【正文】 7Mpa， φ=1δ=PDi/(2[σ]tφP)=3200/（2）=設(shè)計(jì)厚度δd=δ+C1+C2=++1= 圓整至5mm 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()/[3200+()]=(設(shè)計(jì)壓力)2：應(yīng)力校核 σ=P[Di+(δC)/2(δC)φ =[3200+()]/[2()=131MPa137MPa=[σ]t 則選擇5mm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：+=。產(chǎn)生最大靜壓強(qiáng)： P靜=ρgh=1032=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[9]。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]) =3200/(2)=δd=δ+C1+C2=1++= 圓整至5mm錐體部分：δ=fPDi/(2[σ]) =3200(2)=δd=δ+ C1 + C2=++1= 圓整至4mm錐體厚度取兩者最大值，即5mm。 錐形封頭的強(qiáng)度校核同理，和上面的方法類似，可對(duì)錐形封頭的強(qiáng)度進(jìn)行校核，經(jīng)校核，滿足要求。 封頭的剛度校核容器和風(fēng)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=2mm。設(shè)計(jì)中橢圓封頭厚度、筒體厚度、錐形封頭厚度均大于2mm因此，符合要求。 部分附件設(shè)計(jì)選型 正壓保護(hù)閥發(fā)酵罐內(nèi)壓力升高時(shí)，會(huì)發(fā)生危險(xiǎn)，因此，必須安裝正壓保護(hù)閥。空罐的壓力變化特別明顯，罐容越大，危險(xiǎn)性越大。正壓保護(hù)閥安裝在錐形罐的頂部。 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。 CIP清洗裝置發(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。本設(shè)計(jì)采用最后一種。 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。 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。 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。 最低液位和最高液位探頭為保證進(jìn)液時(shí)不超過(guò)最高液位，出罐時(shí)能終止液體流出，在發(fā)酵罐上下兩部位均安裝相應(yīng)探頭，同時(shí)與計(jì)算機(jī)相連接，事先自動(dòng)化管理。 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。 洗滌液接管選用鋼管型號(hào)為：Dg80YB80470（無(wú)縫耐酸） 相應(yīng)法蘭：Pg6Dg100HG501058。 CO2回收壓縮空氣接管選用鋼管型號(hào)為：Dg80YB80470（無(wú)縫耐酸） 相應(yīng)法蘭：Pg6Dg100HG501058. 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 出酒管選用鋼管型號(hào)為：Dg100YB23170（無(wú)縫耐酸） 相應(yīng)法蘭：Pg6Dg100HG501058 支座支座的選擇要根據(jù)罐的重量以及支座來(lái)進(jìn)行，罐的重量=表面積厚度密度=（5+256+5）=6719kg酒的重量為:901000=95850kg總重為 95850+6719=102569kg 102569=1005176N選JB/T472592，耳座B8,長(zhǎng)臂，帶墊板，允許載荷250KN，一共6個(gè) 