啤酒露天发酵罐的设计
10万吨12°淡色啤酒发酵罐的设计
10万吨12°淡色啤酒发酵罐的设计淡色啤酒是一种受欢迎的酒类产品，而发酵罐是酿造啤酒过程中至关重要的设备。
本文将对10万吨12°淡色啤酒发酵罐的设计进行详细阐述。
首先，10万吨12°淡色啤酒是一种大规模生产的产品，因此发酵罐的设计应考虑生产效率和质量稳定性。
用于生产大规模啤酒的发酵罐通常采用圆筒形状，并具有较大的容量。
在本设计中，我们将采用直径为15米，高度为30米的圆筒形发酵罐，以满足10万吨12°淡色啤酒的生产需求。
在设计过程中，我们还要考虑发酵罐内的温度和压力控制。
淡色啤酒的酿造过程中，酵母菌在发酵罐中完成发酵过程，其中温度和压力的控制非常重要。
为了确保发酵进程顺利进行，我们将在发酵罐上安装温度和压力传感器，并连接到一个智能控制系统上，以监控和调节发酵罐内的温度和压力。
此外，发酵罐内的清洁和灭菌也是一项重要的考虑因素。
为了确保酿造过程的卫生和产品质量，我们将在发酵罐内设置喷淋系统，并使用恰当的清洁剂进行定期清洗。
此外，发酵罐还将配备灭菌设备，以确保酵母菌的活性和产品的稳定性。
关于材料选择，发酵罐的主体部分可以采用不锈钢材料。
不锈钢具有良好的耐腐蚀性和耐高温性能，非常适合用于酿造过程中的发酵罐。
与此同时，不锈钢材料也易于清洁和维护。
最后，发酵罐的维护和保养也是一项重要的工作。
为了延长发酵罐的使用寿命并保持其正常运行，我们将建议定期对发酵罐进行检修和保养工作。
这包括定期清洁、润滑、管道检查和主体结构的安全评估等。
总结起来，10万吨12°淡色啤酒的发酵罐设计应考虑生产效率、质量稳定性以及温度和压力控制等因素。
它应采用圆筒形状，并具有较大的容量。
发酵罐内应配备温度和压力传感器，以及智能控制系统来监控和调节发酵罐内的温度和压力。
此外，定期的清洁、灭菌和维护工作也是必不可少的。
通过合理的设计和维护，我们可以确保10万吨12°淡色啤酒的生产顺利进行，并保证产品的质量稳定性。
酒精发酵罐的设计
第一章啤酒露天发酵罐的化工设计计算一、发酵罐的容积确定实际需要选用V全=4om的发酵罐贝y V 有效=V 全X =40 x 80%=32 mh二、基础参数选择1.D:H 选用D:H=1:32.锥角：取锥角为70°3.封头：选用标准椭圆封头4.冷却方式：选取槽钢盘绕罐体的三段间接冷却(罐体两段，锥体一段，槽钢材料为A钢，冷却介质采用20% -4C的酒精溶液)5.罐体所承受最大内压：kg/cm夕卜压：kg/ cm A6.锥形罐材质：As钢外加涂料，接管均用不锈钢7•保温材料：硬质聚氨酯泡沫塑料，厚度200伽8.内壁涂料：环氧树脂三、D、H的确定由D:H=1:2，贝锥体高度Hi=D/2tg35°=封头高度H2=D/4=圆柱部分高度f = () D=,,f 兀D2 n 31又因为V全二V锥+V封+V^： XXH1+XD+- 3 4 24 =++=40得》查JB1154-73《椭圆形封头和尺寸》取发酵直径再由V ±=40cm3，D=设H: D=xD3+ D3+() D3=40X=得径高比为D:H=1:由D=3400mr查表得椭圆形封头几何尺寸为：hi=850mmho=5OmmF=V=筒体几何尺寸为：H=2946mm2锥体封头几何尺寸为：H=50mm r=510mXDXHa4D=3400mmH=2428mm20.7 0.3COSa 2 2F=n d/4-[ +1= mSina3 2 3V=n d / 24[ (+) /tga+]= m则：锥形罐总高：H=575+40+5791+40+1714=8160mm 总容积：V=++二实际充满系数：32/=75%罐内液柱高：32-10.27H =—3A 103+( 2428+50)=4873mm4四、发酵罐的强度计算罐体为内压容器的壁厚计算1.