【正文】 淡季：104＝10kJ 旺季：108＝10kJ年耗冷量：101920＝10kJ 工藝段耗冷量總表項目日耗冷量 kJ/日年耗冷量 kJ/年麥汁冷卻淡季：10 旺季：1010發(fā)酵冷卻淡季：10 旺季：1010降溫期冷卻淡季：10 旺季：1010酵母培養(yǎng)10錐行罐損失淡季：10 旺季：1010濾酒冷卻淡季：10 旺季：1010總計淡季：10 旺季：1010 冷間維護結(jié)構(gòu)的耗冷量＝PF P－維護結(jié)構(gòu)單位面積耗冷量，1012 kcal/h，取12 kcal/h 地板25 kcal/h，取4 kcal/h F維護結(jié)果面積，冷卻長30 m，寬18 m，高6 mQ＝12 ＝15552 kcal/h＝10 kJ/h日耗冷量：1555224＝373248 kcal/日＝10 kJ/日年耗冷量：373248320＝10 kcal/年＝10 kJ/年 操作耗冷量Q根據(jù)經(jīng)驗取Q＝3％Q日耗冷量：淡季：103％＝10 kJ 旺季：103％＝10 kJ年耗冷量：103％＝10 kJ 通氣換氣耗冷量冷間操作工人補充新鮮空氣引起的耗冷量＝20n△I＝20125＝500 kcal/h=10 kJ/h n工作人數(shù)，△I室內(nèi)外焓差，取25日耗冷量：510 kJ年耗冷量：510320 = 10 kJ換氣耗冷量＝av△I/24＝33018625/24＝10125 kcal/h＝10 kJ/h日耗冷量：10 kJ/日年耗冷量：10320 = 10 kJ/年Q＝Q＋Q日耗冷量：510＋10＝10 kJ/日年耗冷量：10＋10＝10 kJ/年 管路耗冷量Q設(shè)Q為各耗冷量的6％日耗冷量：淡季：（10＋10＋10＋10）6％＝10kJ/日 年耗冷量：（10＋10＋10＋10）6％ ＝10 kJ/年 總耗冷量表項目日耗冷量 kJ/日年耗冷量 kJ/年工藝耗冷淡季：10 旺季：1010冷間結(jié)構(gòu)耗冷1010操作耗冷淡季：10 旺季：1010通風換氣耗冷1010管路耗冷淡季：10 旺季：1010總計淡季：10 旺季：10105 發(fā)酵罐的設(shè)計 發(fā)酵罐數(shù)量的確定本設(shè)計采用錐底圓柱形發(fā)酵罐，目前國內(nèi)幾乎所有的廠家都用這種發(fā)酵罐。發(fā)酵罐的個數(shù)為：N=[(tn)/A]+4 式中：t發(fā)酵周期 N每天糖化的次數(shù)（按旺季計算）A每個發(fā)酵罐可以容納的麥汁的批次數(shù)4周轉(zhuǎn)量數(shù)根據(jù)工藝，規(guī)定4鍋麥汁進1個發(fā)酵罐，每天最大糖化次數(shù)為8次，啤酒生產(chǎn)周期為24天，則有N=[（248）/4]+4=52（個） 發(fā)酵罐的基本尺寸 容積，4鍋進一個發(fā)酵罐，則有效容積V=4=，以便為泡沫提供預留空間，則總?cè)莘eV總=,取479m3。 發(fā)酵罐的直徑徑高比一般以（1:3）（1:4）為宜，此處取H:D=4:1，圓錐底角一般為7075176。，這里選圓錐底角為74176。，則錐高：h=D/(2tanα/2),又V總==，代入相關(guān)數(shù)據(jù)得D=,H=21m，h= 發(fā)酵罐總高封頭高取h0=D/4,故h0=,H總=H+h0+h=++= 發(fā)酵罐的材料錐形發(fā)酵罐置于露天環(huán)境，要進行良好的保溫，以降低生產(chǎn)中的耗冷量，所用保溫材料要求熱導率低，密度小，吸水率低，不易燃燒。