開孔與補(bǔ)強(qiáng)的設(shè)計(jì)容器開孔后承載面積減小時(shí)整體強(qiáng)度削弱，同時(shí)由于開孔使器壁材料的連續(xù)性被破壞，在開孔處產(chǎn)生較大的附加應(yīng)力，結(jié)果使開孔附近的局部應(yīng)力達(dá)到很大數(shù)值，產(chǎn)生應(yīng)力集中，對(duì)容器的安全操作帶來(lái)隱患，故應(yīng)采取合理的開孔補(bǔ)強(qiáng)措施，由于本設(shè)計(jì)重點(diǎn)設(shè)備發(fā)酵罐上開孔較多，加上開孔與補(bǔ)強(qiáng)計(jì)算復(fù)雜，故將對(duì)具有代表性的上封頭開孔補(bǔ)強(qiáng)進(jìn)行論證，其它開孔補(bǔ)強(qiáng)省略計(jì)算過(guò)程。壓力容器開孔補(bǔ)強(qiáng)方法有多種，本設(shè)計(jì)采用國(guó)際上工程設(shè)計(jì)中最常用且為我國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB150所采用的等面積法進(jìn)行計(jì)算。上封頭設(shè)計(jì)開孔為一直徑為500mm的人孔，補(bǔ)強(qiáng)類型采用補(bǔ)強(qiáng)圈[10]。 開孔削弱的截面積A的計(jì)算A=d+2式中 d—開孔直徑——橢圓封頭的計(jì)算厚度——接管有效厚度Fr—強(qiáng)度削弱系數(shù)，等于設(shè)計(jì)溫度下接管材料與殼體材料許用應(yīng)力之比，本設(shè)計(jì)采用相同的材料，故fr=1。故A=5006+24（11）=3000mm2 有效補(bǔ)強(qiáng)范圍的確定有效補(bǔ)強(qiáng)寬度BB=（2d,d+2）max式中B—有效補(bǔ)強(qiáng)寬度——?dú)んw開孔的名義厚度——接管名義厚度故B=（2500，500+26+24）max=（1000,520）=1000mm有效補(bǔ)強(qiáng)寬度：外則有效高度h1=（）min內(nèi)則有效高度h2=()min取接管實(shí)際外伸高度為50mm，接管實(shí)際內(nèi)伸高度為0mm。故h1=（）min=45mmh2=()min=0有效補(bǔ)強(qiáng)范圍內(nèi)補(bǔ)強(qiáng)面積Ae的計(jì)算Ae=A1+A2+A3式中A1——封頭有效厚度減去承受設(shè)計(jì)壓力所需計(jì)算厚度之外的多余面積。A1=（Bd）（）2——?dú)んw開孔處有效厚度A2——接管有效厚度減去承受設(shè)計(jì)壓力所需計(jì)算厚度之外的多余面積A2=2h1——接管有效厚度——接管計(jì)算厚度C2——腐蝕裕量A3——焊縫金屬截面積，取100mm2故A1=（1000500）（）24（）（11）=1085mm2A2=245（）1+20（41）1=171mm2補(bǔ)強(qiáng)圈厚度的確定： 式中——補(bǔ)強(qiáng)圈厚度A4——有效補(bǔ)強(qiáng)范圍內(nèi)另加的補(bǔ)強(qiáng)面積D2——補(bǔ)強(qiáng)圈外徑D1——補(bǔ)強(qiáng)圈內(nèi)徑由于要求A4AAe,故A430001356=1644mm2，取A4=2000mm2，D2取760mm，D1取和人孔直徑相同，為500mm。所以c=2000/(760500)=，取8mm。 標(biāo)準(zhǔn)補(bǔ)強(qiáng)圈的選用由計(jì)算結(jié)果查《補(bǔ)強(qiáng)圈尺寸系列表》，選取接管公稱直徑為450mm的接管，由于B型坡口的補(bǔ)強(qiáng)圈適用于中低壓及內(nèi)部有腐蝕且殼體為內(nèi)坡口的非全焊透結(jié)構(gòu)，和本設(shè)計(jì)相符，故采用B型坡口，材質(zhì)選用和發(fā)酵罐相同的材質(zhì)，為0Cr18Ni9。