标准椭圆封头设计压力为:*= kg/ cmPDqs=2 t P式中：P=k/ cmt: A钢工作温度下的许用力取1520 kk/帛:焊接系数，本例采用双面对接焊作为局部无探伤壁厚附加量: C=C+G+G查表得：C:钢板厚度的负偏差取负偏差C 2：腐蚀裕量取2mmC 3：制造减薄量取2 1520 0.9-2.75 取 S o=7mm直边高：h-50mm校核PD 中D 中4s 2h=2.75 3400 747 2 •筒体3 42 34002 1520 0.9-3.42 取 S=8mm校核2=PD/2S =<3 •锥形封头（1）过渡区壁则: 2.75 3400 3.4 6.8mm 一* （+）二您/cmPD P i^=X （P 工作+P 静）S= 2 PC （取 G 二,C2=2,C3=）厚3400 73.2 7.5mmKP 设Dg0.5 PP （ + ）二您/cm （为静压）s=K P 设Dg0.5 P0.75 3.74 34002 1520 0.9-0.5 3.74=+C=++2+⑵锥体f * PDgs= t 0.5P +cS=— ' * PDq—= 0.60 3.74 3400t 0.5P 1520 0.9-0.5 3.74 S=S+C=++2+= 5.6（ f查表为）取S=10mm ho=4Omm校核锥体所受最大应力处:PD中2sCos35=3.74 34102 10 cos35锥体为外压容器的壁厚计算1 •标准椭圆封头设So=5mmR 内==3060mmR 内/100S=3060/ (100 X 5)= 查图表牛1及B=275[P]=B*S o/R 内=275*5/3240=cm2>cm2满足要求取Ci= 5 C2=2mm，C3=则S=So+C=8mm2.筒体设So=6mmL/D=S 0/ D=2400/6=400查图表4-1及B=2102[P]=210X6/3400=cm2>S o=6mm故可取G=，C2= 2mm，C3 =则S=S+C 我10mm3.锥形封头因为：a =35所以v a <60按第四章发酵罐设计的中封头可知，加强圈间中锥体截面积最大直径为：(2 X 2428/2 ) X tg35 =1700mm取加强圈中心线间锥体长度为1214mm设S0=6mmL/D=857/3400=D/So=34OO/6=查图表4」及B=320[P]=BS o/D=32O*6/34OO=>cm2故取So=6mmC 1=， C2=2mm， C3=所以S=So+C=6+=取S=10mm综合前两步设计、取两者中较大的有生产经验确定标准椭圆型封头厚度为10mm h o=5Omm圆筒壁厚10mm标准形封头壁厚12mm h o=5Omm五、锥形罐的强度校核內压校核液压试验P«=125P设由于液体的存在，锥体部分为罐体受压最重之处即最危险设计压力P=cm2液压实验P试=6777查得A钢° =2400kg/cm3(T 试二P 试[Dg+ (S-C) ]/2(S-C)=*[3400+]/2*=cm2=**2400=1944kg/cm > c 试可见符合强度要求，试压安全外压实验以内压代替外压p=*+=cm 2P试==cmvp内试故可知试压安全刚度校核本例中允许S=2*3400/1000=而设计时取壁厚为S=10mm故符合刚度要求（公式：S最小=2D内/1000）第二章发酵罐热工设计计算一、计算依据计采用A刚作发酵罐材料，用8号槽钢做冷却夹套，分三段冷却，筒体二段，椎部一段，夹套工作压力为cn^冷媒为20% （V/V）酒精溶液，T进=-4C, T出为-2C，麦汁发酵温度维持12C （主要发酵5-6天，封头及筒体部分保温层厚度为200mm椎底部分为98mm二、总发酵热计算Q 二q*v=119*32=3808kg/hrq为每立方米发酵麦汁在主发酵期间每小时的放热量；v为发酵麦汁量1、冷却夹套型号选择选取8号槽钢起截流面积为A=hb-截面积=8*冷却剂流量为(三段冷却)3**10作仁*®6八查得20%(V/V )酒精溶液At平=-3C下的p =976kg/m3Cp =kg ・C冷却剂的冷却能力为：3Q=*10 *976**2*3400=60082kcal/hr故可选取8号钢槽为冷却夹套。
啤酒发酵罐课程设计word资料21页
目录第一章啤酒发酵罐结构与动力学特征一、啤酒的概述二、啤酒发酵容器的演变三、啤酒发酵罐的特点四、露天圆锥发酵罐的结构五、发酵罐发酵的动力学特征第二章露天发酵罐设计一、啤酒发酵罐的化工设计计算二、发酵罐热工设计计算三、发酵罐附件的设计及选型第三章发酵罐的计算特性和规范一、技术特性二、发酵罐规范表第四章发酵罐设计图第一章啤酒发酵罐结构与动力学特征一、啤酒的概述啤酒是以大麦喝水为主要原料，大米、酒花和其他谷物为辅料经制麦、糖化、发酵酿制而成的一种含有二氧化碳、酒精和多种营养成分的饮料酒。
我国是世界上用谷物原料酿酒历史最悠久的国家之一，但我国的啤酒工业迄今只有100余年的历史。
