课程设计指导书(酒精)

课程设计指导书(酒精)

《生物工程设备课程设计》

指导书

适用专业:生物工程课程代码:

总学时:1周总学分:2编写单位:生物工程学院编写人:

批准时间:201*年5月29日

《生物工程专业工厂设计》课程设计指导书

一、本课程设计的目的与任务

本课程是生物工程专业的一门综合性的实践教学环节，是培养学生综合运用所学知识分析，解决生物工程实际问题能力的一个重要过程。在本课程设计中，通过对发酵设备，如机械搅拌发酵罐、气升式发酵罐、动植物细胞培养反应器，产品分离设备等的设计实践，对学生进行一次发酵设备设计的基本训练，使学生初步掌握发酵设备设计的基本步骤和主要方法，树立正确的设计思想和实事求是，严肃负责的工作作风，为今后从事实际设计工作打下基础．

通过设计要着重培养、锻炼学生查阅资料、收集数据的能力，迅速准确地进行工程计算的能力以及用简捷的文字，清晰的图示表格和工程制图表达设计结果，说明设计思想的书面表达能力和工程制图能力，以便将来适应现代生物工程技术工作的需要。

本课程任务是：撰写简要设计说明书，内容包括前言、物料衡算、设备衡算及选型等；绘制设备图一张。

二、课程设计内容：

机械搅拌发酵罐、气升式发酵罐、动植物细胞培养反应器，或者产品分离设备等的设计（任选一）。

机械搅拌发酵罐：25m,50m,75m,100m,125m,150m

333333

气升式发酵罐:50m,75m,100m,125m,150m,200m气升式光生物反应器：15升，30升，50升。

该设备可以用于发酵生产以下产品：PHA，谷氨酸，柠檬酸，淀粉酶，糖化酶，抗生素，酒精等（任选一）。也可以进行相应分离设备的设计。

根据设备所担负的工艺操作任务和工作性质，确定工作参数；容积的计算，主要尺寸的确定，传热方式的选择及传热面积的确定；动力消耗、设备结构的工艺设计。

333333

三、课程设计的要求

课程设计的规模不同，其具体的设计项目也有所差别，但其基本内容是大体相同，主要基本内容及要求如下：1）人员分组及分工

建议以8-9人一小组，每组题目略有不同，每组完成全部设备工艺设计，每人应当完成一个主体设备的工艺及结构设计，若干典型辅助设备选型设计。2）工艺设计和计算

根据选定的方案和规定的任务进行物料衡算，热量衡算，主体设备工艺尺寸计算和简单的机械设计计算，汇总工艺计算结果。3）设计说明书的编制

设计说明书应包括设计任务书，目录、前言、设计方案论述，工艺设计和计算，设计结果汇总、符号说明，设计结果的自我总结评价和参考资料等。

绘制设备图一张。设备图采用工程制图或计算机AUTOCAD绘制。简装图应标明设备的主要结构与尺寸。

四课程设计的基本环节:

设计动员、发题、介绍设计题目。

查阅资料，拟定设计程序和进度计划，制作设计任务书。

调查，收集有关数据，了解设备制造，安装和操作的有关知识，奠定设计感性基础。设计计算，绘图和编制设计说明书。

《生物工程专业工厂设计》课程设计指导书

五设计基本依据

1．机械搅拌生物反应器的型式

通用式机械搅拌生物反应器，其主要结构标准如下：①高径比：H/D=1.7~4.0；②搅拌器：六弯叶涡轮搅拌器，Di∶di∶l∶B=20∶15∶5∶4；③搅拌器直径：Di=D/3；④搅拌器间距：S=(0.95~1.05)D=3(0.95~1.05)Di；⑤最下一组搅拌器与罐底的距离：C=(0.8~1.0)Di；⑥挡板宽度：B=0.1D，当采用列管冷却时，可用列管冷却代替挡板。2．反应器用途

用于谷氨酸生产的各级种子罐或生产罐，有关设计参数如下：①装料系数：种子罐η=0.50~0.65产酸罐η=0.65~0.75

3

②发酵液物性参数：密度ρ=1080kg/m

-32

粘度μ=2.0×10Ns/m导热系数λ=0.621W/m℃比热CP=4.174kJ/kg℃

43

③高峰期发酵热：q=3～3.5×10kJ/hm

-6

④溶氧系数(亚硫酸盐氧化值)：种子罐kd=5~7×10molO2/mlminatm

-6

产酸罐kd=6~9×10molO2/mlminatm⑤标准空气通风量：种子罐Q/V=0.6～0.4(v.v.m.)产酸罐Q/V=0.4～0.2(v.v.m.)

