大型发酵罐文献综述和参考文献(2)
其中，螺旋圆锥齿轮和螺旋齿轮的效率高，它们常联合应用于2、3级减速的搅拌驱动装置中，这样可以得到高效率，较高的减速比以及两轴成直角的布局，可以使卧式电机水平安装，通过减速机对顶部插入式搅拌器传递转矩。齿轮减速装置通过机架座落在罐体上封头中心圆上，可以降低安装高度，减速装置及搅拌运行更加平稳。大多数齿轮传动装置制造商都遵守美国齿轮制造商协会（AGMA）的参数标准，并根据利用系数等于1时的许用传递功率来说明他们生产的齿轮传动装置的额定机械性能。[10]
利用系数考虑了原动机载荷特性、驱动载荷特性、使用寿命及可靠性。许用运行功率等于利用系数为1时的机械功率额定值除以具体应用条件下的利用系数。齿轮、轴和轴承功率额定值中最低功率额定值就是齿轮装置的机械功率额定值。运行功率（电动机的许用功率）是机械功率额定值除以适当具体应用条件下的利用系数。热态额定功率定义在3小时或更长时间中不超过规定的温度极限而能够连续传递的功率。温度极限有两个：油池的操作温升（高于环境温度）为100°F；油池的最高温度为200°F。热态额定功率值是经过公式计算并经实验数据证实后的数值。如果齿轮传动装置散热能力不足以在要求的运转功率下产生的热量，必须提供如风扇或换热器等散热措施，以满足减速机油池的温度极限要求。热态额定功率必须大于或等于运行功率。
3 气体分布器
气体分布器是将大股的圆柱空气流分成许多细股的空气流，在下层搅拌器正下方喷出，被下层圆弧涡轮浆搅拌粉碎成更小气泡和培养基充分混合而设计的。是否采用气体分布器应依据发酵过程中耗氧量大小而定，当发酵过程耗氧较低，甚至紧靠气泡翻动就能文持一定溶氧时，可通过空气分布器来减小进入培养液中气泡的直径，这样在一定程度上提高了溶氧量，达到节能和满足供氧需求的目的。而发酵过程中耗氧较大时，气液接触表面的增加更需要通过强制剪切破碎来实现。空气气泡的粉碎主要依靠搅拌器的剪切破碎作用，因此，多孔分布器对氧的传递效果并没有明显提高。相反还造成不必要的阻力损失，而且物料易堵塞小孔，引起灭菌不完全而增加染菌机会。故部分厂家不采用气体分布器，而采用管口朝下的单孔管，以免固体物料在管口堆积。
国内部分厂家采用环形多孔分布器，其环形圆管中心线圆直径ds=（0.67~0.8）d，环管直径和进罐空气管直径相同。[11]分布器置于罐底底层搅拌器正下方，其环管中心线距罐底距离为D/8。环管上半圆中心线上均布许多小孔，开孔总面积为进气管圆截面积的1.0~1.2 倍。开孔直径随单台罐体积的增大相应增大，一般由Φ10 mm 增大到Φ60 mm 为宜。
近年来，发现无论采用单孔管或环形多孔分布器，在底层搅拌叶轮叶片背面很容易产生气穴。这些空气包围着搅拌叶，使搅拌叶的泵送能力下降，不利于气液分散混合。这主要是分布器环形圆管中心线圆直径较小所致。经过在几个个发酵罐上使用了大直径多孔环形分布器（ds=1~1.2 d）后，搅拌功率数值不再随气速的提高而显著下降，从分布器喷出的大气泡流被叶轮边缘的液体流粉碎而分散，搅拌叶周围无气穴形成，提高了底层搅拌的泵送能力。[12]
图3.2 单管及环形管空气分布器结构示意图
3.3 设计中轴-径流组合搅拌系统的应用
搅拌系统设计是发酵罐放大设计中的关键，宏观液流对搅拌效果影响巨大，但是传统径流组合搅拌系统难以解决宏观液流造成的死区现象。近年来，世界各混合设备公司相继开发成功新型轴流、径流搅拌器，并在发酵罐设计中广泛应用。实践证明采用轴-径流组合搅拌系统可以增强罐内宏观液流。
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