改革开放以来，我国啤酒工业得到了很大的发展，生产大幅度增长，发展到现在距世界第二位。
由于啤酒工业的飞速发展，陈旧的技术，设备将受到严重的挑战。
为了扩大生产，减少投资保证质量，满足消费等各方面的需要，国际上啤酒发酵技术子啊原有传统技术的基础上有很大进展。
尤其是采用设计多种形式的大容量发酵和储酒容器。
这些大容器，不依靠室温调节温度，而是通过自身冷却来控制温度，具有较完善的自控设施，可以做到产品的均一性，从而降低劳动强度，提高劳动生产率。
(一)发酵罐的发展史第一阶段：1900年以前，是现代发酵罐的雏形，它带有简单的温度和热交换仪器。
第二阶段：1900-1940年，出现了200m3的钢制发酵罐，在面包酵母发酵罐中开始使用空气分布器，机械搅拌开始用在小型的发酵罐中。
第三阶段：1940-1960年，机械搅拌，通风，无菌操作和纯种培养等一系列技术开始完善，发酵工艺过程的参数检测和控制方面已出现，耐蒸汽灭菌的在线连续测定的pH电极和溶氧电极，计算机开始进行发酵过程的控制。
发酵产品的分离和纯化设备逐步实现商品化。
第四阶段：1960-1979年，机械搅拌通风发酵罐的容积增大到80-150m3。
由于大规模生产单细胞蛋白的需要，又出现了压力循环和压力喷射型的发酵罐，它可以克服—些气体交换和热交换问题。
啤酒发酵罐设计设计
啤酒发酵罐设计设计首先，在设计啤酒发酵罐时，需要考虑罐体的材质。
传统的啤酒发酵罐多采用不锈钢材质，因为不锈钢有良好的耐腐蚀性和塑性，可以确保发酵罐在长期使用过程中不会受到化学物质的侵蚀。
此外，不锈钢材质还具有良好的导热性和保温性能，可以保持啤酒发酵过程中的适宜温度。
其次，在设计啤酒发酵罐时，需要考虑罐体的形状和尺寸。
一般来说，发酵罐的形状为圆筒形，这种形状有利于啤酒在发酵过程中的混合和对流，能够更好地促进发酵过程的进行。
同时，发酵罐的尺寸应根据生产规模和啤酒发酵的要求来确定，包括发酵罐的容积和高度。
一般来说，发酵罐的容积越大，啤酒的发酵效果越好，但同时也要考虑到生产成本和操作难度等因素。
此外，在设计啤酒发酵罐时，还需考虑罐体内的控制和监测系统。
发酵过程中需要对温度、压力、pH值等参数进行实时监测和控制，以确保发酵过程的稳定和质量的控制。
因此，发酵罐应配备相应的传感器和控制器，能够实现对发酵过程的自动化控制。
此外，还可以考虑加装通风装置和发酵度检测装置等，方便对发酵过程进行调控和监测。
最后，在设计啤酒发酵罐时，还需要考虑清洗和维护的便利性。
发酵过程中会产生一定的泥沉淀物和悬浮物，需要进行定期清理和维护。
因此，发酵罐应设计有方便清洗的结构，比如可以设计有可拆卸和可打开的罐盖和底部排污口等，方便进行清洗和维护操作。
同时，还需要考虑发酵罐的密封性能和材质选择，确保不会出现泄漏和污染等问题。
综上所述，啤酒发酵罐设计的关键是材质选择、形状和尺寸设计、控制和监测系统设计，以及清洗和维护便利性的考虑。
只有在这些方面充分考虑并进行合理设计的前提下，才能够保证啤酒发酵过程的稳定性和质量的控制。
10万吨12°淡色啤酒发酵罐的设计毕业设计
10万吨12°淡色啤酒发酵罐的设计毕业设计淡色啤酒是一种十分受欢迎的啤酒类型之一，其色泽浅、味道清爽，备受消费者青睐。
为了生产更好的淡色啤酒，发酵罐的设计变得尤为重要。
本文将对10万吨12°淡色啤酒发酵罐的设计进行讨论，并给出一些关键的设计要点。
首先，设计一个容量为10万吨的发酵罐需要充分考虑氧气和二氧化碳的控制。
呼吸过程中释放出的二氧化碳必须得到充分的排出，同时空气中的氧气也不能进入发酵罐内部。
为此，可以在发酵罐上设置合适的气体交换设备，确保发酵过程中气体的正常流通。
此外，还可以通过控制发酵罐的密封性来降低氧气的进入。
其次，设计中需要考虑提高发酵效率和操作的方便性。
发酵过程中，温度和pH值的控制非常重要。
可以在发酵罐内设置恒温装置和自动控制系统，通过监测和调节发酵液的温度和pH值，提高发酵效率和控制发酵过程的稳定性。
另外，发酵罐的操作也需要方便。
可以设置一个操作平台，使操作人员可以方便地接触到发酵罐内部，清洗和维护。
此外，发酵罐的材质和结构设计也需要仔细考虑。
一般来说，发酵罐可以采用不锈钢材质，其具有良好的耐腐蚀性和易清洗性。
发酵罐的结构应该合理，以便于操作和维护。
