課程設(shè)計內(nèi)容：

機械攪拌發(fā)酵罐、氣升式發(fā)酵罐、動植物細胞培養(yǎng)反應器，或者產(chǎn)品分離設(shè)備等的設(shè)計（任選一）。

機械攪拌發(fā)酵罐：25m,50m,75m,100m,125m,150m

333333

氣升式發(fā)酵罐:50m,75m,100m,125m,150m,200m氣升式光生物反應器：15升，30升，50升。

該設(shè)備可以用于發(fā)酵生產(chǎn)以下產(chǎn)品：PHA，谷氨酸，檸檬酸，淀粉酶，糖化酶，抗生素，酒精等（任選一）。也可以進行相應分離設(shè)備的設(shè)計。

根據(jù)設(shè)備所擔負的工藝操作任務和工作性質(zhì)，確定工作參數(shù)；容積的計算，主要尺寸的確定，傳熱方式的選擇及傳熱面積的確定；動力消耗、設(shè)備結(jié)構(gòu)的工藝設(shè)計。

333333

三、課程設(shè)計的要求

課程設(shè)計的規(guī)模不同，其具體的設(shè)計項目也有所差別，但其基本內(nèi)容是大體相同，主要基本內(nèi)容及要求如下：1）人員分組及分工

建議以8-9人一小組，每組題目略有不同，每組完成全部設(shè)備工藝設(shè)計，每人應當完成一個主體設(shè)備的工藝及結(jié)構(gòu)設(shè)計，若干典型輔助設(shè)備選型設(shè)計。2）工藝設(shè)計和計算

根據(jù)選定的方案和規(guī)定的任務進行物料衡算，熱量衡算，主體設(shè)備工藝尺寸計算和簡單的機械設(shè)計計算，匯總工藝計算結(jié)果。3）設(shè)計說明書的編制

設(shè)計說明書應包括設(shè)計任務書，目錄、前言、設(shè)計方案論述，工藝設(shè)計和計算，設(shè)計結(jié)果匯總、符號說明，設(shè)計結(jié)果的自我總結(jié)評價和參考資料等。

繪制設(shè)備圖一張。設(shè)備圖采用工程制圖或計算機AUTOCAD繪制。簡裝圖應標明設(shè)備的主要結(jié)構(gòu)與尺寸。

四課程設(shè)計的基本環(huán)節(jié):

設(shè)計動員、發(fā)題、介紹設(shè)計題目。

查閱資料，擬定設(shè)計程序和進度計劃，制作設(shè)計任務書。

調(diào)查，收集有關(guān)數(shù)據(jù)，了解設(shè)備制造，安裝和操作的有關(guān)知識，奠定設(shè)計感性基礎(chǔ)。設(shè)計計算，繪圖和編制設(shè)計說明書。

《生物工程專業(yè)工廠設(shè)計》課程設(shè)計指導書

五設(shè)計基本依據(jù)

1．機械攪拌生物反應器的型式

通用式機械攪拌生物反應器，其主要結(jié)構(gòu)標準如下：①高徑比：H/D=1.7~4.0；②攪拌器：六彎葉渦輪攪拌器，Di∶di∶l∶B=20∶15∶5∶4；③攪拌器直徑：Di=D/3；④攪拌器間距：S=(0.95~1.05)D=3(0.95~1.05)Di；⑤最下一組攪拌器與罐底的距離：C=(0.8~1.0)Di；⑥擋板寬度：B=0.1D，當采用列管冷卻時，可用列管冷卻代替擋板。2．反應器用途

用于谷氨酸生產(chǎn)的各級種子罐或生產(chǎn)罐，有關(guān)設(shè)計參數(shù)如下：①裝料系數(shù)：種子罐η=0.50~0.65產(chǎn)酸罐η=0.65~0.75

3

②發(fā)酵液物性參數(shù)：密度ρ=1080kg/m

-32

粘度μ=2.0×10Ns/m導熱系數(shù)λ=0.621W/m℃比熱CP=4.174kJ/kg℃

43

③高峰期發(fā)酵熱：q=3～3.5×10kJ/hm

-6

④溶氧系數(shù)(亞硫酸鹽氧化值)：種子罐kd=5~7×10molO2/mlminatm

-6

產(chǎn)酸罐kd=6~9×10molO2/mlminatm⑤標準空氣通風量：種子罐Q/V=0.6～0.4(v.v.m.)產(chǎn)酸罐Q/V=0.4～0.2(v.v.m.)

