(完整版)啤酒发酵罐毕业课程设计

生物反应器课程设计
-----啤酒露天发酵罐设计
姓名：张小燕
班级：生工112
学号：
露天发酵罐设计
1、啤酒发酵罐的化工设计计算
㈠、发酵罐的容积确定
设计需要选用V有效=22.5m3的发酵罐
则V全=V有效φ=22.5m375%=30m3
㈡、基础参数选择
1．D∶H：选用D∶H=1∶4
2．锥角：取锥角为90°
3．封头：选用标准椭圆形封头
4．冷却方式：选取槽钢盘绕罐体的三段间接冷却
5．罐体所承受的最大内压：2.5㎏cm³外压：0.3㎏cm ³
6．锥形罐材质：A3钢材外加涂料，接管均用不锈钢
7．保温材料：硬质聚氨酯泡沫塑料，厚度200㎜
8．内壁涂料，环氧树脂
㈢、D、H确定
由D ∶H=1∶4，则锥体高度H 1=D2tan35°=0.714D 封头高度 H 2=D4=0.25D
圆柱部分高度 H 3=（4－0.714－0.25）D=3.036D 又因为V 全=V 封＋V 锥＋V 柱
=323124
2443H D D H D ⨯⨯∏
+⨯∏+⨯⨯∏
=0.187D ³＋0.131D ³＋2.386D ³=30m ³ 得D=2.23m
查JB 《椭圆形封头和尺寸》取发酵罐直径D=2400mm 再由V 全=30m ³ D=2.4m 得径高比 D ∶H=1:3.72 由D=2400mm 查表得 椭圆形封头几何尺寸为：
=0.4
α2=0.023λd(Re)0.8(C p μλ)0.4=1348.4kcal ·℃ 因为计算时冷却盘管为直管，先修正： α=α（1＋1.77dR ）
=1348.4×(1＋1.77×0.04741.829) =1410.3kcal ·℃
3)筒体部分传热系数K
3
32211122
1111A Rs A A b A Rs A KA ++++=αλα 代入数据可得：
A1-筒体内层传热面面积12.3062㎡ A2-筒体平均传热面积12.3562㎡ A3-筒体外壁平均传热面积12.304㎡ Rs1-啤酒液污垢系数0.000675㎡
h
h h h h h h h K 3562.1200815.03062.123562.12000307.04501.0304.123562.12000675.0304.125.1933562.121+⨯++⨯+⨯=
=7.058×10﹣3
所以：K=141.7kcal ㎡·℃ 注：）
②锥形罐筒体需冷却的热量 1）醪液放热 Q 醪=Q 1＋Q 2
Q 1=34765×0.055×146.6=2803.1kcal A=22958.78（141.7×11.3）=14.34㎡ 则醪液的冷却负荷为： 14. =0.413㎡T ＞0.3m ³T 故冷却面积能够满足要求。

④发酵罐冷却面积的确定
1）筒体部分
由前面叙述可知，筒体部分相同的冷却段，选用8#槽钢筒体冷却段面积为14.34㎡
则槽钢长=14.340.08=179m
取相邻两槽钢间距为80mm
一圈槽钢长：
l0=[(3.14×2.4)²＋0.12²]½=7.54m
179长的槽钢课绕圈数1797.54≈24圈
则二段各绕12圈
冷却高度为
12×（80＋40）－40=1400mm
筒体实际冷却面积为
24×11.567×0.08=22.2㎡T
2）锥底部分
锥体部分醪液量为10.213×1.0484=10.70kg
锥体部分冷却面积为
10.70×0.439=4.70㎡T
则槽钢长为4.700.08=58.76m
绕制高度为1000mm
3、发酵罐附件的设计及选型
①入孔
1)、选用入孔BIIPg6Dg450×8H1=220JB-64-28材料A3钢
2)、补强圈尺寸确定如下
D内=484mm
D外=760mm
补强圈的厚度S补
按下式计算，考虑罐体与入孔节均有一定的壁厚裕量，故
补强圈取8mm
S补=(d×S0)(D2-D1)=(45×0.52)(76-484)=0.85cm
②视镜
1）选用带劲视镜Pg6Dg150JB
2）补强圈尺寸确定如下：
内径D1=163mm 外径=300mm
补强圈的厚度S补按
S被=d*S0D2-D1=150*=8.8mm
考虑罐体与视镜筒节约有一定的壁厚余量，故补强圈取8mm
③接管
1)CO2回收接管
YB804-70 Dg40无缝钢管重3.6kgm
法兰 Pg6Dg40HG5010—58 重1.219kg
2)温度计取样接管
见发酵罐总装图
3)冷却剂进口接管
YB804-70 Dg50无缝钢管重4.65kgm
法兰 Pg6Dg50HG5010—58 重1.348kg
4)滤酒管
YB804-70 Dg50不锈钢管重7.15kgm
法兰 Pg6Dg50HG5010—58 重2.38kg
去滤酒馆于管内高度为1.2m即1200mm
5)麦汁进料及Y排放接管
Dg125球阀控制酒量 Dg50玻璃视镜观测Y排放情况 Dg50接管
三、发酵罐的计算特性和规范
1、技术特性
①本例按JB741—80钢制焊接压力容器技术条件：及“SB5111”不锈钢耐酸性钢及碳钢、II类设备进行制造试验。

②设备制造完毕后，设备内壁所有内表面焊缝须打磨光滑平缓过渡，但须保证用材料同样厚度。

③立板焊接时应与底轴垂直，两块立板之间得分布误差不大于
0.10
④设备安装后轴线对基础的不垂直度在全场上不大于10mm，设备在现场就位安装。

⑤设备组焊后，封头筒体锥形底的Ф400轴线在总高度范围内的不垂直度<15mm
⑥设备应进行下列实验：
1）液压实验罐内 3.5kgfcm2
夹套内 3.5kgfcm2
2）气压实验罐内 3kgcm2
夹套内 3kgcm2
⑦设备内应涂白色7535底漆层及面漆2层
⑧设备碳钢外露表面应涂Y351-1红丹油防锈漆2层
⑨设备保温罐外喷聚氨厚度200mm
2、发酵罐规范表
30m ³圆柱锥底发酵罐的规范表
名称30m ³圆柱锥底发酵罐
罐体规格：直径（mm）2400
柱体高度（mm）6614
总高度（mm）9008
总容积m³35.5
有效容积m³22.25
罐利用率63.3%
材质A3钢
钢板厚度：圆柱部分（mm）8
上封头（mm）10
圆锥部分（mm）10
工作压力（㎏㎝²）：罐内 2.5
罐外0.3
冷却形式槽钢盘绕罐体的三段冷却冷媒20%酒精溶液（﹣4℃）冷却面积m ²T 26.9 工作温度（℃）：罐内0—12
罐外﹣4—4
外壁保温层聚氨酯硬质泡沫材料
内壁涂料环氧树脂保护层。