啤酒發(fā)酵罐設計一罐法發(fā)酵
1 發(fā)酵罐容積的確定：
根據設計每個錐形發(fā)酵罐裝四鍋麥汁，
則每個發(fā)酵罐裝麥汁總量V=59.35×4=237.4 m3
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%)=296.75 m3,
取發(fā)酵罐體積V全為300 m3。
2發(fā)酵罐個數和結構尺寸的確定：
發(fā)酵罐個數N=nt/Z8×17/4=34 個
式中n—每日糖化次數
t—一次發(fā)酵周期所需時間
Z—在一個發(fā)酵罐內容納一次糖化麥汁量的整數倍
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=0.714D
V全=лD2H/4лD2h/12лD3/24
得D=5.1 mH=2.5D=12.8 mh=3.6 m
查表知封頭高h封=ha hb=1275 50=1325 mm
罐體總高H總= h封 H h=1325 12800 3600=17725 mm
3 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=862913 kJ/h
發(fā)酵液溫度14℃→3℃
冷卻介質（稀酒精）-3℃→2℃
△t1=t1-t2′=14-2=12℃
△t2=t2-t1′=3-（-3）=6℃
平均溫差△tm=(△t1-△t2)/㏑(△t1/△t2)
=(12-6)/ ㏑(12/6)
=8.66℃
其傳熱系數K取經驗值為4.18×200 kJ/(m2*h*℃)
則冷卻面積F=Q1/K△tm
=862913/（4.18×200×8.66）
= 119.2 m2
工藝要求冷卻面積為0.45~0.72 m2/ m3發(fā)酵液
實際設計為119.2/237.4=0.50 m2/ m3發(fā)酵液
故符合工藝要求。
選取Ф109×4.5半圓形無縫鋼管作為冷卻管，d內=100mm，d平均=105mm
每米管長冷卻面積F0=105×10-3×1=0.105 m2
則冷卻管總長度L=F/ F0=119.2/0.105=1135 m
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=567.5 m
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=5.17 m
每圈蛇管長度 l=[(лDp)2 hp2]1/2 =[(3.14×5.17)2 0.122]1/2 =16.4 m
每段冷卻帶圈數Np=L0/l=567.5/16.4=35圈
則每段冷卻帶蛇管高度h0=(35-1) ×0.12=4.08 m
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375px，下段夾套的頂部則設在50%酒液總容以下375px，錐角夾套盡量靠近錐底，向上排列。
發(fā)酵罐內液體浸沒筒體高度：
H1=（V醪-V錐）/S罐
=[237.4-(1/12)×3.14×5.12×3.6]/[(1/4)×3.14×5.12]
=10.43 m
則柱體上段夾套在筒體的頂部高度H2=10.43-0.15=10.28 m
下段夾套在筒體的頂部高度：
H3 =（50% V醪-V錐）/S罐-0.15
=4.61-0.15
=4.46m
兩冷卻夾套間距H′=H2-h0-H3=10.28-4.08-4.46=1.74 m
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750px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750px。
設兩個可關閉的人孔，其直徑為1250px
4發(fā)酵罐壁厚計算：
S=PD/（2[σ]φ-P= C（cm=式中 P—設計壓力,現取P=0.2 MPa
D—發(fā)酵罐內徑
[σ]—不銹耐酸鋼（1Cr18Ni9Ti=的許用應力，[σ]=137 MPa
Φ—焊縫系數
C—壁厚附加量（cm= C=C1 C2 C3
C1—鋼板負偏差， C1=0.5 mm
C2—為腐蝕裕量
C3—加工減薄量
則C=0.5 0 0=0.5mm=1.25px
S=0.2×510/（2×137×0.7-0.2
= 0.05
=0.58 cm
查鋼材手冊圓整為S=6 mm
封頭壁厚計算：
標準橢圓封頭的厚度計算公式如下：
S=PD/（2[σ]φ-P= C（cm=
式中P=0.2 MPa
D=510 cm
[σ]=137 MPa
φ=0.7
C=0.05 0 0.1=0.15 cm
則S=0.2×510/（2×137×0.7-0.2
= 0.15
=0.68 cm
查鋼材手冊圓整為S=8 mm 因錐形發(fā)酵罐置于露天（錐部置于室內=
5 排料管直徑的確定：
每罐發(fā)酵液量為58.40×4=233.6 m3,設4h之內排空，
則物料體積流量Q=233.6/3600×4=0.0162 m3/s
取發(fā)酵液流速為v=1 m/s
則排料管截面積F=Q/v=0.0162/1=0.0162 m2
管徑d=[F/(л/4)] 1/2
=[0.0162/(л/4)] 1/2
=0.144 m
選取無縫管Ф159×4.5,d內=150 mm, d內[d,故可滿足要求
管道截面積F′=(л/4) ×0.152=0.0177 m2
則相應流速比P=Q/ F′V=0.0162/0.0177×1=0.92倍
排料時間t=4×0.92=3.68 h
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