【導(dǎo)讀】啤酒是僅次于水和茶的三大飲料，同時也是目前世界上消費量最大的酒精飲料。是用含有淀粉的谷類釀造而成的，多數(shù)添加啤酒花來調(diào)味。本次設(shè)計是對年產(chǎn)20萬噸淡色啤酒廠糖化車間糖化鍋設(shè)計。主要包括啤酒生產(chǎn)的工。槽水耗熱量、麥汁煮沸耗熱量、糖化一次總耗熱量、糖化一次耗用蒸汽量、蒸汽單耗），

　　

【正文】 每次糖化熱麥汁成 品量（ m3/次） 有效容積 （ m3） YP14 10 圓柱形鍋身、平形夾套式加熱底 14 10 23 圓柱形鍋身、球形夾套式加熱底 23 32 圓柱形鍋身、環(huán)管式加熱裝置 32 30 矩形鍋身、“ V”形加熱底 30 JJV50 39 矩形鍋身、“ V”形加熱底 50 39 JYZ50 37 圓柱形鍋身、錐形底 50 37 JYV50 39 圓柱形鍋身、“ V”形加熱底 50 39 JYH50 40 圓柱形鍋身、環(huán)管式加熱裝置 50 40 北京理工大學(xué)珠海學(xué)院 2020級本科生課程設(shè)計 23 JYZ90 73 圓柱形鍋身、錐形夾套式加熱底 90 73 根據(jù)實際情況，本設(shè)計采用 JYV型糖化鍋 糖化鍋尺寸計算 1. 糊化鍋糊化醪量根據(jù)前面物料計算可得： 根據(jù)工藝設(shè)計糊化鍋中糊化醪煮沸時每小時蒸發(fā) 5%的水分，第一次煮沸 30min 則蒸發(fā)量＝ 5%30 247。 60＝ 第一次煮沸后糊化醪量＝ － ＝ 糖化醪量＝ 第一次煮沸后糖化鍋中醪液量為： ＋ ＝ 查《發(fā)酵工廠工藝設(shè)計概論》得糖化醪相對密度為 則糖化鍋有效容積＝ 1000 ＝ 179。 取糖化鍋充滿系數(shù)為 ， 則糖化鍋的總?cè)莘e＝ 247。 ＝ 179。 根據(jù)工藝設(shè)計每糖化一次用兩個糖化鍋 則每個糖化鍋 V 有效 ＝ 247。 2＝ 179。 V 總 ＝ 247。 2＝ 179。 本設(shè)計采用平底糖化鍋，上封頭采用 120176。 錐形封頭。取糖化鍋 直 徑 與 高比為 2： 1 由 V 有效 ＝ 42HD? 得 D＝ 圓取整 D＝ 5000mm， H＝ 2500mm 升氣管面積為液料面積 1/40，則升氣管直徑 d＝ 圓整取 d＝ 800mm 攪拌器設(shè)計 攪拌器設(shè)計采用近似折葉槳式攪拌器 根據(jù)設(shè)計要求 d/D0＝ 2/3 其中 d 為 攪拌器直徑 ， D0為 糖化鍋直徑 。 則 d＝ ＝ 3300mm 雷諾準(zhǔn)數(shù) 北京理工大學(xué)珠海學(xué)院 2020級本科生課程設(shè)計 24 Rem=ρnd2/μ 其中 d 為 攪拌器攪拌葉直徑 ， n 為 攪拌器轉(zhuǎn)速 ， ρ 為 醪液密度 ， μ 為 液體絕對粘度 。 本設(shè)計攪拌器轉(zhuǎn)速取 n＝ 20r/min＝ ， 查《啤酒工業(yè)手冊》下 γ ＝ 1064kg/m179。 設(shè)攪拌器寬 b=，鍋內(nèi)液柱高 H 液 =， 設(shè)攪拌器折角 θ=60 Rem=ρnd2/μ= 91 95 93 1 10 422 ?? ??? ??? nd 42 ????????????? ?????????? DbDdDbP =+4 ?????? ?????? ?7 4 ?????? = 計算 Q、 K、 A （假設(shè)加熱用 P=（絕）飽和蒸汽加熱。） 依熱量衡算部分?jǐn)?shù)據(jù)，在雙醪二次煮出糖化法中，最大傳熱是在第二次煮沸前混合醪由 63℃ 升溫至 70℃ ，所需熱量為 Q3＝ G 混合 C 混合 （ 70－ 63）＝ 3. 