发酵罐的工艺计算

10第一节 算一、发酵罐的容积确定需要选用V全=30m3的发酵罐则V =V全*=30*80%=24m3有效二、根底参数选择1、D：H：选用D：H=1：427003、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，冷却价质承受20%、-4℃的酒精溶液5、罐体所承受最大压力：2.5kg/cm3外压：0.3kg/cm36、锥形罐材质A3钢外加涂料，接收均用不锈钢7、保温材料：硬质聚氨酯泡沫塑料，厚度200mm8、内壁涂料：环氧树脂三、D、H确实定D：H=1：4，则锥体高度H1=D/2tg350=0.714D封头高度H2=D/4=0.25D圆柱局部高度H3=〔4.0-0.714-0.25〕D=3.04D又由于V =V +V +V全 锥 封 柱 D2 = H1 D3 D2XH33 4 24 4=0.187D3+0.13D3+1.60D3=30D=2.23m查JB1154-74《椭圆形封头和尺寸》取发酵直径D=2400mm再由V全=30m3，D=2.4m得径高比为：D：H=1：3.32由D=2400mm查表:椭圆形封头几何尺寸为：h1=600mmh0=40mmF=6.52m2V=2.00m3筒体几何尺寸为：H=5654mmF=7.55*5.654=42.69m2V=4.524*5.654=25,58m3锥体封头几何尺寸为：h0=40mmv=360mmH=2215mm (0.70.3COSa)2 F=d2

/4 sina 0.6410.04m2 V=d3/24(0.70.3cosa)2/tga0.723.75m3则：锥形罐体总高：H=600+5654+40+40+2215=8549mm总容积：V=2+25.58+3.75=31.33m324/31.33766%罐内液柱高：H243.752.424

四、发酵的强度计算〔一〕罐体为内压容器的壁厚计算1、标准椭圆封头1.1*2.5=2.75kg/cm2SSC：A31520.kgcm2：焊接系数，本例承受双面对接焊作为局部无0.9壁厚附加量：C=C1+C2+C3查表得：C10.8mm负偏差2C2mm22C0.3mm2SSO=8mm直边高HO=40mm校核

2400215200.92.75

3.45.814mmPD D 中 中4s 2h2.75*(24008)*(24008)= 4*62、筒体

p没

1.1(p工作

P )静15642kg/cm2S PD

C(取C

0.6,C 2,C

0.6)2P

2 2 3S=7mm校核

3.42*24002*1520*0.93.42

3.26.2mmPD 2 2s

588.0t3、锥形封头1〕过渡区壁厚KP DgS 没 C2t0.5PP 1.12.5.374kg/cm2(0.为静压)没K0.75KP DgS 没 C2t0.5P0.75*3.14*2400/(2*1520*0.90.5*3.74)0.620.3695.43mm锥体f*PDgS

Ct0.5Pf*PDg

0.60*3.74*2400S O t5S

1520*0.90.5*3.743.94SSO

C3.940.620.597.13取S=8mm h0=40mm校核锥体所受最大应力处：PD 中2Scos3503.74*(24008)2*10*cos35068.14t〔二、锥体为外压容器的壁厚计算1、标准椭圆封头SO=5mmgR =0.9D=0.9*2400=2160mmg内oR /100S=21600/100x5=4.32o内4-1及B=2.75满足要求

PB*S /R0 内

2.755/21600.64kg/cm2

0.3kg/cm2取C1=0.5mm，C2=2mm C3=0.5mmS=SO+C=8mm2、筒体SO=6mmL/D=0.69D=2400/6=6004-1B=210P210*6/24000.35kg/cm20.3kg/cm2]SO=6mm故可取C1=6mm，C2=2mm，C3=0.6则S=SO+C=9.2mmS=10mm3、锥形封头由于：

350所以22.500600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：22740/2tg3501918.6mm取加强圈中心线间锥体长度为1370mm设SO=6mmL/D=1370/2400=0.57D/SO=2400/6=4004-1B=320PBS0

/D320*6/24000.800.3kg/cm2故取S0

6mmC 6mm,C1

2mm,C3

0.6mm所以SS0

C63.29.2取S10mm综合前两步设计，取两者中较大的有生产阅历确定标准椭圆型封头厚度为8mmho=40mm圆筒壁厚 10mm标准形封头壁厚 10mm ho=40mm五、锥形罐的强度校核1、内压校核液压试验P =125P试 设由于液体试验的存在，锥体局部为罐体受压最重之处即最危急设计压力试验P=1.25p=4.68/cm2查得A3钢2400kg/cm3P P试

Dg〔SC2(SC)

640.52kg/cm0.90.9*0.9**24001944kg/cm2试可见符合强度要求，试压安全2、外压试验以内压代替外压P1.5*1.5*(0.31.2)2.25kg/cm2p 1.25P2.8kg/cm2P试 内试故可知试压安全3、刚度校核本例中允许S=2*2400/1000=4.8mm而设计时取壁厚为S=10mm，故符合刚度要求2D〔S最小

内〕1000其次节发酵罐热工设计计算一、计算依据计承受A3钢作发酵材料，用8号槽钢做冷却夹套，分三段冷却，筒体二段，锥部一段，夹套工作压力为2.5kg/cmp220%〔V/V〕酒精溶液，T

