啤酒发酵罐设计.docx
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啤酒发酵罐设计
啤酒发酵罐设计：
一罐法发酵，即包括主、后发酵和贮酒成熟全部生产过程在一个罐内完成。
1）发酵罐容积的确定：
根据设计，每个锥形发酵罐装四锅麦汁，
则每个发酵罐装麦汁总量v=
59.”35x4=
237."4m3
锥形发酵罐的留空容积至少应为锥形罐中麦汁量的25%,
则发酵罐体积至少应为
237."4（1+25%）=
296・”75m3,取发酵罐体积V
全为300m3o
2）发酵罐个数和结构尺寸的确定：
发酵罐个数N=nt/Z=8xl7/4=34个
式中n—每日糖化次数
t—一次发酵周期所需时间
Z—在一个发酵罐内容纳一次糖化麦汁量的整数倍
锥形发酵罐为锥底圆柱形器身，顶上为椭圆形封头。
设H:
D=
2.**5:
1,取锥角为70。
则锥高h=
0J714DV全=/iD2
H/4+/1D2
h/12+/iD3
/24
得D=
5.nlmH=
2・“5D=
12."8mh=
3・”6m
查表知封头高h
封=人
a+h
b=1275+50=1325mm
罐体总高H
总=h
M+H+h=1325+12800+3600=17725mm
3）冷却面积和冷却装置主要结构尺寸确定：
因双乙酰还原后的降温耗冷量最大，故冷却面积应按其计算。
已知Q=862913kJ/h
发酵液温度14°C3°C
冷却介质（稀酒精）・3°C2°C
l=t1-t
2,=14-2=12°C
△t
2=t
2-t
l/=3-（-3）=6°C
平均温差厶t
m=（At
1-At
2）/ln（At
1/At
2）
=（12-6）/ln（12/6）=
8."66°C
其传热系数K取经验值为
4.“18x200kJ/（m2
•h.°C）
则冷却面积F=Q
1/Katm=862913/（
4."18x200x
8."66）=1
9・”2m2
工艺要求冷却面积为
0・”45〜
0/72m2
/m3
发酵液
实际设计为
119.H2/
237・”4=
0・”50m2
/m3
发酵液
故符合工艺要求。
选取eio9x
4.”5半圆形无缝钢管作为冷却管，d
内=100mm,d
平均=105mm每米管长冷却面积F
0=105x10-3
xl=
0."105m2
则冷却管总长度L=F/F
0=
119."2/
O."1O5=1135m
筒体冷却夹套设置二段，且均匀分布。
每段冷却带管长L
0=L/n=1135/2=
567."5m
取蛇管圈之间的间距h
P=
0."12m,蛇管圈直径D
P=
5."1+
0."018+
0."105/2=
5."17m
每圈蛇管长度1=〔（/1D
P）2
）1/2
=〔（
3."14x
5.H17）2+
O.H122
）1/2=1
6・“4m
每段冷却带圈数N
P=L
0/1=
567•⑸
16.“4=35圈
则每段冷却带蛇管高度h
0=（35_l）x
0：
'12=
4・”08m
冷却夹套的位置：
柱体上段夹套的顶部一般设置在酒液液面以下15cm,下段夹套的顶部则设
在50%酒液总容以下15cm,锥角夹套尽量靠近锥底，向上排列。
发酵罐内液体浸没筒体高度：
Hl=（V
醪一V
锥）兀罐=（
237."4-（l/12）x
3."14x
5."12x
3・”6）/（（l/4）x
3."14x
5.n12）=
1O."43m
则柱体上段夹套在筒体的顶部高度H
2=
1O."43-
0・”15=
1O."28m下段夹套在筒体的顶部高度:
H3=（50%V=
4.n61-
0・”15=
4.n46m
两冷却夹套间距HZ=H
2—h
0-H
1O."28-
4・”08—
4."46=
l.H74m设两个温度传感器，其位置底部一个设在柱体的底部，与下段夹套底部距离为30cm；上面一个则设在上部冷却夹套的下面，与上段夹套底部距离也为30cmo
设两个可关闭的人孔，其直径为50cm,下部人孔在锥体最下端流出口处；上部人孔在酒液液面以上，其在筒体的高度为
10."60mo
4）发酵罐壁厚计算：
S=PD/（2[o]4）-P）+C（cm）
式中P—设计压力，现取P=
O."2MPa
D-发酵罐内径，D=510cm
[o]—不锈耐酸钢（lCrl8Ni9Ti）的许用应力，[o]=137MPa醪一V
锥）/S
罐_
0."15
①一焊缝系数，其范围在
0・“5〜2之间,现取
0."7
C—壁厚附加量（cm）
C=C
1+C
2+C3C
1—钢板负偏差，C
1=
O.n5mmC2一为腐蚀裕量，C
2=0mmC3—加工减薄量，对冷加工C
3=0,热加工封头C
3=10%S
0；现取C
3=0
则c=
0・”5+0+0=
O."5mm=
0.n05cm
S=
0.n2x510/（2xl37x
O.H7-
0・”2）+
0・”05=
0・”58cm
查钢材手册圆整为S=6mm
封头壁厚计算：
标准椭圆封头的厚度计算公式如下:
S=PD/（2[o]4）—P）+C（cm）
式中P=
O."2MPa
D=510cm
[o]=137MPa
O."7
C=
0・”05+0+
O."l=
O.H15cm
则$=
0.n2x510/（2xl37x
O."7-
O.H2）+
O.n15=
O."68cm
查钢材手册圆整为S=8mm
因锥形发酵罐置于露天（锥部置于室内），为了进行良好的保温，以降低生产中的耗冷量，故在罐外壁加20cm厚的聚酰氨树脂作为保温层，在保温层外用瓦楞型板材设一外防护层。
5）排料管直径的确定：
每罐发酵液量为
58.“40x4=
233."6m3
，设4h之内排空，
则物料体积流量Q=
233."6/3600x4=
O.HO162m3
/s
取发酵液流速为v=lm/s
则排料管截面积F=Q/v二
0."0162/1=
O.HO162m2
管径d=（F/5/4））1/2
0・”0162/（/1/4））1/2=
O."144m
选取无缝管0）159x
4.H5,d
内=150mm,d
内＞d,故可满足要求。
管道截面积Fz=（/i/4）x
0."152=
0."0177m2
则相应流速比P=Q/F,V=
0."0162/（
0.n0177xl）=
0."92倍
排料时间t=4x
0."92=
3."68h
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