3．冷却水与冷却装置

冷却水：地下水，水温18~20℃；冷却水出口温度：23~26℃；发酵温度：32~33℃；

冷却装置：小种子罐用夹套冷却，大种子罐和生产罐用列管冷却。4．设计压力

罐内：0.40MPa；夹套0.25MPa。5．有关计算公式①不通气情况下的搅拌功率：

P0NPDin3Z（1）式中：P0不通气情况下的搅拌功率（W）NP功率准数

Di搅拌器直径（m）n搅拌转速（rps）

ρ液体密度（kg/m3）Z搅拌器组数

②通气情况下的搅拌功率

5《生物工程专业工厂设计》课程设计指导书

02nDi33PPg2.2510Q0.080.39（2）

式中：Pg、P0通气、不通气情况下的搅拌功率（kW）

n搅拌转速（rpm）Di搅拌器直径（cm）Q通风量（ml/min）③溶氧系数

Pgkd(2.363.30Z)V0.56vsn0.7109（3）

0.7式中：kd溶氧系数（mol/mlminatm）Z搅拌器组数

Pg/V单位液体体积搅拌功率（kW/m3）vs空气线速度（cm/min）n搅拌转速（rpm）

五、设计任务书

一)封面：包括题目，班级，姓名，学号二）课程设计的内容

三）课程设计的要求与数据四）课程设计应完成的工作五）课程设计进程安排

六）应收集的资料及主要参考文献

六、设计说明书

学生在课程设计过程中可相互讨论，但要求各自独立完成并撰写设计说明书，设计说明书一般要求在5000字以上，具体内容如下：

目录1．前言2．设计基本依据

3．工艺设计①设备结构及主要尺寸的确定（D、H、HL、V、VL、Di等）；②通风量的计算；③搅拌功率计算与电机的选择；④传热面积及冷却水用量的计算。

4．设备设计①壁厚设计（包括筒体、封头和夹套）。②搅拌器与搅拌轴的设计。③局部尺寸的确定（包括挡板、人孔、手孔、梯子、视镜及各种进出口接管等）。④冷却装置的设计：对于夹套，校核冷却面积；对于列管冷却，确定列管规格、总长及布置。5．对本设计的简单评述6．参考文献

《生物工程专业工厂设计》课程设计指导书

七、考核方法

课程设汁成绩的总分为100分。资料收集的质量和数量(20％)；工艺流程的正确性和先进性(20％)；物料衡算的准确性(20％)；设计说明书的格式(20％)；图纸质量(20％)。

关注设计创新性及合理性;资料收集的全面性;物料衡算、能量衡算的正确性;设备选型的合理性;设计说明书的质量及格式;图纸质量;考勤情况及整个设计过程是否按进度计划进行。

八、手册与参考书

1、梁世中.生物工程设备.北京，中国轻工业出版社，201*2、徐清华.生物工程设备.北京，科学出版社，201*3陈国豪.生物工程设备.北京，化学工业出版社，201*

扩展阅读：课程设计指导书(酒精)

《生物工程设备课程设计》

指导书

适用专业:生物工程课程代码:7403550总学时:1周总学分:2编写单位:生物工程学院编写人:张良批准时间:201*年5月29日

《生物工程专业工厂设计》课程设计指导书

一、本课程设计的目的与任务

本课程是生物工程专业的一门综合性的实践教学环节，是培养学生综合运用所学知识分析，解决生物工程实际问题能力的一个重要过程。在本课程设计中，通过对发酵设备，如机械搅拌发酵罐、气升式发酵罐、动植物细胞培养反应器，产品分离设备等的设计实践，对学生进行一次发酵设备设计的基本训练，使学生初步掌握发酵设备设计的基本步骤和主要方法，树立正确的设计思想和实事求是，严肃负责的工作作风，为今后从事实际设计工作打下基础．

通过设计要着重培养、锻炼学生查阅资料、收集数据的能力，迅速准确地进行工程计算的能力以及用简捷的文字，清晰的图示表格和工程制图表达设计结果，说明设计思想的书面表达能力和工程制图能力，以便将来适应现代生物工程技术工作的需要。

本课程任务是：撰写简要设计说明书，内容包括前言、物料衡算、设备衡算及选型等；绘制设备图一张。

二、课程设计内容：

机械搅拌发酵罐、气升式发酵罐、动植物细胞培养反应器，或者产品分离设备等的设计（任选一）。

机械搅拌发酵罐：25m,50m,75m,100m,125m,150m

333333

气升式发酵罐:50m,75m,100m,125m,150m,200m气升式光生物反应器：15升，30升，50升。

该设备可以用于发酵生产以下产品：PHA，谷氨酸，柠檬酸，淀粉酶，糖化酶，抗生素，酒精等（任选一）。也可以进行相应分离设备的设计。

根据设备所担负的工艺操作任务和工作性质，确定工作参数；容积的计算，主要尺寸的确定，传热方式的选择及传热面积的确定；动力消耗、设备结构的工艺设计。

333333

三、课程设计的要求

课程设计的规模不同，其具体的设计项目也有所差别，但其基本内容是大体相同，主要基本内容及要求如下：1）人员分组及分工

建议以8-9人一小组，每组题目略有不同，每组完成全部设备工艺设计，每人应当完成一个主体设备的工艺及结构设计，若干典型辅助设备选型设计。2）工艺设计和计算

根据选定的方案和规定的任务进行物料衡算，热量衡算，主体设备工艺尺寸计算和简单的机械设计计算，汇总工艺计算结果。3）设计说明书的编制

设计说明书应包括设计任务书，目录、前言、设计方案论述，工艺设计和计算，设计结果汇总、符号说明，设计结果的自我总结评价和参考资料等。

绘制设备图一张。设备图采用工程制图或计算机AUTOCAD绘制。简装图应标明设备的主要结构与尺寸。

四课程设计的基本环节:

