发酵罐设计样本

安徽工程大学课程设计任务书〔啤酒露天发酵罐设计〕学生姓名：指定参数：1． 全容：50m32． 容积系数：75%3． 径高比：1：24． 锥角：9005． 工作介质：啤酒设计内容：完毕生物反映器设计说明书一份〔规定用A4

纸打印〕封面设计任务书生物反映器设计化工计算完毕生物反映器设计热工计算完毕生物反映器设计数据一览表完毕生物反映器总装图一份〔用CAD绘图A4

纸打印〕设计重要参照书：生物反映器课程设计指引书化学工艺设计手册机械设计手册化工设备化工制图承受学生承诺：本人承诺承受任务后，在规定期间内，独立完毕任务书中规定任务接受学生签字：生物工程教研室-11-15啤酒露天发酵罐设计第一节发酵罐化工设计计算一、发酵罐容积拟定

=50m3发酵罐全V=Ｖ×=50×75%=37.5m3〔为容积系数〕有效 全二、根本参数选取1．D:H：D:H=1:2锥角：取锥角为900封头：选用原则椭圆形封头冷却方式：选用槽钢盘绕罐体三段间接冷却〔罐体两段，锥体一段，槽A3

钢，冷却介质承受20%、-4℃酒精溶液罐体所承受最大内压：2.5/3外压：0.3/3锥形罐材质：A3保温材料：硬质聚氨酯泡沫塑料，厚度200㎜内壁涂料：环氧树脂三、D、HD:H=1：2，H=D/2tan450=D/2(450为锥角一半)1封头高度H=D/4=0.25D2H〔2-0.5-0.25〕D=1.25D3V=V+V+V锥 封 柱 =×D2/4×H+ ×D3+ ×D2×H3=50m3

1 24 4 3JB-T4746D=3400mm

=50m3，D=3.4m全D：H=1:2椭圆封头几何尺寸为：h=850mm1h=50mm0F=13.0m2V=5.60m3H=4137mmF=38.115m2V=44.856m3锥体几何尺寸为：h=50mm0r=471mmH=1895mmF=4

d2sina

0.70.3cosa

0.64=19.43m2 V= d3 0.70.3cosa20.72=9.74m324 tga H=850+50+4137+50+1895=6982mm总容积：V=5.60+44.856+9.74=60.196实际布满系数：37.5/60.196=62.3%罐内液柱高：37.59.74H丿=*3.62/4

*102+(3002+50)=6706.3mm四、发酵罐强度计算〔一〕罐体为内压容器壁厚S计算1.原则椭圆封头P=1.1*2.5=2.75kg/cm2S= PD内 +C0 式中：P=2.75kg/cm23

钢工作温度下许用力取1520kg/cm2ψψ=0.9壁厚附加量：C=C+C+C1 2 3查表得：C0.81C22C0.63则：S=[2.75*2700/(2*1520*0.9-2.75)]+3.4=6.1S=8mm0h=40mm0校核σ=(PD

/4S)*(D/2h)中 0 中 1=[2.75*(3400+8)/4*8]*[(3400+8)/〔2*850〕]=587.12<=[σ]t筒体P=1.1*p设 工作=1.1*2.5=2.75kg/cm2S=[PD/(2[σ]φ-P)]+C 〔C=0.6,C=2,C=0.6〕1 2 3=[(2.75*3400)/(2*1520*0.85-2.75)]+3.2=6.8mmS=7mm校核 2 设

/2S中=2.75*(34007)2*7=669.23<=[σ]tφ锥形封头过渡区壁厚S=[〔KP

Dg〕/(2[σ]tφ-0.5P)]+C设P=1.1*2.5=2.75kg/cm2设K=0.7161S=[〔KP

Dg〕/(2[]tφ-0.5P)]+C设=(0.7161*2.75*3400)/(2*1520*0.9-0.5*2.75)+C=2.45+C=2.45+0.6+2+0.369=5.42mm锥体S=[〔f*PDg〕/([]tφ-0.5P)]+C0

Dg〕/([]tφ-0.5P)]设=(0.577*2.75*3400)/(1520*0.9-0.5*2.75)=3.95mmS=S+C=3.95+0.6+2+0.217=6.767mm0取S=10mm h=40mm0校核锥体所受最大压力处σ=PD

/2Scos450中22AE3D0S0=2.75*3400/2*10*cos450=935<=[σ]t(二)、锥体为外压容器壁厚计算1．原则椭圆封头设S=8mm S=S-C=5mm0D=D+2S=3400+16=3416mm0 iR=0.9D=3074.4mmi 0R/S=3074.4/5=614.88mmi 0按外压球壳算法计算A= =0.121/614.88=0.00020B=3000

300*5/3060=0.49kg/cm2>0.3kg/cm2内满足规定C=0.5，C=2，C=0.5筒体

1 2 3S=S+C=80S=13D=3400+2*6=34120S=S-C=13-3.2=9.8mm0L/D=6982/3412=2.050D/S=3412/9.8=348.20 0A0.000792[P]=〔R/S〕=2*0.000792*2.05*(106/3)*348.2i 0=0.379kg/cm2>0.3kg/cm2C=0.6，C=2,C=0.61 2 33．锥形封头由于：ａ=45022.500<ａ<600为：2*1895/2*tan450=1895取加强圈心线间椎体长度为950㎜S=60L/D=950/3400=0.28D/S=3400/6=566.70B=110/20S=60C=0.6，C=2C=0.61 2 3S=S+C=9.2mm0S=10综合前两步设计，取两者中较大有生产阅历拟定原则椭圆型封头厚度为10㎜ 0圆筒壁厚锥形封头壁厚1312h=500五．锥形罐强度校核内压校核P