聚苯乙烯泡沫塑料式最佳絕緣材料，但價格較高，聚苯胺樹脂價格較便宜，可現(xiàn)場發(fā)泡噴涂，施工方便，但易燃。兩種材料的保溫厚度為1520cm，膨脹珍珠巖因易吸水，保溫性能要差一些，但價格低廉，使用厚度為2025cm為宜，結(jié)合本設(shè)計實際情況，綜合考慮選價格中等的聚酰胺樹脂作為保溫材料。保溫材料外部設(shè)防護層，采用瓦楞型板材，罐體采用型號為0Cr18Ni9的不銹鋼。 橢圓封頭的設(shè)計常見的上封頭有球冠形封頭、半球形封頭、蝶形封頭、橢圓形封頭，由于橢圓部分經(jīng)線曲率平滑連續(xù)，故封頭中盈利分布計較均勻，另外橢圓形封頭深度較半球形封頭小得多，易于沖壓成形，故本設(shè)計采用橢圓形封頭。 設(shè)計參數(shù)的確定1設(shè)計壓力P設(shè)計壓力是指發(fā)酵罐頂部的最高工作壓力，與相應(yīng)的設(shè)計溫度一起作為設(shè)計載荷條件，其值不得低于工作壓力。本設(shè)計發(fā)酵罐上裝有安全閥，考慮到安全閥開啟動作的滯后，容器不能及時泄壓，設(shè)計壓力P不能低于安全閥的開啟壓力。本設(shè)計采用一罐法發(fā)酵工藝發(fā)酵。則設(shè)計壓力P氣==2設(shè)計溫度設(shè)計溫度是指容器在正常工作情況下，在相應(yīng)的設(shè)計壓力下，設(shè)定的受壓元件的金屬溫度，它用于確定材料的許用應(yīng)力，本設(shè)計發(fā)酵罐最高的工作溫度為16℃，為安全起見，考慮到發(fā)酵罐有保溫和保冷措施，及一定的安全性。設(shè)計溫度取18℃。3許用應(yīng)力許用應(yīng)力是容器殼體、封頭等受壓元件的材料允許的最高強度。本設(shè)計選用的材料為不銹鋼0Cr18Ni9型號，查表知其許用應(yīng)力為137Mpa。4焊接接頭系數(shù)通過焊接制成的容器，其焊縫的強度比較薄弱，為了補償焊接時可能出現(xiàn)的焊接缺陷對容器強度的影響，引入了焊接接頭系數(shù)φ，它反映了由于焊接連接時材料強度的削弱程度，本設(shè)計采用焊接方式為雙面焊接，全部無損探傷，故焊接系數(shù)為1。5厚度附加量按公式計算得到的容器厚度，不僅要滿足強度和剛度要求，而且還要根據(jù)實際情況加入一定的厚度附加量C。C=C1+C2式中 C1——厚度負偏差，C2——腐蝕裕量本設(shè)計取C1=，C2=1mm，故C=。 橢圓封頭厚度的計算 式中： ——計算厚度 K—形狀系數(shù)，此處選標準橢圓形封頭，故為1。 ——設(shè)計溫度下材料的許用應(yīng)力，又由材料0Cr18Ni9查表得[σ]t=137MPa。 ——焊接接頭系數(shù)，=1.則 δ=14799/(2137) =設(shè)計厚度d=+C=+=，圓整至5mm。即名義厚度n=5mm。%Di，%Di=4799%=n=5mm，（注：為簡化計算，取加工減薄量為0），圓整至8mm。 橢圓封頭強度校核1：壓力校核最大允許工作壓力：[Pw]=式中——封頭的有效厚度=C==，故[Pw]= 21371(14799+)=Pc=(設(shè)計壓力)故壓力校核符合要求。