3．冷卻水與冷卻裝置

冷卻水：地下水，水溫18~20℃；冷卻水出口溫度：23~26℃；發(fā)酵溫度：32~33℃；

冷卻裝置：小種子罐用夾套冷卻，大種子罐和生產(chǎn)罐用列管冷卻。4．設(shè)計壓力

罐內(nèi)：0.40MPa；夾套0.25MPa。5．有關(guān)計算公式①不通氣情況下的攪拌功率：

P0NPDin3Z（1）式中：P0不通氣情況下的攪拌功率（W）NP功率準數(shù)

Di攪拌器直徑（m）n攪拌轉(zhuǎn)速（rps）

ρ液體密度（kg/m3）Z攪拌器組數(shù)

②通氣情況下的攪拌功率

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02nDi33PPg2.2510Q0.080.39（2）

式中：Pg、P0通氣、不通氣情況下的攪拌功率（kW）

n攪拌轉(zhuǎn)速（rpm）Di攪拌器直徑（cm）Q通風量（ml/min）③溶氧系數(shù)

Pgkd(2.363.30Z)V0.56vsn0.7109（3）

0.7式中：kd溶氧系數(shù)（mol/mlminatm）Z攪拌器組數(shù)

Pg/V單位液體體積攪拌功率（kW/m3）vs空氣線速度（cm/min）n攪拌轉(zhuǎn)速（rpm）

五、設(shè)計任務書

一)封面：包括題目，班級，姓名，學號二）課程設(shè)計的內(nèi)容

三）課程設(shè)計的要求與數(shù)據(jù)四）課程設(shè)計應完成的工作五）課程設(shè)計進程安排

六）應收集的資料及主要參考文獻

六、設(shè)計說明書

學生在課程設(shè)計過程中可相互討論，但要求各自獨立完成并撰寫設(shè)計說明書，設(shè)計說明書一般要求在5000字以上，具體內(nèi)容如下：

目錄1．前言2．設(shè)計基本依據(jù)

3．工藝設(shè)計①設(shè)備結(jié)構(gòu)及主要尺寸的確定（D、H、HL、V、VL、Di等）；②通風量的計算；③攪拌功率計算與電機的選擇；④傳熱面積及冷卻水用量的計算。

4．設(shè)備設(shè)計①壁厚設(shè)計（包括筒體、封頭和夾套）。②攪拌器與攪拌軸的設(shè)計。③局部尺寸的確定（包括擋板、人孔、手孔、梯子、視鏡及各種進出口接管等）。④冷卻裝置的設(shè)計：對于夾套，校核冷卻面積；對于列管冷卻，確定列管規(guī)格、總長及布置。5．對本設(shè)計的簡單評述6．參考文獻

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七、考核方法

課程設(shè)汁成績的總分為100分。資料收集的質(zhì)量和數(shù)量(20％)；工藝流程的正確性和先進性(20％)；物料衡算的準確性(20％)；設(shè)計說明書的格式(20％)；圖紙質(zhì)量(20％)。

關(guān)注設(shè)計創(chuàng)新性及合理性;資料收集的全面性;物料衡算、能量衡算的正確性;設(shè)備選型的合理性;設(shè)計說明書的質(zhì)量及格式;圖紙質(zhì)量;考勤情況及整個設(shè)計過程是否按進度計劃進行。

八、手冊與參考書

1、梁世中.生物工程設(shè)備.北京，中國輕工業(yè)出版社，201*2、徐清華.生物工程設(shè)備.北京，科學出版社，201*3陳國豪.生物工程設(shè)備.北京，化學工業(yè)出版社，201*

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《生物工程設(shè)備課程設(shè)計》

指導書

適用專業(yè):生物工程課程代碼:7403550總學時:1周總學分:2編寫單位:生物工程學院編寫人:張良批準時間:201*年5月29日

《生物工程專業(yè)工廠設(shè)計》課程設(shè)計指導書

一、本課程設(shè)計的目的與任務

本課程是生物工程專業(yè)的一門綜合性的實踐教學環(huán)節(jié)，是培養(yǎng)學生綜合運用所學知識分析，解決生物工程實際問題能力的一個重要過程。在本課程設(shè)計中，通過對發(fā)酵設(shè)備，如機械攪拌發(fā)酵罐、氣升式發(fā)酵罐、動植物細胞培養(yǎng)反應器，產(chǎn)品分離設(shè)備等的設(shè)計實踐，對學生進行一次發(fā)酵設(shè)備設(shè)計的基本訓練，使學生初步掌握發(fā)酵設(shè)備設(shè)計的基本步驟和主要方法，樹立正確的設(shè)計思想和實事求是，嚴肅負責的工作作風，為今后從事實際設(shè)計工作打下基礎(chǔ)．

