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啤酒發酵罐設計
來源: | 作者:proaf70aa | 發布時間: 2017-07-06 | 4094 次瀏覽 | 分享到:

啤酒發酵罐設計一罐法發酵,即包括主、后發酵和貯酒成熟全部生產過程在一個罐內完成。

1  發酵罐容積的確定:

根據設計每個錐形發酵罐裝四鍋麥汁,

則每個發酵罐裝麥汁總量V=59.35×4=237.4 m3

錐形發酵罐的留空容積至少應為錐形罐中麥汁量的25%

則發酵罐體積至少應為237.4(1 25%)=296.75 m3,

取發酵罐體積V全為300 m3。

2發酵罐個數和結構尺寸的確定:

發酵罐個數N=nt/Z8×17/4=34 

式中n—每日糖化次數

t—一次發酵周期所需時間

Z—在一個發酵罐內容納一次糖化麥汁量的整數倍

錐形發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=лD2H/4лD2h/12лD3/24

得D=5.1 mH=2.5D=12.8 mh=3.6 m

查表知封頭高h=ha hb=1275 50=1325 mm

罐體總高H總= h 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發酵液

實際設計為119.2/237.4=0.50 m2/ m3發酵液

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=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

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。

發酵罐內液體浸沒筒體高度:

H1=(V-V)/S

=[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-V)/S-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,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。

4發酵罐壁厚計算

S=PD/(2[σ]φ-P= C(cm=式中 P—設計壓力,現取P=0.2 MPa

D—發酵罐內徑,D=510 cm

[σ]—不銹耐酸鋼(1Cr18Ni9Ti=的許用應力,[σ]=137 MPa

Φ—焊縫系數,其范圍在0.5]1之間,現取φ=0.7

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, C2=0 mm

C3—加工減薄量,對冷加工C3=0,熱加工封頭C3=10%S0 現取C3=0

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 因錐形發酵罐置于露天錐部置于室內=,為了進行良好的保溫,以降低生產中的耗冷量,故在罐外壁加500px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。

5 排料管直徑的確定

每罐發酵液量為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=150 mm, d[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

排料時間t=4×0.92=3.68 h

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