2：應(yīng)力校核: 式中P—試驗壓力，本處取設(shè)計壓力[Pc]——試驗壓力下的許用應(yīng)力所以σ=(4799+)/(2)==137Mpa故應(yīng)力校核符合要求 圓柱筒體的設(shè)計 筒體厚度的計算式中 Pc—筒體的計算壓力，本處取計算壓力等于設(shè)計壓力——筒體的計算厚度，設(shè)錐底體積為V，則V=лD178。h/(322)=3. 14(322)=設(shè)圓柱筒體內(nèi)發(fā)酵液高度為h則=（D/2）2h得：h=發(fā)酵液產(chǎn)生的最大壓強P=gh=1047=則筒體設(shè)計壓力P=（+）=。又[σ]t=137Mpa， φ=1δ=PDi/(2[σ]tφP)= 5260/（2）=設(shè)計厚度δd=δ+C1+C2=++1= 圓整至9 mm 筒體強度校核1：壓力校核最大工作壓力：[Pw]=2[σ]tφ(δC)/[Di+(δC)] =21371()/[ 4799+()]=(設(shè)計壓力)2：應(yīng)力校核 σ=P[Di+(δC)/2(δC)φ =[4799+()]/[2()=121MPa137MPa=[σ]t 則選擇9 mm符合要求 錐形封頭的設(shè)計 錐形封頭厚度的計算錐底高度h=，則錐底的最大液柱高為：+= m產(chǎn)生最大靜壓強： P靜=ρgh=1047 pa= MPa設(shè)計壓力P=（+）=當а/2≥30176。時，往往采用帶折邊的錐形封頭，標準的折邊錐形封頭r=，由于本次設(shè)計為а/2=37176。＞30176。，采用帶折邊的錐形封頭。形狀系數(shù)K由常用壓力容器手冊查的K=。由于封頭過渡部分與錐體部分受力情況不同，因此，兩部分的厚度計算公式也不相同。過渡部分：δ=KPDi/(2[σ]) =4799/(2)=δd=δ+C1+C2=1++= 圓整至7mm錐體部分：δ=fPDi/(2[σ]) =4799(2)=δd=δ+ C1 + C2=++1= mm 圓整至6 mm錐體厚度取兩者最大值，即7 mm。 錐形封頭的強度校核1：壓力校核最大允許工作壓力：[Pw]=式中——封頭的有效厚度=C==，故[Pw]= 21371(5260+)= P= Mpa(設(shè)計壓力)故壓力校核符合要求。2：應(yīng)力校核: 式中P—試驗壓力，本處取設(shè)計壓力P——試驗壓力下的許用應(yīng)力所以σ=(5260+)/(2)==137Mpa故應(yīng)力校核符合要求 封頭的剛度校核容器和封頭的最小厚度主要考慮制造工藝要求以及運輸和安裝過程中得剛度要求。同時，根據(jù)工程經(jīng)驗確定其值。不包括腐蝕余量。設(shè)計中采用得材料為不銹鋼，最小厚度δmin=6mm。設(shè)計中橢圓封頭厚度、筒體厚度、錐形封頭厚度均大于6mm因此，符合要求。 部分附件設(shè)計選型 真空閥大罐對真空很敏感，較小的負壓就會導致其外形的改變，負壓造成的危險遠比大罐超壓要大，即使溫度只有很小的變化，也會造成較大的氣體體積的變化。此處真空閥選擇型號為FK48X，規(guī)格為DN50150MM。 CIP清洗裝置CIP為 clean in place（洗滌定位）或inplace cleaning（定位洗滌）的簡稱。其定義為：不用拆開或移動裝置，即可用高溫、高濃度的洗凈液，對裝置加以強力的作用，把與食品的接觸面洗凈的方法。發(fā)酵完畢后，通常要對罐進行清洗，沖洗噴頭與罐頂裝置相連接，保證灌頂和罐體都能很好地被清洗，大罐清洗裝置有下列三種：固定式洗球，旋轉(zhuǎn)式洗球和旋轉(zhuǎn)式噴射洗球。