通過設(shè)計要著重培養(yǎng)、鍛煉學生查閱資料、收集數(shù)據(jù)的能力，迅速準確地進行工程計算的能力以及用簡捷的文字，清晰的圖示表格和工程制圖表達設(shè)計結(jié)果，說明設(shè)計思想的書面表達能力和工程制圖能力，以便將來適應現(xiàn)代生物工程技術(shù)工作的需要。

本課程任務是：撰寫簡要設(shè)計說明書，內(nèi)容包括前言、物料衡算、設(shè)備衡算及選型等；繪制設(shè)備圖一張。

二、課程設(shè)計內(nèi)容：

機械攪拌發(fā)酵罐、氣升式發(fā)酵罐、動植物細胞培養(yǎng)反應器，或者產(chǎn)品分離設(shè)備等的設(shè)計（任選一）。

機械攪拌發(fā)酵罐：25m,50m,75m,100m,125m,150m

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氣升式發(fā)酵罐:50m,75m,100m,125m,150m,200m氣升式光生物反應器：15升，30升，50升。

該設(shè)備可以用于發(fā)酵生產(chǎn)以下產(chǎn)品：PHA，谷氨酸，檸檬酸，淀粉酶，糖化酶，抗生素，酒精等（任選一）。也可以進行相應分離設(shè)備的設(shè)計。

根據(jù)設(shè)備所擔負的工藝操作任務和工作性質(zhì)，確定工作參數(shù)；容積的計算，主要尺寸的確定，傳熱方式的選擇及傳熱面積的確定；動力消耗、設(shè)備結(jié)構(gòu)的工藝設(shè)計。

333333

三、課程設(shè)計的要求

課程設(shè)計的規(guī)模不同，其具體的設(shè)計項目也有所差別，但其基本內(nèi)容是大體相同，主要基本內(nèi)容及要求如下：1）人員分組及分工

建議以8-9人一小組，每組題目略有不同，每組完成全部設(shè)備工藝設(shè)計，每人應當完成一個主體設(shè)備的工藝及結(jié)構(gòu)設(shè)計，若干典型輔助設(shè)備選型設(shè)計。2）工藝設(shè)計和計算

根據(jù)選定的方案和規(guī)定的任務進行物料衡算，熱量衡算，主體設(shè)備工藝尺寸計算和簡單的機械設(shè)計計算，匯總工藝計算結(jié)果。3）設(shè)計說明書的編制

設(shè)計說明書應包括設(shè)計任務書，目錄、前言、設(shè)計方案論述，工藝設(shè)計和計算，設(shè)計結(jié)果匯總、符號說明，設(shè)計結(jié)果的自我總結(jié)評價和參考資料等。

繪制設(shè)備圖一張。設(shè)備圖采用工程制圖或計算機AUTOCAD繪制。簡裝圖應標明設(shè)備的主要結(jié)構(gòu)與尺寸。

四課程設(shè)計的基本環(huán)節(jié):

設(shè)計動員、發(fā)題、介紹設(shè)計題目。

查閱資料，擬定設(shè)計程序和進度計劃，制作設(shè)計任務書。

調(diào)查，收集有關(guān)數(shù)據(jù)，了解設(shè)備制造，安裝和操作的有關(guān)知識，奠定設(shè)計感性基礎(chǔ)。設(shè)計計算，繪圖和編制設(shè)計說明書。

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五設(shè)計基本依據(jù)

1．機械攪拌生物反應器的型式

通用式機械攪拌生物反應器，其主要結(jié)構(gòu)標準如下：①高徑比：H/D=1.7~4.0；②攪拌器：六彎葉渦輪攪拌器，Di∶di∶l∶B=20∶15∶5∶4；③攪拌器直徑：Di=D/3；④攪拌器間距：S=(0.95~1.05)D=3(0.95~1.05)Di；⑤最下一組攪拌器與罐底的距離：C=(0.8~1.0)Di；⑥擋板寬度：B=0.1D，當采用列管冷卻時，可用列管冷卻代替擋板。2．反應器用途

用于谷氨酸生產(chǎn)的各級種子罐或生產(chǎn)罐，有關(guān)設(shè)計參數(shù)如下：①裝料系數(shù)：種子罐η=0.50~0.65產(chǎn)酸罐η=0.65~0.75

