【導讀】、全廠工藝論證；、重點陳建物料衡算、主體設備熱量、水量衡算；、重點車間主體設備選型設計計算及附屬設備設計選型；①、全廠工藝流程方框圖；②、主體設備裝配圖。、撰寫設計說明書一份；、生產原料：木薯；、生產安排：年生產320天；、廠址：廣西某地。、梁世中主編.生物工程設備[M].中國輕工業(yè)出版社.2021；、姚玉英主編.化工原理（上、下）[M].天津大學出版社.1999；、賈樹彪等主編.新編酒精工藝學[M].北京：化學工業(yè)出版社，、章克昌主編.酒精與蒸餾酒工藝學[M].北京：中國輕工業(yè)出版社，本次設計為年產8萬噸酒精廠發(fā)酵罐工藝設計。國內外先進的生產管理經驗。本次設計的廠址選在廣西某地，采用木薯干做為生產原料，采。用連續(xù)蒸煮，連續(xù)（雙酶）液化糖化，露天大罐連續(xù)發(fā)酵，六塔差壓蒸餾。。算、設備的選型等進行詳細的說明，從而完成整個設計。

　　

【正文】 般情況下，高徑比 H:D=1:～ ,取 H:D=1: 則筒體的體積： V0=π D2H/4= D3 ②發(fā)酵罐上、下封頭設計為錐形，錐高為： h1=h2= 則上、下封頭體積為： V1=V2=π Dh/12 ③發(fā)酵罐總體積為： V=V1+V2+V0 =2π D3247。 120+ D3 =（ m179。） 則對罐體： D= 圓整為： D= 筒體部分高 H== 圓整為： H= 上、下封頭高 h1=h2== 圓整?。?h1=h2= ④發(fā)酵罐實際總體積為： 第 4 章 酒精發(fā)酵設備的計算與設計選型 26 V=V1+V2+V0 =2π Dh1/12+ π DH/H = （ 247。 3 2+）247。 12 =（ m179。） ⑤富余量計算 生產 1000kg 酒精消耗糖化醪 ，相當于 247。 1000247。 =（ m179。） 則實際年產食用酒精量為： 4 4 24 320247。 247。 55=（ t） 則富余量為：（ ） 247。 80000 100%=% 發(fā)酵罐的相關數據見下表： 表 41 發(fā)酵罐相關參數列表 公稱容積（ m179。） 罐內徑（ mm） 筒體部分高（ mm） 封頭高（ mm） 罐體總高（ mm） 筒體部分容積（ m179。） 全容積（ m179。） 封頭容積（ m179。） 6400 15400 640 16680 由前 面熱量衡算知，發(fā)酵熱為：生產 1000kg 食用酒精發(fā)酵熱為 106kJ，則每小時產熱為： 106 250247。 24= 107（ kJ/h） 每條生產線產生的熱量為： 107247。 4= 107（ kJ/h） ①發(fā)酵熱主要都在 2罐中生成， 4中產熱很少可以不用冷卻，則 2罐獨立產熱為： Q= 107247。 2=8 106(kJ/h) 實際中有波動，增加 5%的負荷，則需要冷卻蛇管帶走的熱量為 : Q1=8 106 105%= 106(kJ/h) 冷卻水用量：冷卻水用 17℃ 的水，終溫控制在 29℃，則冷卻水耗量為： W= 106247。 （ 2917） 247。 =（ kg/h） =（ kg/s） 冷卻水體積流量為： Vs=247。 1000= 103（ m179。/s） ② 平均溫差 △ tm=[(3217)(3129)]247。 ㏑ [(3217)247。 (3229)]=(℃ ) ③ 傳熱系數 由于發(fā)酵液成分時常變化，而且主發(fā)酵期醪液上下翻騰，傳熱情況比較復雜， 四川理工學院畢業(yè)設計 27 K 值常用經驗值，一般為： 1600～ 2100kJ/㎡ . 本設計?。?2021 kJ/㎡ .= kJ/㎡ . 則設備的冷卻面積為： F=Q247。 K247。 △ tm = 106247。 2021247。 =(m2) ④ 蛇管尺寸確定 采用 ф 76mm 3mm 鋼管，則管長為： L=F247。 π 247。 ()=(m) 圓整為： L=246m 選用蛇管圈直徑為 ,圈距為 ，則蛇管圈數為： n=L247。 （π 2d2+h2） = 圈 取 n=25 圈 d=（ 4V247。 π u） u—— CO2排出速度 V—— CO2排量 C6H12O6→ 2C2H5O2+2CO2 180 44 2 每小時發(fā)酵醪量為（每小時糖度下降 1176。）： =1323kg/h 每小時 CO2生成： Vθ =1323 2 247。 180247。 3600=(m179。/s) CO2壓力設為 倍絕對大氣壓， t=32℃ Tθ =273K T=Tθ +t V= Vθ T247。 P247。 Tθ =(m179。/s) CO2速度一般為 u=5～ 8m/s 取 u=5m/s ∴ DCO2=( 4247。 247。 5)=(m) 故 CO2排管選用 ф 159mm 采用高壓強的水力噴射洗滌裝置 對于本設計采用 ф 36mm 3mm 的噴水管，管上開有 Ф 4mm 30 小孔（上下垂直開孔），兩頭噴嘴口直徑為 9mm，且沿軸向也安裝一根 Ф 136mm 4mm，管上開有 Ф 4mm 100 個小孔，其管長為 兩封頭之間的距離。 第 4 章 酒精發(fā)酵設備的計算與設計選型 28 發(fā)酵罐工作時，下封頭所收的壓力就是醪液的靜壓力去 P 下 =,筒體部分受到最大壓力為 P 中 =，上封頭可取 P 上 = ① 上、下封頭 上、下封頭設計為錐形，選用鋼材為 Q235C,其高度 h=，筒體內徑為 D=64000mm，錐頂角 2α ，則 Cosα =247。 [(247。 2)2+]= 錐形封頭壁厚計算公式： Sd=pD247。 [2(δ )tФ p]247。 cosα D= P= (δ )t=125MPa,鋼板在工作溫度下的許用應力 Ф 焊縫系數，采用雙面對焊 Ф = 則 Sd= 6400247。 （ 2 125 ） 247。 =（ mm） 圓整為： Sd=25mm ② 筒體壁厚的計算 以公式 Sd=pD247。 [2(δ )tФ p] P= (δ )t=125MPa Ф = ∴ Sd= 圓整為 Sd= ① 進料管 d=（ 4Vs247。 3600247。 π 247。 u） Vs 糖化醪體積流量取 Vs=179。/h u糖化醪流速 u=～ 則 d=～ （ m） 取 d=40mm 選取法蘭為 板式平焊鋼制法蘭，其相關數據如下表： 四川理工學院畢業(yè)設計 29 表 42 進料管 及其法蘭的相 關數據表 ③ 出料管 出料管的體積流量為： Vs=179。/h 流速為 u=～ ∴ d=（ 4Vs247。 3600247。 π 247。 u） =～ (m) 取 d=136mm 法蘭取 板式平焊鋼制法蘭，其相關數據如下表： 表 43 出料管及其法蘭的相關數據表 公稱直徑DN(mm) 管外徑D(mm) 法蘭外徑（ mm） 螺栓孔中心圓直徑（ mm） 螺栓孔直徑（ mm） 孔數 n 螺紋 Th 法蘭厚度（ mm） 136 144 210 180 18 4 M16 20 根據負重量還應選擇支撐式支腳來支撐，其數據如下： 表 45 支撐式支腳相關參數表 設備直徑 mm 單個允許負重 t mm B mm S1 mm C mm d mm D1 mm H mm 6400 16 54616 620 20 620 45 4000 500 （圓型） 選視鏡公稱壓力為 ，外徑取Φ 158mm 4mm，視鏡燈選用防腐型。 