6万吨11°淡色啤酒发酵罐的设计(7)

Dg(mm) 4000 H1 1000 h 50 F(㎡) 14.9 m3 9.02 mm 8 5.3.3 罐底锥形封头的设计选型

选用不锈钢【б】t=134的0Cr18Ni9制作，锥壳半顶角35°>30°，须采用带边过渡段的折边结构.

① 过渡段厚度：б =KPcDi/(2【б】tΦ-0.5Pc)+C

因为 a=35°，r/Di =0.15, 查《化工设备机械基础》 表4-17，K=0.7161 б =0.7161×0.341×4000/（2×137-0.5×0.341）+2.6=6.17 mm ② 与过渡段相接处的锥壳厚度： б =fPcDi/(【б】tΦ-0.5Pc)+C

查《化工设备机械基础》表4-18，得f=0.5773

б= 0.5773×0.341×4000/（137-0.5×0.341）+2.6 =8.36 mm 圆整后取 9 mm

5.3.4 进料管及排酒管的直径与选型

本设计选用直型接管及进料管为同一管道，与派酵母也为同一管道。 该发酵罐实装醪液161.28m3

由工厂实际经验知，一般装满一发酵罐麦汁需要6h，则进醪速度： Vs=V/τ=161.28/（6×4000） =0.0074 m3/s 查《化工原理》（上）表1-1，高粘度流体的速度在0.5—1m/s，取发酵醪流速u=0.8m/s。

则管径D=4Vs/πu=4?0.0074（=109 mm /3.14?0.8）则管径取125mm 在《材料与零部件》（上）P154查得Φ133×4的无缝钢管内径为：di=125 校核： u=4Vs/πdi2

=4×0.0074/(3.14×0.1252)

=0.603m/s,

（在0.5—1m/s范围内，所以可采用此管。）

由于发酵结束后，成熟酒液的黏度仍较大，取收酒流速u=1 m/s 则排酒管的管径D=4Vs/πu =4?0.0074（/3.14?1)= 97 mm

则 管径取100mm

查《化工设备机械基础》表2-6 ，查的Φ108×4的无缝钢管内经为di=100 mm

校核：u=4Vs/πdi2=4×0.0074/ (3.14×0.12)=0.94 ，满足

要求。

表5-2 管法兰连接尺寸 （mm） 公称直径N0.6MPa DN D K L Th n 125 240 200 18 M16 8 100 210 170 18 M16 4 5.3.5 冷媒进出管

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由前面的冷量衡算可知，发酵过程冷媒流量为23534kg/h,设酒精密度 为971kg/m3。为三段冷却，三个冷媒进口管。

所以管内流量为：

Vs=23534/(971×3600) =0.0067 m3/s

查《化工原理》酒精属于低黏度流体，流速范围在0.5—3.0m/s。 取冷媒流速u=2.5 m/s。则冷媒进出口管径：

D=4Vs/πu

=4?0.0067（ /3.14?2.5） =58.43 mm 取DN=65 mm

查《化工设备机械基础》表2-6.管子规格选用Φ76×4的无缝钢管，其内径di=0.068m 校核 u=4Vs/πdi2

=4×0.0067/（3.14×0.0682）

=1.85 m/s （在0.5—3.0范围内，符合要求。）

表5-3 管法兰连接尺寸 （mm） 公称直径PN0.6MPa DN D K L Th 65 160 130 14 M12 n 4 5.3.6 发酵罐夹套的选取 a．冷却面积的计算 ·

F=Q/Kt

由于发酵时产热高峰为0.86×4.18kJ/（L.h），则每罐放热高峰：

Q=0.86×4.18×V有=0.86×4.18×161.28×103=575168kJ

采用夹套安装罐外壁，用间接冷却法冷却，冷却介质为酒精，分三段冷却，冷却介质进出口温度为-8℃和0℃。 发酵前期

平均温度：6℃→6℃

-8℃→0℃ 14℃→6℃

△tm=（△t1- △t2）/In（△t1/ △t2） =（14-6）/In（14/6） =9.4℃

取夹套传热系数为K=4.18×220kJ/(m2.h. ℃)

∴ 冷却面积F=Q/K△ tm

=575168/（4.18×220×9.4）

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=66.54m2 发酵后期

平均温差：6℃→-1℃ -8℃→0℃ △t1=t1-t2=6℃ △t2=t2-t1=4℃

△tm=（△t1-△t2）/In（△t1/△t2） =（6-4）/In（6/4） =6.5℃ ∴冷却面积F=Q/(K△tm)