3

②發(fā)酵液物性參數(shù)：密度ρ=1080kg/m

-32

粘度μ=2.0×10Ns/m導熱系數(shù)λ=0.621W/m℃比熱CP=4.174kJ/kg℃

43

③高峰期發(fā)酵熱：q=3～3.5×10kJ/hm

-6

④溶氧系數(shù)(亞硫酸鹽氧化值)：種子罐kd=5~7×10molO2/mlminatm

-6

產(chǎn)酸罐kd=6~9×10molO2/mlminatm⑤標準空氣通風量：種子罐Q/V=0.6～0.4(v.v.m.)產(chǎn)酸罐Q/V=0.4～0.2(v.v.m.)

3．冷卻水與冷卻裝置

冷卻水：地下水，水溫18~20℃；冷卻水出口溫度：23~26℃；發(fā)酵溫度：32~33℃；

冷卻裝置：小種子罐用夾套冷卻，大種子罐和生產(chǎn)罐用列管冷卻。4．設(shè)計壓力

罐內(nèi)：0.40MPa；夾套0.25MPa。5．有關(guān)計算公式①不通氣情況下的攪拌功率：

P0NPDin3Z（1）式中：P0不通氣情況下的攪拌功率（W）NP功率準數(shù)

Di攪拌器直徑（m）n攪拌轉(zhuǎn)速（rps）

ρ液體密度（kg/m3）Z攪拌器組數(shù)

②通氣情況下的攪拌功率

5《生物工程專業(yè)工廠設(shè)計》課程設(shè)計指導書

02nDi33PPg2.2510Q0.080.39（2）

式中：Pg、P0通氣、不通氣情況下的攪拌功率（kW）

n攪拌轉(zhuǎn)速（rpm）Di攪拌器直徑（cm）Q通風量（ml/min）③溶氧系數(shù)

Pgkd(2.363.30Z)V0.56vsn0.7109（3）

0.7式中：kd溶氧系數(shù)（mol/mlminatm）Z攪拌器組數(shù)

Pg/V單位液體體積攪拌功率（kW/m3）vs空氣線速度（cm/min）n攪拌轉(zhuǎn)速（rpm）

五、設(shè)計任務書

一)封面：包括題目，班級，姓名，學號二）課程設(shè)計的內(nèi)容

三）課程設(shè)計的要求與數(shù)據(jù)四）課程設(shè)計應完成的工作五）課程設(shè)計進程安排

六）應收集的資料及主要參考文獻

六、設(shè)計說明書

學生在課程設(shè)計過程中可相互討論，但要求各自獨立完成并撰寫設(shè)計說明書，設(shè)計說明書一般要求在5000字以上，具體內(nèi)容如下：

目錄1．前言2．設(shè)計基本依據(jù)

3．工藝設(shè)計①設(shè)備結(jié)構(gòu)及主要尺寸的確定（D、H、HL、V、VL、Di等）；②通風量的計算；③攪拌功率計算與電機的選擇；④傳熱面積及冷卻水用量的計算。

4．設(shè)備設(shè)計①壁厚設(shè)計（包括筒體、封頭和夾套）。②攪拌器與攪拌軸的設(shè)計。③局部尺寸的確定（包括擋板、人孔、手孔、梯子、視鏡及各種進出口接管等）。④冷卻裝置的設(shè)計：對于夾套，校核冷卻面積；對于列管冷卻，確定列管規(guī)格、總長及布置。5．對本設(shè)計的簡單評述6．參考文獻

《生物工程專業(yè)工廠設(shè)計》課程設(shè)計指導書

七、考核方法

課程設(shè)汁成績的總分為100分。資料收集的質(zhì)量和數(shù)量(20％)；工藝流程的正確性和先進性(20％)；物料衡算的準確性(20％)；設(shè)計說明書的格式(20％)；圖紙質(zhì)量(20％)。

關(guān)注設(shè)計創(chuàng)新性及合理性;資料收集的全面性;物料衡算、能量衡算的正確性;設(shè)備選型的合理性;設(shè)計說明書的質(zhì)量及格式;圖紙質(zhì)量;考勤情況及整個設(shè)計過程是否按進度計劃進行。

八、手冊與參考書

1、梁世中.生物工程設(shè)備.北京，中國輕工業(yè)出版社，201*2、徐清華.生物工程設(shè)備.北京，科學出版社，201*3陳國豪.生物工程設(shè)備.北京，化學工業(yè)出版社，201*

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