故選用的補(bǔ)強(qiáng)圈可標(biāo)記為：補(bǔ)強(qiáng)圈DN4508B0Cr18Ni9 JB/T47362002第9章 啤酒的三廢處理啤酒生產(chǎn)過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生一系列的副產(chǎn)品和廢棄物，主要有以下幾種：(1)廢水及其攜帶物（2）麥芽及酒花糟（3）凝固物（4）廢酵母（5）廢棄硅藻土（6）殘余商標(biāo)（7）碎瓶（8）原料的灰塵（9）殘余包裝材料（10）糖化氣味（11）蒸汽房設(shè)備的廢氣（12）發(fā)酵產(chǎn)生的二氧化碳。本章重點(diǎn)介紹具有代表性的廢水，廢渣，廢氣的處理。 廢水的處理廢水中含有許多能被微生物分解的物質(zhì)，但微生物分解時(shí)需要氧氣，因此，我們可以往水中通入空氣來(lái)處理和凈化廢水。如果不通風(fēng)，廢水則被腐爛細(xì)菌慢慢分解，這時(shí)同福哦水解作用首先會(huì)產(chǎn)生有機(jī)酸，然后通過(guò)甲烷化產(chǎn)生沼氣，沼氣能夠燃燒，因而我們又可通過(guò)厭氧方式處理廢水。在實(shí)際生產(chǎn)中，有氧處理比厭氧處理要簡(jiǎn)單，成本低，因而得到廣泛應(yīng)用，本設(shè)計(jì)采用有氧處理方式。 廢水有氧處理設(shè)備具體來(lái)說(shuō)本設(shè)計(jì)采用帶有固定生物淤泥的反應(yīng)器，在這種反應(yīng)器中生物淤泥又不斷同廢水接觸，同時(shí)有氧氣通入。其典型代表是旋轉(zhuǎn)葉片式發(fā)酵器[15]。這時(shí)一個(gè)水平軸上裝有間隔廢水，表面粗糙，直徑為23m的大型塑料葉片。它的40%浸在廢水中，同時(shí)進(jìn)行緩慢的機(jī)械運(yùn)動(dòng)，這些葉片上滿是需氧微生物，慢慢分解廢水。 廢渣處理在啤酒廠的生產(chǎn)中會(huì)產(chǎn)生下列廢渣：（1）麥芽和酒花糟，（2）廢酵母，（3）熱凝固物，（4）硅藻土（5）冷凝固物，（6）標(biāo)簽紙等，本設(shè)計(jì)在此論述具有代表性的廢酵母和硅藻土泥及麥糟的處理。 廢酵母的處理大量使用的酵母成為廢酵母，屬于耗氧量大的生物，因此，酵母絕對(duì)不能進(jìn)入廢水，否則很快會(huì)變成腐爛物。最好的處理辦法是將蛋白質(zhì)和維生素含量豐富的酵母作為飼料出售。但為了能夠保存，必須立即蒸一下，否則它會(huì)在動(dòng)物的胃里發(fā)酵，造成胃絞疼。此外，這些酵母很快會(huì)自溶，并產(chǎn)生不舒服的氣體。作為飼料使用時(shí)，這酵母須進(jìn)行干燥處理，并作為混合飼料添加。 硅藻土泥的處理考慮到使用后的硅藻土含有較高量的酵母，因而富含氮源，是極具有價(jià)值的土壤和植物營(yíng)養(yǎng)素。故可先將硅藻土泥進(jìn)行壓榨，使其含水降至50%以下，達(dá)到疏松狀態(tài)，然后與其它農(nóng)業(yè)肥料一起撒到田間。 麥糟的處理麥糟又稱酒糟，是啤酒廠最主要的副產(chǎn)物，約占啤酒生產(chǎn)量的四分之一，隨著人們對(duì)環(huán)境保護(hù)的日益重視，麥糟的綜合利用領(lǐng)域也不斷擴(kuò)大。本設(shè)計(jì)從節(jié)約能源，保護(hù)環(huán)境的角度出發(fā)，將酒糟加工成燃料進(jìn)行綜合利用。方法是將含水量約80%的酒糟打入連續(xù)帶式壓濾機(jī)進(jìn)行預(yù)脫水處理，脫水后的麥糟含水量低于60%，然后送至中間緩沖罐，預(yù)脫水后的麥糟具有很強(qiáng)的生物穩(wěn)定性，可以貯存較長(zhǎng)的時(shí)間，能為鍋爐水后的麥糟具有很強(qiáng)的生物穩(wěn)定性，可以貯存較長(zhǎng)時(shí)間，能為鍋爐提供足夠的燃料。過(guò)濾出的水可以利用厭氧方式處理，達(dá)到環(huán)保要求后排放或回收利用，一般情況下，鍋爐通過(guò)燃燒麥糟產(chǎn)生的蒸汽量是啤酒廠所需蒸汽量的60%，從而可以節(jié)約很大一部分能源，麥糟燃燒后產(chǎn)生灰燼可以作為肥料，通常燃燒產(chǎn)生的廢氣不經(jīng)過(guò)凈化處理即可以滿足排放標(biāo)準(zhǔn)[16]。 