啤酒發(fā)酵罐設計

1、啤酒發(fā)酵罐設計：一罐法發(fā)酵，即包括主、后發(fā)酵和貯酒成熟全部生產(chǎn)過程在一個罐內(nèi)完成。發(fā)酵罐容積的確定：根據(jù)設計，每個錐形發(fā)酵罐裝四鍋麥汁，則每個發(fā)酵罐裝麥汁總量V=59.35x4=237.4m3錐形發(fā)酵罐的留空容積至少應為錐形罐中麥汁量的25%，則發(fā)酵罐體積至少應為237.4(1+25%)=296.75m3,取發(fā)酵罐體積V為300m3。全發(fā)酵罐個數(shù)和結構尺寸的確定：發(fā)酵罐個數(shù)N=nt/Z=8x17/4=34個式中n每日糖化次數(shù)t一次發(fā)酵周期所需時間Z在一個發(fā)酵罐內(nèi)容納一次糖化麥汁量的整數(shù)倍錐形發(fā)酵罐為錐底圓柱形器身，頂上為橢圓形封頭。設H:D=2.5:1,取錐角為70,則錐高h=0.714DV=

2、nD2H/4+nD2h/12+nD3/24全得D=5.1mH=2.5D=12.8mh=3.6m查表知封頭高h=h+hb=1275+50=1325mm罐體總高H=h+H+h=1325+12800+3600=17725mm總封冷卻面積和冷卻裝置主要結構尺寸確定：因雙乙酰還原后的降溫耗冷量最大,故冷卻面積應按其計算。已知Q=862913kJ/h發(fā)酵液溫度14C3C冷卻介質(zhì)(稀酒精)-3C2Ct1=t1-t2，=14-2=12Ct2=t2耳=3(-3)=6C平均溫差厶tm=(A-t2)/ln(A-/t2)=(126)/In(12/6)=8.66C其傳熱系數(shù)K取經(jīng)驗值為4.18x200kJ/(m2.hC

3、)則冷卻面積F=Q/KAtm=862913/(4.18x200 x8.66)=119.2m2工藝要求冷卻面積為0.450.72m2/m3發(fā)酵液實際設計為119.2/237.4=0.50m2/m3發(fā)酵液故符合工藝要求。選取109x4.5半圓形無縫鋼管作為冷卻管，d=100mm,d=105mm內(nèi)平均每米管長冷卻面積F=105x10-3x1=0.105m2則冷卻管總長度L=F/F0=119.2/0.105=1135m筒體冷卻夾套設置二段，且均勻分布。每段冷卻帶管長L0=L/n=1135/2=567.5m取蛇管圈之間的間距hp=0.12m,蛇管圈直徑Dp=5.1+0.018+0.105/2=5.17m

4、每圈蛇管長度1=(6Dp)2+hp2)1/2=1(3.14x5.17)2+0.122)1/2=16.4m每段冷卻帶圈數(shù)Np=L0/1=567.5/16.4=35圈則每段冷卻帶蛇管高度h0=(35-1)x0.12=4.08m冷卻夾套的位置：柱體上段夾套的頂部一般設置在酒液液面以下15cm，下段夾套的頂部則設在50%酒液總?cè)菀韵?5cm，錐角夾套盡量靠近錐底，向上排列。發(fā)酵罐內(nèi)液體浸沒筒體高度:(V醪-V錐)/S罐=(237.4(1/12)x3.14x5.12x3.6)/(1/4)x3.14x5.12)=10.43m則柱體上段夾套在筒體的頂部高度H2=10.43-0.15=10.28m下段夾套在筒

5、體的頂部高度：H=(50%V-V)/S-0.153醪錐罐=4.61-0.15=4.46m兩冷卻夾套間距H=H2h0H3=10.284.084.46=1.74m設兩個溫度傳感器，其位置底部一個設在柱體的底部，與下段夾套底部距離為30cm；上面一個則設在上部冷卻夾套的下面，與上段夾套底部距離也為30cm。設兩個可關閉的人孔，其直徑為50cm，下部人孔在錐體最下端流出口處；上部人孔在酒液液面以上，其在筒體的高度為10.60m。發(fā)酵罐壁厚計算：S=PD/(2剛一P)+C(cm)式中P設計壓力，現(xiàn)取P=0.2MPaD發(fā)酵罐內(nèi)徑，D=510cmo不銹耐酸鋼(1Cr18Ni9Ti)的許用應力，o=137MP

6、a一焊縫系數(shù)，其范圍在0.51之間，現(xiàn)取申=0.7C一壁厚附加量(cm)C=C1C2C3q鋼板負偏差，C1=0.5mmC?為腐蝕裕量，C?=0mmC3加工減薄量，對冷加工C3=0，熱加工封頭C3=10%S0；現(xiàn)取C3=0則C=0.5+0+0=0.5mm=0.05cmS=0.2x510/(2x137x0.7-0.2)+0.05=0.58cm查鋼材手冊圓整為S=6mm封頭壁厚計算：標準橢圓封頭的厚度計算公式如下：S=PD/(2剛一P)+C(cm)式中P=0.2MPaD=510cmo=137MPa9=0.7C=0.05+0+0.1=0.15cm則S=0.2x510/(2x137x0.7-0.2)+0.15=0.68cm查鋼材手冊圓整為S=8mm因錐形發(fā)酵罐置于露天(錐部置于室內(nèi))，為了進行良好的保溫，以降低生產(chǎn)中的耗冷量，故在罐外壁加20cm厚的聚酰氨樹脂作為保溫層，在保溫層外用瓦楞型板材設一外防護層。排料管直徑的確定：每罐發(fā)酵液量為58.40 x4=233.6m3,設4h之內(nèi)排空，則物料體積流量Q=233.6/3600 x4=0.0162m3/s取發(fā)酵液流速為v=1m/s則排料管截面積F=Q/v=0.0162/1=0.0162m2管徑d=(F/(h/4)1/2=10.0162/5/4)1/2=0.144m選取無縫管1