【正文】 這次任務(wù)的的進(jìn)行過程中，鍛煉了我自己各方面的能力?；菊莆樟似【粕a(chǎn)工藝流程設(shè)計、工藝計算、設(shè)備選型等技能，并對啤酒生產(chǎn)過程的設(shè)計有一個整體的把握，具備基本的設(shè)計技能。 本次發(fā)酵罐設(shè)計，我和同學(xué)們 查閱了大量的相關(guān)資料，并進(jìn)行了很多相關(guān)文獻(xiàn)的檢索，自己也精心設(shè)計整理數(shù)據(jù)，同時在老師和同學(xué)的幫助下順利完成。由于對新型啤酒發(fā)酵工藝不是很了解，在此過程中出了很多錯，也遇到了很多困難。安全閥能根據(jù)介質(zhì)工作壓力自動啟閉。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，錐底距地面的高度大于 1m，裙座的厚度為 16mm，它與罐體采用 焊接，裙座底部開有兩個 Dg=450mm 的人孔以及一個內(nèi)徑較小的排氣孔。對于公稱容積為 45 立方米以上的發(fā)酵罐，由于設(shè)備的總重量較大，應(yīng)選用裙式支座。同時人孔需要經(jīng)常打開，所以選用回轉(zhuǎn)拱蓋快開不銹 鋼人孔，又因?yàn)?PN=，選用 Dg=450mm 的 JB58179. 表 55 人孔尺寸 (mm) 31 密封面型式 公稱壓力Pg(kgf/ cm2 ) 公稱直徑Dg450 S D D1 A B b b1 H1 H2 h 螺栓螺母墊圈數(shù)量 螺栓 直徑長度 總重（ kg） A 6 450 6 600 540 322 160 32 30 190 117 6 8 M12120 選用補(bǔ)強(qiáng)圈厚度為 8mm 表 56 補(bǔ)強(qiáng)圈尺寸（ JB120773） (mm) 接管公稱直徑 Dg 外徑 內(nèi)徑 厚度 S mm D d 4 6 8 10 12 14 16 18 20 450 760 484 c. 試 鏡 因?yàn)樵囩R要裝在封頭上，取雙層玻璃帶頸試鏡 JB595647 表 57 試鏡尺寸表 （ mm） 公稱直徑 Dg 公稱壓力Pg MP D D1 b1 b2 dH S h ≈ H1 螺柱 質(zhì)量 kg 標(biāo)準(zhǔn)圖圖號 不銹鋼 數(shù)量 直徑 125 205 175 20 16 133 50 88 8 M1238 JB595647 取樣塞主要作用是在發(fā)酵后期儲酒過 程中，不同時間取發(fā)酵醪來檢測，看是否符合標(biāo)準(zhǔn)，情況是否正常，還能通過此口來檢測罐內(nèi) CO2的濃度，由于此流量不大，內(nèi)徑取 10mm就夠了。人孔有回轉(zhuǎn)蓋式，吊蓋式。人孔有圓形和橢圓形兩種。 =，（在范圍內(nèi) ，滿足要求。/s 查《化工原理》（上） P20 表 11，自來水流速范圍 ，取洗滌水流速為 ，則管徑為 D= uVsπ/4 =(4 ) = 取 50mm 在《發(fā)酵工廠工藝設(shè)計概論》 P131表 12，選用 Φ 57 的無縫鋼管，其內(nèi)徑為 di= 校核： u=4Vs/π di178。消耗的CO2 的體積為 m179。 各段高度： S 上 = ㎡ =π Dh 上 H 上 = m S 中 = ㎡ =π Dh 中 h 中 = m S 下 = ㎡ = D 4/22 Dh ?下 h 下 = m CO2 排出管及 CIP 清洗管 CO2排出管與 CIP清洗管都安放在封頭上，又設(shè) CO2管與清潔管徑一致，洗滌發(fā)酵罐經(jīng)過三次，第一次進(jìn)堿，第二次進(jìn)清水，第三次進(jìn)消毒水。