廢氣處理在糖化過(guò)程中，麥汁煮沸時(shí)會(huì)帶出大量蒸汽，蒸汽帶出的水中含有揮發(fā)性的麥汁和酒花成分，因此打出買知識(shí)人們能夠在周圍聞到氣味，這點(diǎn)可看作氣味污染，使用煮沸鍋蒸汽冷凝器，可以在很大程度上降低這一危害，使用二次蒸汽壓縮機(jī)則可以完全避免這一種氣味污染。使用燃燒設(shè)備時(shí)，可以通過(guò)選擇適當(dāng)燃料來(lái)保證煙氣中有害物質(zhì)的含量不超過(guò)規(guī)定的污染界限值，例如使用天然氣和燃油作燃料特別有利于降低廢氣污染。在發(fā)酵過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量的二氧化碳，若將二氧化碳直接排到大氣中會(huì)污染環(huán)境，尤其是在溫室效應(yīng)日益明顯的今天，回收二氧化碳顯得尤為重要。二氧化碳的回收可采用液態(tài)法回收工藝，預(yù)提要經(jīng)過(guò)洗滌、凈化、壓縮、干燥、冷卻、液化等過(guò)程?；厥盏亩趸伎蛇M(jìn)行綜合利用，主要有以下幾個(gè)方面：（1）制備稀釋用水。利用二氧化碳置換作用，制備脫氧水，作為高濃度釀造稀釋用水。（2）二氧化碳洗滌。在啤酒發(fā)酵后期，在發(fā)酵罐的底部通入二氧化碳，洗滌啤酒，借以驅(qū)除酒液中的雙乙酰，硫化物，醛類揮發(fā)物雜質(zhì)，可以加速啤酒的成熟，縮短貯酒期。（3）二氧化碳背壓。在貯酒、濾酒、灌裝時(shí)，用二氧化碳背壓，驅(qū)除設(shè)備、容器空間存留的空氣，減少啤酒與氧氣的接觸?？梢蕴岣咂【频娘L(fēng)味穩(wěn)定性和啤酒質(zhì)量。另外，當(dāng)回收的二氧化碳在本廠利用有余時(shí)，可制成液體二氧化碳裝入鋼瓶，對(duì)外銷售，用來(lái)制汽水技以及其它的清涼飲料。結(jié) 論緊張而又充實(shí)的畢業(yè)設(shè)計(jì)工作結(jié)束了。在本次設(shè)計(jì)中，我們以專業(yè)理論知識(shí)基礎(chǔ)，以生產(chǎn)實(shí)習(xí)為依據(jù)，查閱了大量相關(guān)資料，并在指導(dǎo)教師的悉心指導(dǎo)下順利的完成了此次設(shè)計(jì)。通過(guò)對(duì)設(shè)計(jì)重點(diǎn)的把握和難點(diǎn)的解決，使我們的專業(yè)知識(shí)得以進(jìn)一步提高。采用一罐法高溫發(fā)酵是本設(shè)計(jì)的一大亮點(diǎn)；此外，采用雙醪浸出糖化法制備麥汁，符合本廠設(shè)計(jì)的實(shí)際情況，經(jīng)濟(jì)效益較好，也是本設(shè)計(jì)的突出特點(diǎn)。通過(guò)親自動(dòng)手設(shè)計(jì)，不僅使我們對(duì)專業(yè)知識(shí)的理解更加深入、系統(tǒng)，也使自己的專業(yè)水平有了大幅提高。更重要的是，讓我們更加深刻地認(rèn)識(shí)到理論聯(lián)系實(shí)際的重要性，并為以后的學(xué)習(xí)和工作奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。參考文獻(xiàn)[1] 顧國(guó)賢，：中國(guó)輕工業(yè)出版社，2007，1517.[2] 紀(jì)偉光，申德超，[J].農(nóng)機(jī)化研究,2009,12(1):5153.[3] 周天,李崎,[J].食品科學(xué),2008,35（4）：8190.[4] 李超，劉東品，[J].釀酒科技，2009，4（2）：8790[5] 哈爾濱啤酒有限公司,[R]，釀酒,2008,19(4):1113.[6] [G]，國(guó)外塑料，2008，9（1）：5670.[7] 啤酒工藝實(shí)用技術(shù)/（德）孔譯（Kunze，w）著；：中國(guó)輕工業(yè)出版社，1998.[8] ：中國(guó)輕工業(yè)出版社，2007，6274.[9] ：化學(xué)工業(yè)出版社，2007，89160.[10] 鄭津洋，董其伍，桑芝富。：化學(xué)工業(yè)出版社，2004.[11] 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