【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(xiàng)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(jì)淡季：10 旺季：1010 冷間維護(hù)結(jié)構(gòu)的耗冷量＝PF P－維護(hù)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(hù)結(jié)果面積，冷卻長(zhǎng)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(yàn)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(bǔ)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(xiàng)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(fēng)換氣耗冷1010管路耗冷淡季：10 旺季：1010總計(jì)淡季：10 旺季：10105 發(fā)酵罐的設(shè)計(jì) 發(fā)酵罐數(shù)量的確定本設(shè)計(jì)采用錐底圓柱形發(fā)酵罐，目前國(guó)內(nèi)幾乎所有的廠家都用這種發(fā)酵罐。發(fā)酵罐的個(gè)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(jì)算）A每個(gè)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(jìn)1個(gè)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(gè)） 發(fā)酵罐的基本尺寸 容積，4鍋進(jìn)一個(gè)發(fā)酵罐，則有效容積V=4=，以便為泡沫提供預(yù)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(jìn)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(dǎo)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(jià)格較高，聚苯胺樹(shù)脂價(jià)格較便宜，可現(xiàn)場(chǎng)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(jià)格低廉，使用厚度為2025cm為宜，結(jié)合本設(shè)計(jì)實(shí)際情況，綜合考慮選價(jià)格中等的聚酰胺樹(shù)脂作為保溫材料。保溫材料外部設(shè)防護(hù)層，采用瓦楞型板材，罐體采用型號(hào)為0Cr18Ni9的不銹鋼。 橢圓封頭的設(shè)計(jì)常見(jiàn)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(jì)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(jì)采用橢圓形封頭。 設(shè)計(jì)參數(shù)的確定1設(shè)計(jì)壓力P設(shè)計(jì)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(jì)溫度一起作為設(shè)計(jì)載荷條件，其值不得低于工作壓力。本設(shè)計(jì)發(fā)酵罐上裝有安全閥，考慮到安全閥開(kāi)啟動(dòng)作的滯后，容器不能及時(shí)泄壓，設(shè)計(jì)壓力P不能低于安全閥的開(kāi)啟壓力。本設(shè)計(jì)采用一罐法發(fā)酵工藝發(fā)酵。則設(shè)計(jì)壓力P氣==2設(shè)計(jì)溫度設(shè)計(jì)溫度是指容器在正常工作情況下，在相應(yīng)的設(shè)計(jì)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(jì)發(fā)酵罐最高的工作溫度為16℃，為安全起見(jiàn)，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(jì)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(qiáng)度。本設(shè)計(jì)選用的材料為不銹鋼0Cr18Ni9型號(hào)，查表知其許用應(yīng)力為137Mpa。4焊接接頭系數(shù)通過(guò)焊接制成的容器，其焊縫的強(qiáng)度比較薄弱，為了補(bǔ)償焊接時(shí)可能出現(xiàn)的焊接缺陷對(duì)容器強(qiáng)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(shí)材料強(qiáng)度的削弱程度，本設(shè)計(jì)采用焊接方式為雙面焊接，全部無(wú)損探傷，故焊接系數(shù)為1。5厚度附加量按公式計(jì)算得到的容器厚度，不僅要滿足強(qiáng)度和剛度要求，而且還要根據(jù)實(shí)際情況加入一定的厚度附加量C。C=C1+C2式中 C1——厚度負(fù)偏差，C2——腐蝕裕量本設(shè)計(jì)取C1=，C2=1mm，故C=。 橢圓封頭厚度的計(jì)算 式中： ——計(jì)算厚度 K—形狀系數(shù)，此處選標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭，故為1。 ——設(shè)計(jì)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(jì)厚度d=+C=+=，圓整至5mm。即名義厚度n=5mm。%Di，%Di=4799%=n=5mm，（注：為簡(jiǎn)化計(jì)算，取加工減薄量為0），圓整至8mm。 橢圓封頭強(qiáng)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(jì)壓力)故壓力校核符合要求。2：應(yīng)力校核: 式中P—試驗(yàn)壓力，本處取設(shè)計(jì)壓力[Pc]——試驗(yàn)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(jì) 筒體厚度的計(jì)算式中 Pc—筒體的計(jì)算壓力，本處取計(jì)算壓力等于設(shè)計(jì)壓力——筒體的計(jì)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(qiáng)P=gh=1047=則筒體設(shè)計(jì)壓力P=（+）=。