设计动员、发题、介绍设计题目。

查阅资料，拟定设计程序和进度计划，制作设计任务书。

调查，收集有关数据，了解设备制造，安装和操作的有关知识，奠定设计感性基础。设计计算，绘图和编制设计说明书。

《生物工程专业工厂设计》课程设计指导书

五设计基本依据

1．机械搅拌生物反应器的型式

通用式机械搅拌生物反应器，其主要结构标准如下：①高径比：H/D=1.7~4.0；②搅拌器：六弯叶涡轮搅拌器，Di∶di∶l∶B=20∶15∶5∶4；③搅拌器直径：Di=D/3；④搅拌器间距：S=(0.95~1.05)D=3(0.95~1.05)Di；⑤最下一组搅拌器与罐底的距离：C=(0.8~1.0)Di；⑥挡板宽度：B=0.1D，当采用列管冷却时，可用列管冷却代替挡板。2．反应器用途

用于谷氨酸生产的各级种子罐或生产罐，有关设计参数如下：①装料系数：种子罐η=0.50~0.65产酸罐η=0.65~0.75

3

②发酵液物性参数：密度ρ=1080kg/m

-32

粘度μ=2.0×10Ns/m导热系数λ=0.621W/m℃比热CP=4.174kJ/kg℃

43

③高峰期发酵热：q=3～3.5×10kJ/hm

-6

④溶氧系数(亚硫酸盐氧化值)：种子罐kd=5~7×10molO2/mlminatm

-6

产酸罐kd=6~9×10molO2/mlminatm⑤标准空气通风量：种子罐Q/V=0.6～0.4(v.v.m.)产酸罐Q/V=0.4～0.2(v.v.m.)

3．冷却水与冷却装置

冷却水：地下水，水温18~20℃；冷却水出口温度：23~26℃；发酵温度：32~33℃；

冷却装置：小种子罐用夹套冷却，大种子罐和生产罐用列管冷却。4．设计压力

罐内：0.40MPa；夹套0.25MPa。5．有关计算公式①不通气情况下的搅拌功率：

P0NPDin3Z（1）式中：P0不通气情况下的搅拌功率（W）NP功率准数

Di搅拌器直径（m）n搅拌转速（rps）

ρ液体密度（kg/m3）Z搅拌器组数

②通气情况下的搅拌功率

5《生物工程专业工厂设计》课程设计指导书

02nDi33PPg2.2510Q0.080.39（2）

式中：Pg、P0通气、不通气情况下的搅拌功率（kW）

n搅拌转速（rpm）Di搅拌器直径（cm）Q通风量（ml/min）③溶氧系数

Pgkd(2.363.30Z)V0.56vsn0.7109（3）

0.7式中：kd溶氧系数（mol/mlminatm）Z搅拌器组数

Pg/V单位液体体积搅拌功率（kW/m3）vs空气线速度（cm/min）n搅拌转速（rpm）

五、设计任务书

一)封面：包括题目，班级，姓名，学号二）课程设计的内容

三）课程设计的要求与数据四）课程设计应完成的工作五）课程设计进程安排

六）应收集的资料及主要参考文献

六、设计说明书

学生在课程设计过程中可相互讨论，但要求各自独立完成并撰写设计说明书，设计说明书一般要求在5000字以上，具体内容如下：

目录1．前言2．设计基本依据

3．工艺设计①设备结构及主要尺寸的确定（D、H、HL、V、VL、Di等）；②通风量的计算；③搅拌功率计算与电机的选择；④传热面积及冷却水用量的计算。

4．设备设计①壁厚设计（包括筒体、封头和夹套）。②搅拌器与搅拌轴的设计。③局部尺寸的确定（包括挡板、人孔、手孔、梯子、视镜及各种进出口接管等）。④冷却装置的设计：对于夹套，校核冷却面积；对于列管冷却，确定列管规格、总长及布置。5．对本设计的简单评述6．参考文献

《生物工程专业工厂设计》课程设计指导书

七、考核方法

课程设汁成绩的总分为100分。资料收集的质量和数量(20％)；工艺流程的正确性和先进性(20％)；物料衡算的准确性(20％)；设计说明书的格式(20％)；图纸质量(20％)。

关注设计创新性及合理性;资料收集的全面性;物料衡算、能量衡算的正确性;设备选型的合理性;设计说明书的质量及格式;图纸质量;考勤情况及整个设计过程是否按进度计划进行。

八、手册与参考书

1、梁世中.生物工程设备.北京，中国轻工业出版社，201*2、徐清华.生物工程设备.北京，科学出版社，201*3陈国豪.生物工程设备.北京，化学工业出版社，201*

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