同时，为了避免发酵液的污染，可以在发酵罐上设置过滤装置，过滤掉杂质和微生物。
另外，设计中需要考虑发酵过程的能耗和环保性。
可以考虑采用节能技术，比如利用余热回收系统来降低发酵过程中的能耗。
同时，还可以设置一个废气处理系统，将发酵过程中产生的污染物进行处理，保护环境。
最后，设计一个10万吨12°淡色啤酒发酵罐还需要考虑安全性。
发酵液中的酵母菌会产生较高的压力，因此，发酵罐必须具备足够的强度和稳定性。
可以考虑在发酵罐上设置传感器和报警系统，一旦发生异常情况，能够及时发出警报。
综上所述，设计一个10万吨12°淡色啤酒发酵罐需要充分考虑氧气和二氧化碳的控制、提高发酵效率和操作方便性、材质和结构设计、能耗和环保性，以及安全性等方面。
酿酒设备课程设计--啤酒生产露天锥底发酵罐的设计
课程设计任务书题目：年产10万千升12°淡色啤酒生产露天锥底发酵罐的设计一、主要内容：1、物料的恒算，发酵罐总容积计算；2、求发酵罐个数；3、发酵罐设计（罐体尺寸、壁厚、冷却面积计算与设计、发酵罐附件的设计及选型）二、基本要求1、编写计算设计说明书（有前言、设计参数、物料恒算、发酵罐工艺设计计算，设计体会）2、用CAD绘出啤酒露天锥底发酵罐装配图。
三、设计参数1．D∶H：选用D∶H=1∶42．锥角：取锥角为70°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㎏/cm³6．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9．年生产旺季天数170天计算10.工艺确定原辅料比例为75：25。
每天糖化投料次数为7。
11.根据物料恒算每次糖化可得热麦汁66 m3.每个锥形发酵罐装四锅麦汁。
四、主要参考资料〔1〕顾国贤《酿造酒工艺学》中国轻工业出版社2012.06〔2〕梁世中《生物工程设备》轻工业出版社2002.2〔3〕朱有庭《化工设备设计手册》化学工业出版社2005.06〔4〕吴思方《发酵工厂工艺设计概论》中国轻工业出版社2007 〔5〕李多民《化工过程设备设计基础》中国石化出版社2007。
04 〔6〕邹宜侯《机械制图》清华大学出版社2012.08完成期限：2014年11月19日至2014年11月30日指导教师：王兰芝、王君高教研室主任：目录1前言 (3)1.1设计目的 (3)1.2技术背景 (4)2基本工艺条件 (6)2.1生产规模 (6)2.2基本参数 (6)3发酵罐的设计计算和说明 (7)3．1发酵罐个数和结构尺寸的设计 (7)3.1.1发酵罐个数的确定 (7)3.1.2发酵罐尺寸的确定 (7)3.2冷却面积和冷却装置结构尺寸确定 (8)3.3发酵罐壁厚计算 (10)3.4发酵罐排入料管直径 (11)3.5发酵罐附件的设计选型 (11)4发酵罐的技术特性和规范 (12)4.1技术特性 (12)4.2发酵罐规范表（见发酵罐参数） (13)4.3发酵罐总装图（见附图） (13)5主要参考资料 (13)1前言1.1设计目的目前，世界上啤酒市场的竞争日益激烈，广大消费者对啤酒品种结构和产品质量的要求也越来越高，相应的新品种也层出不穷，因此，很有必要将这方面的技术加以科学的总结和分析，以推动啤酒产品多样化在广度和深度的健康发展，随着人们生活水平的提高，饮食消费结构的不断改变，啤酒已进入了千家万户。
6万吨11°淡色啤酒发酵罐的设计汇总
前言本设计为顺应近几年来啤酒工业飞速发展的需求，在啤酒工艺成熟的基础上，同时体现了啤酒酿造的新工艺，为企业的开源节流提供了新的依据。
设计题目为年产6万吨11度淡色啤酒厂发酵罐设计，此啤酒的酿造方法采用70%的麦芽，30%的大米，经过糊化，糖化，煮沸，过滤，冷却，发酵而成。
发酵设备采用圆筒体锥底发酵罐，发酵周期是17天。
本设计内容主要包括物料衡算，热量衡算，冷耗衡算和设备选型的计算及重点设备选型及计算。
糖化方法采用双醪浸出糖化法，发酵方法采用下面发酵法。
本设计的图纸主要为发酵罐装配图。
本文对啤酒生产线工艺设计中的关键部分—原料的糊化、糖化、煮沸、麦汁过滤、啤酒过滤及其设备选型进行了粗略研究。
对发酵过程及其设备选型进行了较为详细的探讨。