又[σ]t=137Mpa， φ=1δ=PDi/(2[σ]tφP)= 5260/（2）=設(shè)計(jì)厚度δd=δ+C1+C2=++1= 圓整至9 mm 筒體強(qiáng)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(jì)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(jì) 錐形封頭厚度的計(jì)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(qiáng)： P靜=ρgh=1047 pa= MPa設(shè)計(jì)壓力P=（+）=當(dāng)а/2≥30176。時(shí)，往往采用帶折邊的錐形封頭，標(biāo)準(zhǔn)的折邊錐形封頭r=，由于本次設(shè)計(jì)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(cè)查的K=。由于封頭過(guò)渡部分與錐體部分受力情況不同，因此，兩部分的厚度計(jì)算公式也不相同。過(guò)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(qiáng)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(jì)壓力)故壓力校核符合要求。2：應(yīng)力校核: 式中P—試驗(yàn)壓力，本處取設(shè)計(jì)壓力P——試驗(yàn)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(yùn)輸和安裝過(guò)程中得剛度要求。同時(shí)，根據(jù)工程經(jīng)驗(yàn)確定其值。不包括腐蝕余量。設(shè)計(jì)中采用得材料為不銹鋼，最小厚度δmin=6mm。設(shè)計(jì)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(jì)選型 真空閥大罐對(duì)真空很敏感，較小的負(fù)壓就會(huì)導(dǎo)致其外形的改變，負(fù)壓造成的危險(xiǎn)遠(yuǎn)比大罐超壓要大，即使溫度只有很小的變化，也會(huì)造成較大的氣體體積的變化。此處真空閥選擇型號(hào)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(jiǎn)稱。其定義為：不用拆開(kāi)或移動(dòng)裝置，即可用高溫、高濃度的洗凈液，對(duì)裝置加以強(qiáng)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(duì)罐進(jìn)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(fèi)用低、操作方便等優(yōu)點(diǎn)。因此，本設(shè)計(jì)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(guò)程中，需要進(jìn)行準(zhǔn)確的溫度控制和精確的溫度測(cè)量，由于在這期間內(nèi)會(huì)出現(xiàn)強(qiáng)烈的對(duì)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(jì)算機(jī)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制?？蛇x擇此型號(hào)的溫度傳感器：P10A31S441000350P10A31S441000350Pt1000A級(jí)－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(guò)壓差變送器，可將壓力信號(hào)轉(zhuǎn)換為液位高度，通過(guò)計(jì)算機(jī)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(jì)算機(jī)。 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(jì)采用壓力傳感器與計(jì)算機(jī)采集數(shù)據(jù)，隨時(shí)檢查正壓、負(fù)壓保護(hù)閥是否正常。SMC 牌的G461502MC壓力傳感器。 人孔由于本設(shè)計(jì)的重點(diǎn)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(jiǎn)單，轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)所占空間較小，如布置在水平位置，開(kāi)啟時(shí)較為費(fèi)力，綜合考慮，本設(shè)計(jì)選用吊蓋式人孔。公稱直徑選為500mm。 視鏡因?yàn)橐曠R要裝在封頭上，取視鏡Dg150YHS480785。補(bǔ)強(qiáng)圈Dg500JB12073，S補(bǔ)=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(jìn)出口，即麥汁和酵母的入口和出酒口。其管徑可通過(guò)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(shí)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(jìn)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(hào)為Dg100YB23170（無(wú)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(jì)一個(gè)液體進(jìn)出口，以減少染菌幾率和安全性。罐頂主要是洗滌液進(jìn)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(hào)及法蘭，即為：Dg100YB23170（無(wú)縫耐酸）的鋼管和Pg6Dg100HG501058的法蘭。 冷卻劑進(jìn)出接管選用鋼管型號(hào)為：Dg80 HG501058（無(wú)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(gè)液氣雙重出口，故在此選用同洗滌管一樣型號(hào)的鋼管和法蘭。選用鋼管型號(hào)為：Dg80 YB97967（無(wú)縫耐酸） 相應(yīng)法蘭：Pg6Dg100HG501058圖1所示，通常CO2的收集是通過(guò)建立一個(gè)管路和閥門(mén)系統(tǒng)，用CO2收集總管線連接各個(gè)發(fā)酵罐頂端。在開(kāi)始收集之前，從發(fā)酵罐頂端的混合