=575168/(4.18×220×6.5) =96.22m2

由于发酵后期散热较大，故以后期面积96.22m2为准，对于单酿C.C.T发酵，一次冷媒直接蒸发冷却。 b.夹套各段比例：

一般为三段夹套冷却，大概比例为上段30%、中段55%、下段15%，故： S上=96.22×30%=28.87㎡ S中=96.22×55%=52.92㎡ S下=96.22×15%=14.43㎡

上段距发酵液面15cm排列，中段在筒体的下部距支座底15cm向上排列，锥底尽可能接近排酵母口排列。

各段高度：

S上=28.87㎡=πDh上 H上=2.30 m S中=52.92㎡=πDh中 h中=4.21 m

2?D2/4 S下=14.43㎡=0.5πDh下h下=1.28 m

5.3.7 CO2排出管及CIP清洗管

CO2排出管与CIP清洗管都安放在封头上，又设CO2管与清洁管径一致，洗涤发酵罐经过三次，第一次进碱，第二次进清水，第三次进消毒水。又设洗涤时间为0.5h。消耗的CO2的体积为2.83 m3

则洗涤体积流量Vs=Q/t=2.83/1800=0.00154m3/s 查《化工原理》（上）P20表1-1，自来水流速范围1--1.5m/s，取洗涤水流速为1.3m/s，则管径为

D=4Vs/πu=(4×0.00154/3.14×1.3)

0.5

=0.0392m

取40mm

查《化工设备机械基础》P56表2-6，选用Φ45*2.5的无缝钢管，其内径为di=0.040m 校核：u=4Vs/πdi2

=4×0.00157/3.14×0.0402

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=1.25m/s，（在范围内，满足要求。）

表5-4 管法兰连接尺寸 （mm） 公称直径PN0.6MPa DN D K L Th n 40 130 100 14 M12 4 5.3.8 其他选型

a.温度计的接管： 查表得到温度计的接管应选用Φ14×3的无缝钢管 b.入孔

为检查设备使用过程中是否产生裂纹、变形、腐蚀等缺陷，应开设检查孔。人孔有圆形和椭圆形两种。本设计选圆形人孔。人孔有回转盖式，吊盖式。回转盖式人孔结构简单，转动时所占空间较小。同时人孔需要经常打开，所以选用回转拱盖快开不锈钢人孔，又因为PN=0.60MP，选用Dg=450mm的JB581-79.

表5-5 人孔尺寸 (mm) 密公称压公称S D D1 A B b b1 H1 H2 h 螺栓螺栓 总重封力直径 螺母直径（kg面Pg(kgf/ Dg450 垫圈×长） 型cm2 数量 度 式 ) 6 600 540 322 160 32 30 190 116 8 7 选用补强圈厚度为8mm 表5-6 补强圈尺寸（JB1207-73） (mm) 接管公称 直径 外径 内径 厚度S mm Dg D d 4 6 8 10 12 14 16 450 760 484 A 6 450 M12×120 84.9 18 8.47 12.7 16.9 21.2 25.4 29.6 33.9 38.1 20 42.3 c. 试镜 因为试镜要装在封头上，取双层玻璃带颈试镜JB595-64-7 表5-7 试镜尺寸表 （mm） 公称直公称 螺柱 径 Dg 压力D D1 b1 b2 dH×S h ≈H1 Pg 数直MP 量 径 125 0.6 205 175 20 16 133 50 88 8 M12×38

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质量 kg 标准图图号 不锈钢 6.65 JB595-64-7 c.取样管得选取

取样塞主要作用是在发酵后期储酒过程中，不同时间取发酵醪来检测，看是否符合标准，情况是否正常，还能通过此口来检测罐内CO2的浓度，由于此流量不大，内径取10mm就够了。DH×S

d.支座的选取

发酵工厂设备常用支座分为卧式支座和立式支座，其中卧式支座又分为支腿，图型支座和鞍型支座三种，立式支座也分为三种：悬挂支座，支撑式和裙式支座。对于公称容积为45立方米以上的发酵罐，由于设备的总重量较大，应选用裙式支座。本设计的罐体容积为217.73立方米，故选用裙式支座。根据经验，锥底距地面的高度大于1m，裙座的厚度为16mm，它与罐体采用焊接，裙座底部开有两个Dg=450mm的人孔以及一个内径较小的排气孔。

e.安全阀与压力表

在锅炉，管道和各种压力容器中，为了控制压力不超过允许的数值，需要安装安全阀。安全阀能根据介质工作压力自动启闭。

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