687 ＝ Q＝ G 混合 C 混合 （ 70－ 63） 560 ＝ kJ 加熱面材料取不銹鋼板 δ=8mm， λ 不銹鋼 =（ mK） 總傳熱系數(shù)，由于不銹鋼板的導(dǎo)熱系數(shù)很小，所以 α1和 α2可忽略不計，因此 ]/[21 75 11 2 ）（壁KmWK ?????? 考慮實際熱效率比理論 K 值降低 20% 即 K 實 =2175=1740W/（ m2K ） 傳熱面積： ℃）（）（（均 7012763127 )70127()63127 ??? ????? Int A＝ Q/K 實 △ t 均 ＝ m178。 則 ? ? ?Si nDHBANp Dbpmmm?????????????? ???? ?????? ? = 北京理工大學(xué)珠海學(xué)院 2020級本科生課程設(shè)計 25 kWdnNN P 5353 ?????? ?軸 kWNKKN 5 ??????? ?軸電 其中， H 為 液層高度 ， η為 傳動機(jī)構(gòu)總效率，取 ， K 為 電機(jī)功率儲備系數(shù) ，取 ，K1為 攪拌阻力系數(shù) ，取 。 糖化鍋排醪管徑（至濾過槽） 查《 化 工原理》上 P20 表 1— 1 水及低粘度液體（ 1 105～ 1 106Pa）流速范圍為 ～則 0 0/24 2 ??? ssmD? D＝ 圓整取 D＝ 210mm 糖化醪出口管徑 至糊化鍋的醪液量為： 9 4 9 0 . 3 7 ?? 取醪液密度為 1064kg/m3醪液流速為μ＝ V＝ m? 32 ???? D＝ 圓整取 D＝ 120mm 糖化鍋進(jìn)水管徑 糖化鍋中一次加水量為： ＝ 加水時間 20min 自來水流速μ＝ V＝ ＝ 北京理工大學(xué)珠海學(xué)院 2020級本科生課程設(shè)計 26 32 2 0 0/ mssmD ???? D＝ m 圓整取 D＝ 210mm 根據(jù)實際計算，本設(shè)計選取 JYV5045 型糖化鍋，主要的技術(shù)參數(shù)為 表 5— 2JYV5045 型糖化鍋技術(shù)參數(shù) 表 糖化鍋鍋體設(shè)計及強(qiáng)度計算 鍋體結(jié)構(gòu)設(shè)計 糖化鍋鍋身采用不銹鋼材料 1Cr18Ni9Ti 鍋底采用紫銅板鍋低夾套采用不銹鋼 1Cr18Ni9Ti 鍋內(nèi)最高工作壓力 P 最高工作壓力 ＝ P0＋ρ gh ， h 為鍋內(nèi)液面高度 P 最高工作壓力 ＝ 105＋ 1064 ＝ 105 鍋身壁厚的計算及強(qiáng)度校核 鍋身采用不銹鋼材料 1Cr18Ni9Ti 查《化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)》 P299附表 5 ? b＝ 520MP ， ? s＝ 206MP 查《化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)》 P91 得鋼材的安全系數(shù)ｎ b≥ ｎ s≥ 型號 JYV5045 型號 JYV5045 全容積（ m3） 56 鍋體高度（ mm） 2500 有效容積（ m3） 45 攪拌器：直徑（ mm） 3300 加熱面積 41 攪拌器：轉(zhuǎn)速（ r/min） 20 工作溫度： 加熱底（℃） 167 電動機(jī)：功率（ kW） 工作壓力：鍋內(nèi)（ MPa） 常壓 電動機(jī)：轉(zhuǎn)速（ r/min） 工作壓力：加熱底（ MPa） 設(shè)備質(zhì)量（ kg） 13700 鍋身直徑（ mm） 5000 外型尺寸（直徑高度，不含排氣筒）（ mm） 52008250 北京理工大學(xué)珠海學(xué)院 2020級本科生課程設(shè)計 27 則 [? ]t＝? b/ｎ b＝ 173MP ＝? s/ｎ s＝ 137MP 取二者中較小者 所以 [δ ]t＝ 137MP 查《化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)》 P92 焊接接頭系數(shù) φ＝ 則 mmPP c D iS te 2 3 72 4 4 0 01 2 ][2 ???? ???? ?? 