為準(zhǔn)，對于單釀 發(fā)酵，一次冷媒直接蒸發(fā)冷卻。 發(fā)酵后期 平均溫差： 6℃→ 1℃ 8℃→ 0℃ △ t1=t1t2=6℃ △ t2=t2t1=7℃ △ tm=（△ t1△ t2） /In（△ t1/△ t2） =（ 67） /In（ 6/7） =℃ ∴冷卻面積 F=Q/(K△ tm) =( 220 ) =178。 發(fā)酵前期 平均溫度： 6℃→ 6℃ 8℃→ 0℃ 14℃→ 6℃ △ tm=（△ t1 △ t2） /In（△ t1/ △ t2） =（ 146） /In（ 14/6） =℃ 取夾套傳熱系數(shù)為 K= 220kJ/(m178。） 表 53 管法蘭連接尺寸 （ mm） 公稱直徑DN D K L Th n 50 140 110 14 M12 4 發(fā)酵罐夾套的選取 a．冷卻面積的計算 29 =4 （ 178。 取冷媒流速 u= m/s。 所以管內(nèi)流量為： Vs=(971 3600) = m179。 表 52 管法蘭連接尺寸 （ mm） 公稱直徑DN D K L Th n 100 210 170 18 M16 4 100 210 170 18 M16 4 冷媒進(jìn)出管 由前面的冷量衡算可知，發(fā)酵過程冷媒流量為 9260kg/h,設(shè)酒精密度 為 971kg/m179。=4 ( 178。) =, （在 — 1m/s 范圍內(nèi)，所以可采用此管。 則管徑 D= uVsπ/4 = ）（ ?? = 則管徑取 DN=100mm 在《發(fā)酵工廠工藝設(shè)計概論 》 P131查得Φ 108 4 的無縫鋼管內(nèi)徑為： di=100 校核： u=4Vs/π di178。 由工廠實(shí)際經(jīng)驗(yàn)知，一般裝滿一發(fā)酵罐麥汁需要 6h，則進(jìn)醪速度： 28 Vs=V/τ =（ 6 3600） = m179。 r/Di =, 查《化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)》 P236 表 1220，K= ，則 б = 3600/（ 2 ） += mm 圓整后取 6 mm ② 與過渡段相接處的錐殼厚度： б =fPcDi/(【б】 tΦ )+C 查《化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)》表 1221，得 f= б = 3600/（ ） + = mm 圓整后取 8 mm 進(jìn)料管及排酒管的直徑與選型 本設(shè)計選用直型接管及進(jìn)料管為同一管道，與派酵母也為同一管道。大端折邊錐殼的過渡段轉(zhuǎn)角內(nèi)徑 r 應(yīng)不小于封頭大端內(nèi)直徑的 10%，且不小于該過渡段厚度的 3 倍。 30176。此設(shè)計中錐角為 70176。時，可以 采用無折邊結(jié)構(gòu)；當(dāng) a30176。 在《發(fā)酵工廠 工藝設(shè)計概論》表 17 中查得 Dg=3600mm,一米高的筒節(jié)鋼板重 711kg,則 米的筒體重： 711 = 標(biāo)準(zhǔn)橢圓封頭壁厚計算 一般中低壓容積采用橢圓形封頭，為了便于設(shè)計加工，本設(shè)計選用標(biāo)準(zhǔn)橢 圓形封頭，也是用不銹鋼 0Cr18Ni9 制作起許用應(yīng)力【б】 t137 S=PcDi/(2【б】 tΦ )+C = 3600/(2 )+ = mm 圓整后取 Sd=8mm 由《發(fā)酵工廠 工藝 設(shè)計概論》表 15 得： 表 51 橢圓封頭系數(shù) 公稱直徑 曲面高度 直邊高度 內(nèi)表面積 容積 V б Dg(mm) H1 h F(㎡ ) m179。 