关键词：啤酒工艺；设备选型；技术经济；发酵；糖化；发酵罐.目录第一章绪论 (6)1.1 设计选题的目的 (6)1.2 设计工作的意义 (6)1.3 课题研究内容及方法 (6)1.3.1 设计依据 (6)1.3.2 设计范围 (6)1.3.3 指导思想 (6)1.4 工艺选择 (6)1.5 设备的选择 (7)第二章啤酒工艺选择与论证 (8)2.1 啤酒原料 (8)2.1.1 酿造用水 (8)2.1.2 麦芽 (8)2.1.3 酒花 (8)2.1.4 辅料 (8)2.1.5 酵母 (8)2.2 麦汁制备 (8)2.2.1 麦芽及辅料的粉碎理论 (8)2.2.2 麦芽的粉碎 (9)2.2.3 辅料的粉碎 (9)2.2.4 糖化工艺的选择与论证 (9)2.3 麦汁过滤 (10)2.3.1 麦汁过滤的基本要求及技术指标 (10)2.3.2 麦汁过滤方法及影响因素 (10)2.4 麦汁煮沸 (10)2.4.1 麦汁煮沸设备选择及优缺点 (10)2.4.2 麦汁煮沸工艺 (10)2.5 麦汁后处理 (10)2.5.1 热凝固物及冷凝固物的分离 (11)2.5.2 麦汁的冷却 (11)2.5.3 麦汁的充氧 (11)2.6 啤酒发酵的工艺论证 (11)2.6.1 啤酒酵母 (11)2.6.2 啤酒发酵工艺技术控制 (12)2.6.3啤酒发酵工艺 (13)2.6.4 啤酒发酵方法的选择 (16)2.6.5 酵母的添加与回收 (17)2.6.6 发酵设备的降温控制 (17)2.7 酵母的添加与回收 (18)2.8 发酵设备的降温控制 (18)2.9 啤酒过滤 (18)2.9.1 啤酒过滤理论 (18)2.9.2 啤酒过滤方式的选择与论证 (19)2.10 啤酒的包装 (19)第三章物料衡算 (20)3.1物料衡算的意义 (20)3.2物料衡算基础数据 (20)3.3 100㎏原料生产11°P啤酒的物料衡算 (20)3.4 生产100L 11°P啤酒的物料衡算 (21)3.5 年产6万吨11°P淡色啤酒糖化车间物料衡算 (23)第四章耗冷量的计算 (26)4.1发酵车间工艺流程 (26)4.2工艺技术指标及基础数据 (26)4.3 麦汁冷却耗冷量Q1 (26)4.4 发酵耗冷量Q2 (26)4.4.1 发酵期间发酵放热Q2 (26)4.4.2 发酵后期发酵液降温耗冷Q2″ (27)4.4.3 发酵总耗冷量Q2 (27)4.4.4 每酵用冷媒耗量Q0 (27)4.4.5 发酵用冷媒耗量（循环量）M2 (27)4.5 非工艺耗冷量 (27)第五章发酵罐的设计与选型 (29)5.1 发酵罐体积的确定 (29)5.2 发酵罐数量的确定 (29)5.3 发酵罐材料的选择 (29)5.3.1发酵罐圆柱体部分壁厚确定 (29)5.3.2 标准椭圆封头壁厚算 (30)5.3.3 罐底锥形封头的设计型 (31)5.3.4 进料管及排酒管的直径与型 (31)5.3.5 冷媒进出管 (31)5.3.6 发酵罐夹套的选取 (32)5.3.7 CO2排出管及CIP清洗管 (33)5.3.8 其他选型 (34)总结 (36)参考文献 (37)第一章绪论1.1 设计选题的目的目前，世界上啤酒市场的竞争日益激烈，广大消费者对啤酒品种结构和产品质量的要求也越来越高，相应的新品种也层出不穷。
10万吨11°淡色啤酒发酵罐的设计
前言本设计为顺应近几年来啤酒工业飞速发展的需求，在啤酒工艺成熟的基础上，同时体现了啤酒酿造的新工艺，为企业的开源节流提供了新的依据。
设计题目为年产10万吨11度淡色啤酒厂发酵罐设计，此啤酒的酿造方法采用70%的麦芽，30%的大米，经过糊化，糖化，煮沸，过滤，冷却，发酵而成。
发酵设备采用圆筒体锥底发酵罐，发酵周期是17天。
本设计内容主要包括物料衡算，热量衡算，冷耗衡算和设备选型的计算及重点设备选型及计算。
糖化方法采用双醪浸出糖化法，发酵方法采用下面发酵法。
本设计的图纸主要为发酵罐装配图。
本文对啤酒生产线工艺设计中的关键部分—原料的糊化、糖化、麦汁过滤、煮沸、啤酒过滤及其设备选型进行了粗略研究。
对发酵过程及其设备选型进行了较为详细的探讨。
关键词：啤酒工艺；设备选型；技术经济；发酵；糖化；发酵罐.第1章绪论1.1 设计选题的目的目前，世界上啤酒市场的竞争日益激烈，广大消费者对啤酒品种结构和产品质量的要求也越来越高，相应的新品种也层出不穷。
因而，很有必要将这方面得计书加以科学地总结和分析以推动啤酒产品多样化在广度和深度上的健康发展，随着人们生活水平的提高，饮食消费结构的不断改变，啤酒已进入了千家万户。