=1.25P试 设由于液体存在，锥体某些为罐体受压最重之处即最危急

=3.74kg/cm2设=1.25P=4.68kg/cm2试A3

钢=2400kg/cm2Dg(SC)试=、

2(SC) =4.68[3400(123.2)]=906cm20.9=0.9*0.9*2400=1944试可见符合强度规定，试压安全2、外压试验以内压代替外压P=1.5*〔0.3+1.2〕=2.25kg/cm2P=1.25P=2.8kg/cm2P试 内试故可知试压安全3．刚度校核本例中容许3．刚度校核本例中容许S=2*3400/1000=6.8mm2而设计时取壁厚为S=10m，故符合刚度规定〔公式：S=1000最小D内其次节发酵罐热工设计计算一、计算依据A3

82.5/220〔V/V

=-4℃，进T为-2℃，12°5-6出二、总发酵热计算Q=q*v=119*37.5=4462.5/hrv三、冷却夹套型号选取8A=hb--截面积8*4.3-10.24=24.162冷却剂流量为〔三段冷却〕 3*24.164*10-4*1=7.284*10-3m3/sρ=976kg/m3C=1.04kcal/kg·℃P冷却剂冷却力量为:Q=7.248*10-3*976*1.04*2*3400

=-3℃下平=50027.7kcal/hr>4462.5kcal/hr8四、发酵罐冷却面积计算线看，日降温量较大为135℃，为了将来工艺更改留下余量，设计取0.6℃/hrQ=KA△t0 m冷却面积。1K1〕а计算14t4tt1 2144135=199.1kcal/m2·h·℃2а2潮湿周边=80+〔80+4*8.0〕+2*〔43-1〕=276mm=27.6cmDe=

4*潮湿周边de=4*24.16/27.6=0.035m下µ=5.05*103Pa·sλ=0.402kcal/hr·m·℃=0.468W/m·℃Cρ=1.041kcal/kg·℃=4.358*103J/kg·℃ρ=976kg/m3u=1m/sRe=duρ/µ=9160=104故可视为强制湍流流淌得n=0.4

/λ)0.42 ｐµ=1348.4kcal/hr·m·℃а=а〔1+1.77d/R〕2=1348.4*(1+12)*0.0474/1.829=1410.3kcal/hr·m·℃3K1 1 Rs b 1 Rs31= + 1+ + + 231KA aA2 1

A A2 23 A带入数据可得：1 11.3554h 0.000675*11.3354h 0.01 14.564K =185.3*11.304h +

11.304h

+4.54*14.562

+206.4*14.5620.000307*14.564+ 14.562h=7.352*10-3㎡·℃注：h〔m〕锥形罐筒体需冷却热量醪液放热Q=Q+Q醪 1 2Q=41323*0.055*10-2*146.6=3331.9kcal/hr1Q=41323*0.95*0.6=39256.9kcal/hr2因此 Q=Q+Q=42588.8kcal/hr醪 1 2A.封头某些Q=KF(t +t-t)1 外平 0附 内KF=2.02Q=KF(t +t-t)3 外平 0附 内=78.8kcal/hrB.筒体某些：带入数据到下式：1 1 1 1 2 3 KF A A1 1 2

A A A2 3 3 4 0 5得：KF=15.67kcal/K℃Q=1.1KF(t +t-t)4 外平 0附 内=6119kcal/hrQ=KA△tmKkcal/m2h℃t1t2△tm=

lnt1

=11.30Ct2A=42588.8/136.5*11.3=35.2m2则醪液冷却负荷为：35.2/41323=0.852m3/T>0.3m3/T4.发酵罐冷却面积拟定1〕筒体某些835.240mm一圈槽钢长：(3.14*(3.14*3.42)2 0.122020冷却段高度为 20*〔80+40〕-40=12400mm40*11.367*0.008=3.64m2/T2〕锥底某些：9.74*1.0484=10.21kg锥底某些冷却面积为：10.21*0.439=4.48m24.48/0.08=56m绕制高度为:1000mm一.人孔选用人孔(AXB350) Dg450*6 H1=150HG/T21616-材料A3钢补强圈尺寸拟定如下：D内=484mm 补强圈取8mmd*SS= 0

*0.52= =0.85cm1补 D2D1

48476二.视镜补强圈尺寸拟定如下：内径D=163mm 外径D=300mm1 2补强圈厚度S按补S=d*S/(D-D)=150*8/(300-163)=8.8mm补 0 2 18mm三.接收1.CO2

回收接收YB804—70 Dg40无缝钢管 法兰 Pg6Dg40HG5010—58重1.219kg温度计取样接收冷却剂进口接收YB804—70 Dg50无缝钢管 法兰 Pg6Dg50HG5010—58重1.348kg滤酒管YB804—70 Dg50不锈钢管 法兰 Pg6Dg50HG5010—58重2.38kg5.YDg125Dg50四.支座见发酵罐总装图一、技术特性“SB5111”不锈钢耐酸性钢及碳钢、Ⅱ类设备进展制作试验。证用材料同样厚度。立板焊接时应于底轴垂直，两块立板之间得分布误差不不不大于0.1010mm，设备在现场就位安装。设备组焊后，封头简体锥形底Φ400﹤15mm。设备应进展以下试验：1〕液压试验 罐 内 3.5kgf/cm2夹套内 2〕气压试验 罐 内 3kgf/cm2夹套内 3kgf/cm274352设备碳钢外露外表应涂Y35-1红丹油防锈漆2层。二、发酵罐标准表50m³圆柱锥底发酵罐标准表名称罐体规格：直径〔mm〕