發(fā)酵罐圓柱體部分壁厚確定 ： Sd=PcDi/(2【б】 tΦ Pc)+C 上式： Pc設(shè)計壓力 工作壓力的確定 發(fā)酵罐的高度（不加橢圓封頭）即 筒體與錐體的高度 H： 錐體高度為 h 錐 : V 錐底 =π D3/[24tan(a/2)]=1/12π D2h 錐 h 錐 = D/[2 tan(a/2)]=[2 tan(70/2)]= m H =+= m 封罐之前，由于與外界接觸，則罐內(nèi)的壓力只有液柱力，但如封罐以后，罐內(nèi)壓力上升，而封罐之后壓力最大 。 發(fā)酵罐材料的選擇 本設(shè)備采用不銹鋼制作， 0Cr18Ni9 不銹鋼。 設(shè)錐形發(fā)酵罐的發(fā)酵周期為 17 天，所以對發(fā)酵罐個數(shù)的最低要求： 發(fā)酵罐的個數(shù)： N=53 8 17/（ ） =58 （個） 實(shí)際產(chǎn)量驗(yàn)算： 58 170/ （ 17 ） = m3 富裕量： （ — 103） / 103 因?yàn)楦辉Ａ繛?5﹪～ 10﹪才能滿足要求。 80%=179。 則容積為： V 有 =Vs(1+%) =106（ 1+%） =179。裝料系數(shù)取 80%85%，這里取Φ =80%。錐底角度一般為 60— 85176。選用發(fā)酵罐的有效容積（ 2 鍋裝一罐）為： Vs=53 2=106 m179。（ 8） =（ kg/h） 表 41 發(fā)酵車間冷量衡算表 耗冷分類 耗冷項 目 每小時耗冷量 kJ/h 冷媒用量 kg/h 每罐耗冷 kJ 工藝 發(fā)酵耗 Q2 第五章 發(fā)酵罐的設(shè)計與選型 發(fā)酵罐體積的確定 本次設(shè)計選用錐底發(fā)酵罐，由物料衡算可知，糖化 設(shè)備一次性糖化麥汁量 53m3。每天單罐降溫耗冷量為： Q0″ =2G c1[6(1)] =2 7=（ kJ） 工藝要求此過程在 2 天內(nèi)完成，則耗冷量為（麥汁 每天裝 4 個錐形罐）： Q2″ =（ 4Q0″） /(24 2)=(4 )/(24 2)=(kJ/h) 25 發(fā)酵總耗冷量 Q2 Q2= Q2ˊ + Q2″ =+=(kJ/h) 每罐 用冷媒耗量 Q0 Q0= Q0ˊ + Q0″ =+=（ kJ) 發(fā)酵用冷媒耗量（循環(huán)量） M2 發(fā)酵過程冷卻用稀酒精液作冷卻介質(zhì)，進(jìn)、出口溫度為 8℃和 0℃ 。［ （ 852）］ = (㎏ /h) 發(fā)酵耗冷量 Q2 發(fā)酵期間發(fā)酵放熱 Q2’ 設(shè)麥汁固形物均為麥芽糖，而麥芽糖的厭氧發(fā)酵放熱量為 ，設(shè)發(fā)酵度為 60%，則 1L 麥汁放熱量為 : qO= 11% 60%=（ kJ） 糖化一次得冷麥汁量 37081L 每錐形罐發(fā)酵放熱量： Q0ˊ = 2=（ kJ） 由于工藝規(guī)定主發(fā)酵時間為 6 天，每天糖化 8 鍋麥汁（旺季），并考慮到發(fā)酵放熱不平衡，取系數(shù) ，忽略主發(fā)酵的麥汁升溫，則發(fā)酵高峰期耗冷量為： Q2ˊ = Q0ˊ 8247。 則麥汁冷卻每罐耗冷： Qf= 2Q1= 2= kJ/罐 相應(yīng)的冷凍介質(zhì)（ 2℃的冷水 C 水 = kJ/()）耗量為： M1=Q1247。 P 麥汁的比熱容為 kJ/()工藝要求在 1h內(nèi)完成冷卻過程。 第四章 耗冷量的計算 發(fā)酵車間工藝流程 94℃熱麥汁→冷麥汁（ 6℃）→錐形罐發(fā)酵→過冷卻 1℃→貯酒→過濾→清酒罐