但是我国人均啤酒的消费还没有达到世界平均水平。
所以建设新的、大型的啤酒厂，增加产量，就可以满足人们将来物质生活的需求。
所以，设计啤酒厂是有意义有必要的。
另外，此次选题是教研室下达的任务。
是根据教学的实际需求来选定的。
1.2 设计工作的意义啤酒含有17种氨基酸，多种维生素及碳水化合物、矿物盐等物质、每升啤酒的热量可达430卡，相当于6-7枚鸡蛋，0．75升牛奶或50克奶油，被世界营养协会组织列为营养食品，素有“液体面包”之誉。
现代科学研究表明，啤酒中所含各种成份、既有较高的营养价值又具良好的药疗效果，啤酒中酒精含量较低，10度黄啤酒含酒精3％左右，非但对胃和肝脏无损害，而且可平缓地促进人体血液循环；维生素B1、B6已能维持心脏正常活动，而烟酸则能扩张血管，故它们对心血管系统有益，可加速新陈代谢。
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安徽工程大学课程设计任务书课题名称：生物反应器设计（啤酒露天发酵罐设计）姓名：吕超绍指定参数：1．全容：40m32．容积系数：75%3．径高比：1：34．锥角：7005．工作介质：啤酒设计内容：1．完成生物反应器设计说明书一份（要求用A4纸打印）1)封面2)设计任务书3)生物反应器设计化工计算4)完成生物反应器设计热工计算5)完成生物反应器设计数据一览表2．完成生物反应器总装图一份（用CAD绘图A4纸打印）设计主要参考书：1．生物反应器课程设计指导书2．化学工艺设计手册3．机械设计手册4．化工设备 5. 化工制图露天发酵罐设计计算步骤第一节发酵罐的化工设计计算一、发酵罐的容积确定在选用时V全=40m3的发酵罐则V有效=Ｖ全×∅=40×75%= 30m3（∅为容积系数）二、基础参数选择1．D:H: 选用D:H=1:32．锥角：取锥角为7003．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（罐体两段，锥体一段，槽钢材料为A3钢，冷却介质采用20%、-4℃的酒精溶液5．罐体所承受最大内压：2.5㎏/㎝3外压：0.3㎏/㎝36．锥形罐材质：A3钢外加涂料，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：环氧树脂三、D、H的确定由D:H=1：3，则锥体高度H1=D/2tan350=0.714D(350为锥角的一半)封头高度H 2=D/4=0.25D圆柱部分高度H 3=（3.0-0.714-0.25）D=2.04D 又因为V 全=V 锥+V 封+V 柱=3π×D 2/4×H 1+24π×D 3+ 4π×D 2×H 3=0.187D 3+0.13D 3+1.60D 3=40 得D=2.75m查JB-T4746-2002《椭圆形封头和尺寸》取发酵直径D=2800mm再由V 全=40m 3，D=2.8m 得径高比为： D: H=1:2.9 由D=2800mm 查表得 椭圆封头几何尺寸为：h 1=700mm h 0=40mm F=8.85m 2V=3.12m 3筒体几何尺寸为：H=5712mm F=50.24m 2V=35.17m 3锥体的几何尺寸为：h 0=40mm r=420mm H=2169mm F=()220.70.3cos 0.644sin d a a ππ⎡⎤-++⎢⎥⎣⎦=0.619m 2V=()230.70.3cos 0.7224d a tga ππ⎡⎤++⎢⎥⎣⎦=13.597 m 3 则：锥形罐总高：H=700+5712+2169+40+40=8661mm 总容积：V=3.12+35.17+4.105=42.395 m 3实际充满系数ψ：30/42.395=70.8% 罐内液柱高：H 丿=4/8.2*597.13302π-*102+(2169+40)=2475mm四、发酵罐的强度计算（一）罐体为内压容器的壁厚S 计算 1.