公稱直徑DN(mm) 管 外徑D(mm) 法蘭外徑（ mm） 螺栓孔中心圓直徑（ mm） 螺栓孔直徑（ mm） 孔數 n 螺紋 Th 法蘭厚度（ mm） 40 45 130 100 14 4 M12 16 第 4 章 酒精發(fā)酵設備的計算與設計選型 30 選用 ф 500mm 鋼制常壓人孔，其相關數據如下表： 表 45 人孔的相關數據表 公稱壓力Pg Kg/c㎡ 公稱直徑Dg mm S mm D mm D1 mm A mm B mm L mm H1 mm H mm b mm b1 mm 螺母數量 螺栓 總重 kg 500 6 630 585 325 150 200 180 283 20 22 24 M1660 81 表 46 人孔梯 子的相關數據表 筒體高 H mm 梯子高 h mm 梯子間距 mm 梯子參數 mm 梯子數 n 15400 15350 300 Ф 18 L400 48 選用Φ 160mm 3mm 法蘭選用出料管同樣的法蘭。 、 pH探頭孔 選用Φ 38mm 法蘭選用進料管同樣的法蘭。 選用Φ 100mm 法蘭選用出料管同樣的法蘭。 4. 將預發(fā)酵罐中的醪液打入 1罐中所用泵。 醪液重度為 ，其粘度范圍在（ ～ ） ，溫度為 30℃。 操作條件：流量 Vs=，揚程 H=15m，根據上訴數據選用離心泵 IS5032125。其相關數據如下： 四川理工學院畢業(yè)設計 31 表 46 離心泵 IS5032125 相關數據表 型號 轉速 r/min 流量 揚程 H m 功率 效率η % 必須氣蝕余量（ NPSH） r m179。/h L/s 軸功率 電機功率 IS5032125 2900 22 22 47 參考文獻 32 參考文獻 [1] 章克昌主編 .酒精與蒸餾酒工藝 學 [M].北京：中國輕工業(yè)出版社， （ 重印） [2] 化工設備設計手冊（四） .上海：化工設備設計專業(yè)技術中心站， [3] 化工設備設計手冊 .材料與零部件 .上 .中 .下 [M].上海：上海人民出版社， （第一版） [4] 梁世中主編 .生物工程設備 [J].北京：中國輕工業(yè)出版， （第一版） [5] 吳思方主編 .發(fā)酵工廠工藝設計概論 [J].北京：中國輕工業(yè)出版， （第一版） [6] 姚玉英等主編 .化工原理 .上 .下 [J].天津：天津大學出版社， （修訂版） [7] 刁玉偉，王立業(yè)主編 .化工設備機械基礎 [J].大連：大連理工大學出版社， （第一版） [8] 李麗主編 .現(xiàn)代工程制圖 [J].北京：高等教育出版社， （第一版） [9] 白云等主編 .計算機輔助設計與繪圖 AutoCAD2021 教程及實驗 [M].北京 .高等教育出版社， （第一版） [10] 賈樹彪等主編 .新編酒精工藝學 [M].北京：化學工業(yè)出版社， （第二版） [11] 黎潤鐘主編 .發(fā)酵工廠設備 [M].北京：中國輕工業(yè)出版， （第一版） 四川理工學院畢業(yè)設計 33 致 謝 本設計主要在四川理工學院完成，在設計的過程中得到了吳華昌老師的悉心指導，并在其大力支持下完成。吳華昌老師嚴謹的治學態(tài)度、勤勉的工作作風讓我在做設計的時間受益匪淺，同時吳華昌老師還在業(yè)務知識、課題研究給予了我大量有益的啟迪和明確的指導。在此，謹向吳華昌老師致以最誠摯的感謝 !希望他工作順利、身體健康。 經過三個月緊張和繁忙的計算、繪圖，本設計終于順利完成。酒精發(fā)酵是整個酒精生產中重要的環(huán)節(jié)，而發(fā)酵罐的設計也是較復雜的。通過三年的 理論學習，掌握了一定的相關專業(yè)的理論知識。在本次設計中，理論學習起了很大作用，但認識到知識有所欠缺，是這次設計使所學知識得到了綜合化和系統(tǒng)化的運用。