40C,T

为20C麦汁发酵温度维持1〔主发酵5-6天，进 出200mm98mm〕二、总发酵热计算Q=q*v=119*24=2856kg/hrQ每立方米发酵麦汁在闰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8号槽钢起截流面为A=hb—截面积=8*4-10.24=24.16cm2冷却剂流量为〔三段冷却〕3*24.16*10-4*1=7.284*10-3=m3/s查得20%〔V/V〕酒溶液△t =-30C下的平P=976kg/m3Cp=1.04kcal/kg●0C冷却剂的冷却力气为：Q=7.248X103X976X1.041X2X2400=34430.8kcal/hr>8330kcal/hr8号槽钢为冷却夹套。四、发酵罐冷却面积的计算13℃→5℃，为了将来工艺更改留下余量，设计取13-5=80.6℃/hr为设计的小时降糖量，则Q=KA△t求得冷却面积。0 m1、传热系数K醪液的

的计算14t1t214t1t241354135199.12kcal/m2h0C冷却夹套的 的计算2潮湿周边=80+〔80+4*8.0〕+2*〔43-1〕4流体流淌截面面积de=

潮湿周边=204mm=20.4cmDe=4*24.16/20.4=4.74cm=0.0474m20%(V/V)酒精在定性温度t=〔-4-2〕/2=-3℃下5.05cp5.05103pa.s0.402kcal/hrm0C0.468W/m0CCp1.041kcal/kg0C4.358103j/kg0CP976kg/m21m/sRedup/9160104故可视为强制湍流流淌得n0.4 0.023/d(Re)0.8(Cpu/)0.41348.4kcal/hrm0C20.0474/1.8291410.3kcal/hrm0C筒体筒体局部传热系数K111b12Rs Rs111b12KA A A A A A2 1 1 1 2 2 3 3代入数据可得:1 11.3554hK 185.311.30h

11.3354h11.304h

45

0.00030711.355411.3668h

7.235103所以:K=136.5kcal/m2.℃注：h〔m〕2、锥形罐筒需要冷却的热量1〕醪液放热 Q=Q+Q醪 1 2Q=62110X0.055X146.6=4552.7kcal/hr1Q=62110X09919X0.6=35473kcal/hr2所以 Q=Q+Q=40026.kcal/hr醪 1 22)外界与罐体的传热量a.封头局部Q=KF〔t1 外平

t t 〕o附 内带入数据得KF=0L.2Q=KF〔t1 外平

t t 〕o附 内=2.02*〔10%+1〕*〔32+8.5-5〕78.72kcal/hrb.筒体局部：带入数据：1 1 KF A

1

2 13 A3A A A1 1 2 2 2 2 2 5得：KF15.67kcal/K0CQ KF(t2 外平

t t )o附 内3、筒体冷却面积A

1.1*15.6(328.55)6119kcal/hrt tt 1 2

149

11.3C1m Int12t2QKAtm

In149A=40716.8/136.5*11.3=26.4M2则醪液的冷却负荷为：26.4/62110=0.425m2/T>0.3m3/T故冷却面积能够满足要求4。发酵罐冷却面积确实定1〕筒体局部由前面表达可知，筒体局部一样的冷却段，选用8#槽钢筒体冷却段为面积为26.4m2则槽钢长=26.4/0.08=330m40mm一圈槽钢长：(3.143.62)2(3.143.62)20.1220330330/11。367≈30圈15圈冷却段高为15*〔80+40〕—40=1760mm筒体实际冷却面积为30*11.367*0.08=1.439m2/T2)锥底局部锥体局部醪液量为10.76*1.0484=11.27锥体局部冷却面积为11.27*0.439=4.95m24.95/0.08=61.8m1000mm一、人孔1、选用入孔BIIPg6Dg450*8H=220JB-64-28材料A312、补强圈尺寸确定如下：D=484mm肉D=760mm外补强圈的厚度Sb补按下式计算，考虑罐体与入孔筒节均有确定的壁厚裕量，故补强圈取8mm0S dS0

450.52

0.85cm二、视镜

补 D D2 1

764841、选用带颈视镜pg6Dg150JB595—64—42、补强圈尺寸确定如下：内径D1=163mm 外径D2=300mm补强圈的厚度S补按S被=Dxso/D12-D1=150X8/300-163=8.8mm考虑罐体与视镜节均有确定的壁厚裕量，故补强圈取8mm三、接收1、CO2YB804-70 Dg40无缝钢管 重3.6kg/m法兰Pg6Dg40HG5010-58 重1.219kg2、温度计取样接收见发酵罐总装图3、冷却剂进口接收YB804-70 Dg50无缝钢管 重4.65kg/m法兰 pg6D50H5010-58 重1.348kg4、滤酒管YB804-70 Dg50不锈钢管 重2.38kg取滤酒管于罐内高度为1.2m即1200mm5、麦汁进料及YDg125Dg50玻璃视镜测YDg四、支座见发酵总装图第四节 发酵罐的技术特性和标准一、技术特性1、本例按JB741-80钢制焊接压力容器技术条件：及“SB5111II类设备进展制造试验。2、设备制造完毕，设备内壁全部外表焊缝须打磨光滑平缓过渡，但须保证用材料同样厚度。3、立板焊接时应与底轴垂直，两块立板之间得分布误差不大丁0.104、设备安装后轴线对根底的不垂直在全长上不大于10mm，设备在现场就位安装。5、设备组焊后，封头筒体锥形底的400<15mm6、设备应进展以下试验：1〕液压试验 罐内 3.5kgf/cm2夹套内 3.5kgf/cm22)气压试验 罐 内3kg/cm