标准椭圆封头设计压力为P=1.1*2.5=2.75kg/cm 2S 0=PPD -ϕσ][2内+C式中：P=2.75 kg/cm 2[]t σ：A 3钢工作温度下的许用力取1520 kg/cm 2ψ ：焊接系数，本例采用双面对接焊作为局部无探伤ψ=0.9壁厚附加量：C=C 1+C 2+C 3查表得：C 1：钢板厚度的负偏差取0.8㎜负偏差 C 2：腐蚀裕量取2㎜ C 3：制造减薄量取0.6㎜ 则：S=[2.75*2800/(2*1520*0.9-2.75)]+3.4=6.22㎜取S0=7mm直角边h0=40mm校核σ=(PD中/4S0)*(D中/2h1)=[2.75*(2800+7)/4*7]*[(2800+7)/（2*700）]=552.75<=[σ]t2.筒体P设=1.1*（p工作+p静）=1.1*（2.5+0.61）=3.42kg/cm2S=[PD/(2[σ]φ-P)]+C （C1=0.6,C2=2,C3=0.6） =[(3.42*2800)/(2*1520*0.9-3.42)]+3.2=6.70 mm取S=7mm校核σ2=P设D中/2S=7*2)72800(*42.3=685.71<=[σ]t φ3．锥形封头1）过渡区壁厚S=[（K P设Dg）/(2[σ]tφ-0.5P)]+CP设=1.1*(2.5+0.9)=3.74kg/cm2（其中0.9为静压）折边锥体的系数K值K=0.75S=[（K P设Dg）/(2[∂]tφ-0.5P)]+C=(0.75*3.74*2800)/(2*1520*0.9-0.5*3.74)+C =2.87+C=2.87+0.6+2+0.369 =5.84mm2）锥体S=[（f* P Dg）/( [∂]tφ-0.5P)]+CS0=[（f* P设Dg）/( [∂]tφ-0.5P)]=(1.4*3.74*2800)/(1520*0.9-0.5*3.74)(f=1/cosа=1/0.7=1.4)=4.61mmS=S0+C=4.61+0.6+2+0.461 =7.671mm取S=8mm h0=40mm校核锥体所受的最大压力处σ=PD中/2Scos350=3.74*2807/2*8* cos350=400.6<=[σ]t(二)、锥体为外压容器的壁厚计算1．标准椭圆封头Ri规定：标准椭圆封头Ri=0.9D内S0=5mmR内=0.9Dg=0.9*2800=2520mmR内/100S0=2520/100*5=5.04查表得B=275[P]=B*S0/ R内=275*5/2520=0.54kg/cm2>0.3 kg/cm2满足要求取C1=0.5㎜，C2=2㎜，C3=0.5㎜则S=S0+C=8㎜2．筒体设S0=6㎜L/D=0.69D=2800/6=450mm查表的B=210[P]=210*6/2800=0.45㎏/㎝2>0.3㎏/㎝2S0=6㎜故可取C1=0.6㎜，C2=2㎜,C3=0.6㎜则S=S0+C=9.2mm取S=10mm3．锥形封头因为：ˇａ=350所以22.500<ａ<600按第四章发酵罐设计的中封头设计可知，加强圈间中锥体截面积最大直径为：2*2740/2*tan350=1918.6㎜取加强圈心线间椎体长度为1370㎜设S0=6㎜L/D=1370/2800=0.49D/S0=2800/6=466.6mm查表的B=320[P]=BS0/D=320*6/2800=0.68>0.3㎏/㎝2故取S0=6㎜C1=0.6㎜，C2=2㎜，C3=0.6㎜所以S=S0+C=9.2mm取S=10㎜综合前两步设计，取两者中较大的有生产经验确定标准椭圆型封头厚度为10㎜ h0=40㎜圆筒壁厚 10㎜锥形封头壁厚 12㎜ h0=40㎜五．锥形罐的强度校核1．内压校核液压试验 P试=1.25P设由于液体的存在，锥体部分为罐体受压最重之处即最危险设计压力P设=3.74kg/cm2液压实验P试=1.25P=4.68kg/cm2查得A3钢σ=2400kg/cm2σ试= P试[]()2()Dg S CS C⎛⎫+-⎪-⎝⎭=4.68 ⨯)2.312(*2)] 2.312( 2800[--+=746.9 kg/cm20.9ϕσ=0.9*0.9*2400=1944 kg/cm2>σ试可见符合强度要求，试压安全2、外压实验以内压代替外压P=1.5*（0.3+1.2）=2.25kg/cm2P试=1.25P=2.8kg/cm2<P内试故可知试压安全3．