，故選擇固定式洗球即可滿足要求。固定洗球還具有工作壓力要求低、固定投資少、維修費用低、操作方便等優(yōu)點。因此，本設(shè)計選用GEA公司生產(chǎn)的G2一1型洗球，噴射直徑4一6米，工作流量34一40m3/hr。 溫度傳感器在主發(fā)酵過程中，需要進行準確的溫度控制和精確的溫度測量，由于在這期間內(nèi)會出現(xiàn)強烈的對流，形成溫差，因此，需要在罐的上部1/3處分別安裝溫度傳感器，并連接計算機，實現(xiàn)自動化控制?？蛇x擇此型號的溫度傳感器：P10A31S441000350P10A31S441000350Pt1000A級－50～200℃單只SUS3041000mm三線制鐵氟龍線裸線鍍錫 液位高度傳感器罐內(nèi)液位的檢查很重要，通過壓差變送器，可將壓力信號轉(zhuǎn)換為液位高度，通過計算機顯示出液位的高度。選用鎧裝液位變送器連接發(fā)酵罐和計算機。 壓力傳感器在發(fā)酵和貯酒中，必須監(jiān)控錐形罐的壓力，本設(shè)計采用壓力傳感器與計算機采集數(shù)據(jù)，隨時檢查正壓、負壓保護閥是否正常。SMC 牌的G461502MC壓力傳感器。 人孔由于本設(shè)計的重點設(shè)備發(fā)酵罐屬于內(nèi)壓容器，故應(yīng)選擇受壓人孔，受壓人孔有回轉(zhuǎn)蓋式，吊蓋式。吊蓋式人孔使用方便，墊片壓緊較好，而回轉(zhuǎn)蓋式人孔結(jié)構(gòu)簡單，轉(zhuǎn)動時所占空間較小，如布置在水平位置，開啟時較為費力，綜合考慮，本設(shè)計選用吊蓋式人孔。公稱直徑選為500mm。 視鏡因為視鏡要裝在封頭上，取視鏡Dg150YHS480785。補強圈Dg500JB12073，S補=150*10/（300163）= ，故取12mm。 麥汁、酵母及出酒管管徑的確定罐底為清酒進出口，即麥汁和酵母的入口和出酒口。其管徑可通過以下公式算得： d=式中 d為管道內(nèi)徑（mm） q為流體流量（m179。/h） 為流體的流速（m/s）根據(jù)啤酒廠生產(chǎn)實踐，q=50m179。/h比較合適，為2m/s故 d=故可圓整到d=100mm罐底最大壓力為 P靜=，故進麥汁管道的最低壓力為 P=（P靜+P氣）=（+）= Mpa根據(jù)壓力和公稱直徑可查得壁厚為5mm即可滿足要求。故此處選用的鋼管型號為Dg100YB23170（無縫耐酸） 相應(yīng)法蘭為Pg6Dg100HG501058 洗滌液接管錐形發(fā)酵罐只在錐底和罐頂各設(shè)計一個液體進出口，以減少染菌幾率和安全性。罐頂主要是洗滌液進入和氣體排出及控壓，為方便操作可選用同洗滌液接管相同的鋼管型號及法蘭，即為：Dg100YB23170（無縫耐酸）的鋼管和Pg6Dg100HG501058的法蘭。 冷卻劑進出接管選用鋼管型號為：Dg80 HG501058（無縫耐酸） 相應(yīng)法蘭：Pg6Dg80HG501058 CO2回收裝置發(fā)酵罐的灌頂出口是個液氣雙重出口，故在此選用同洗滌管一樣型號的鋼管和法蘭。選用鋼管型號為：Dg80 YB97967（無縫耐酸） 相應(yīng)法蘭：Pg6Dg100HG501058圖1所示，通常CO2的收集是通過建立一個管路和閥門系統(tǒng)，用CO2收集總管線連接各個發(fā)酵罐頂端。在開始收集之前，從發(fā)酵罐頂端的混合