則 Sn＝ Se＋ C1＋ C2＝ C1＝ C2＝ 0 查《化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)》 P95 圓整取 Sn＝ 12mm 水壓實驗 ? T＝ SeSeDiPT 2 )( ? ＝ )( ? ???? ＝ s＝ 206＝ ＞ 滿足設(shè)計強(qiáng)度要求 錐形封頭采用與鍋身同一規(guī)格設(shè)計。 北京理工大學(xué)珠海學(xué)院 2020級本科生課程設(shè)計 28 設(shè)計總結(jié) 本次進(jìn)行的年產(chǎn) 20 萬噸 淡色啤酒廠糖化車間糖化鍋設(shè)計 ，經(jīng)前文計算 最終確定為糖化車間需安裝兩個糖化鍋， 糖化鍋的型號 選取 目前啤酒制造工業(yè)所應(yīng)用的 JYV5045 型糖化鍋，主要的技術(shù)參數(shù)為 表 6— 1 選用糖化鍋參數(shù)表 啤酒的糖化技術(shù)現(xiàn)在已經(jīng)很成熟，但是在實際生產(chǎn)中，啤酒的質(zhì)量不僅和設(shè)備的選型有關(guān)，最主要的還是工藝控制以及原料質(zhì)量。工藝控制很多都是根據(jù)長期的生產(chǎn)經(jīng)驗而來，我國在這方面做的還不夠。 我國目前已經(jīng)成為世界啤酒生產(chǎn)第二大國，我國的啤酒消費市場巨大，啤酒工業(yè)發(fā)展迅猛，前景很好。但是落后的工藝以及稀少的品種嚴(yán)重制約了我國啤酒工業(yè)的發(fā)展。因此，更新設(shè)備、改進(jìn)生產(chǎn)技術(shù)，完善 生產(chǎn)工藝，將成為我國啤酒工業(yè)需要重點解決的問題。 型號 JYV5045 型號 JYV5045 全容積（ m3） 56 鍋體高度（ mm） 2500 有效容積（ m3） 45 攪拌器：直徑（ mm） 轉(zhuǎn)速（ r/min） 3300 加熱面積 41 20 工作溫度： 加熱底（℃） 167 電動機(jī)：功率（ kW） 轉(zhuǎn)速 工作壓力：鍋內(nèi)（ MPa） 加熱底（ MPa） 常壓 設(shè)備質(zhì)量（ kg） 13700 鍋身直徑（ mm） 5000 外型尺寸（直徑高度，不含排 氣筒）（ mm） 52008250 北京理工大學(xué)珠海學(xué)院 2020級本科生課程設(shè)計 29 參考文獻(xiàn) [1] 管敦儀 ：《 啤酒工業(yè)手冊 》 .上、中、下 [M].北京：中國輕工業(yè)出版社， 1998 [2] 刁玉偉 ：《 化工機(jī)械設(shè)備設(shè)計基礎(chǔ) 》 [M].大連：大連理工大學(xué)出版社， [3] 姚玉英 ：《 化工原理 》 .上 [M].天津：天津大學(xué)出版社 ,2020 [4] 吳思方 ：《 生物工程工廠設(shè)計概論 》 [M].北京：中國輕工業(yè)出版社， [5] 鄭裕國：《 生物工程設(shè)備 》 [M].北京： 化學(xué) 工業(yè)出版社 [6]孟領(lǐng)綱、王志堅 ：《 啤酒糖化工藝 主要技術(shù)參數(shù)的確定 》 [J].江蘇食品與發(fā)酵 . 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