刚度校核本例中允许S=2*2800/1000=5.6mm而设计时取壁厚为S=10m，故符合刚度要求（公式：S最小=21000D内）第二节发酵罐热工设计计算一、计算依据计采用A3钢作发酵罐材料，用8号槽钢做冷却夹套，分三段冷却，筒体两段，锥部一段，夹套工作压力为2.5㎏/㎝2冷媒为20%（V/V）酒精溶液，T进=-4℃，T出为-2℃，麦汁发酵温度维持12°主发酵5-6天，封头及筒体部分保温层厚度为200㎜，锥底部分为98㎜）二、总发酵热计算Q=q*v=119*37.5=4462.5㎏/hrq每立方米发酵麦汁在主发酵期间每小时的放热量v为发酵麦汁量三、冷却夹套型号选择选取8号槽钢起截流面积为A=h b--截面积8*4.3-10.24=24.16㎝2冷却剂流量为（三段冷却） u=1m/s3*24.164*10-4*1=7.284*10-3m3/s查得20%（V/V）酒精溶液△t平=-3℃下的ρ=976kg/m3C P=1.04kcal/kg·℃冷却剂的冷却能力为:Q=7.248*10-3*976*1.04*2*2800=41238.9kcal/hr>4462.5kcal/hr故可选取8号槽钢为冷却夹套四、发酵罐冷却面积的计算考虑生产过程中，随着技术的改进，工艺曲线可能更改，按目前我国工艺曲线看，日降温量较大的为13℃→5℃，为了将来工艺更改留下余量，设计取13-5=8℃为设计的日降温量，取0.6℃/hr 为设计的小时降糖量，则由Q 0=KA △t m 求的冷却面积。
1．传热系数K 的确定 1）醪液а1的计算 а1=0.64*C*421t t - =0.64*185*4512- =193.5kcal/m 2·h ·℃ 2)冷却夹套的а2的计算湿润周边=80+（80+4*8.0）+2*（40-1）=276mm De=湿润周边流体流动截面面积*4de=4*24.16/27.6=0.035m20%(V/V)酒精在定性温度t=(-4-2)/2=-3℃下 µ=5.05Pa·sλ=0.402kcal/hr ·m ·℃=0.468W/m ·℃ C ρ=1.04kcal/kg ·℃=4.358*103J/kg ·℃ ρ=976kg/m 3u=1m/sRe=du ρ/µ=9750=104故可视为强制湍流流动得n=0.4а2=0.023λ/d(Re)0.8(C ｐµ/λ)0.4=1797.9kcal/hr ·m ·℃因为计算时冷却盘管为直管的，先修正： а=а2（1+1.77d/R ）=1797.9*(1+12) *0.0474/1.829 =605.7kcal/hr ·m ·℃ 3)筒体部分传热系数K21KA =111A a +11A Rs +2A b λ+321A α+32A Rs 带入数据可得：K1=h h304.11*3.1853554.11+h h304.113354.11*000675.0+562.14*54.401.0+562.14*4.206564.14+h562.14564.14*000307.0=12.99*10-3所以：K=77.0kcal/㎡·℃ 注：h 为假设夹套高度（m ） 2.锥形罐筒体需冷却的热量 1）醪液放热 Q 醪=Q 1+Q 2 降糖放热Q 1=N*q*V 1N-简体部分所占醪液量：42=40170kg q-1kg 麦芽糖发酵时放出的热量：146.6kcal/kgV 1 –降糖速度0.052Bx/h Q 1=32861*0.055*10-2*146.6=2649.6kcal/hr降温放热Q 2=N λV 2Λ-醪液传热系数0.95kcal/kg ℃ V 2 –降温速录0.6℃/hv Q 2=32861*0.95*0.6=18730.8kcal/hr 所以 Q 醪=Q 1+Q 2=21360kcal/hr 2）外界与罐体的传热量A.封头部分Q 3=KF(t 外平+t 0附-t 内) 带入数据得KF=2.03 Q 3=KF(t 外平+t 0附-t 内) =78.81kcal/hrB.筒体部分：带入数据到下式：123112233405111KF A A A A A δδδαλλλα=++++得：KF=13.8kcal/K ℃ Q 4=1.1KF(t 外平+t 0附-t 内) =618.13kcal/hr 3.筒体冷却面积A 初定 由Q=KA △tm 的式中K 为传热系数kcal/m 2h ℃△ tm=2121lnt t t t ∆∆∆-∆=11.30C A=22057/136.5*11.3=14.3 m 2则醪液的冷却负荷为：26.4/62110 =0.425m3/T>0.3 m3/T故冷却面积能够满足要求。