四川理工学院毕业论文

C1——钢板负偏差。C1取0.6

C2——腐蚀裕量，不锈钢。腐蚀裕微量。一般单面腐蚀C2=1。双面C2=2

C3——加工减薄量C3=0（冷加工C3=0，热加工C3=1mm） S= PcDi/（2【σ】tΦ-Pc）

=0.363×4300/（2×137×1-0.363） =5.704mm

Sd=S+C2=5.704+2=7.704mm。查〈〈化工设备机械基础〉〉P93表4-9得C1=0.60mm

∴Sn=7.704+0.6=8.304mm 圆整后取Sn=9mm

罐的筒体厚度为9mm的0Cr18Ni9钢板制作。

3.1.3.2标准椭圆封头壁厚计算

一般中低压容器采用椭圆形封头，为了便于设计加工，本设计选用标准椭圆形封头也是用不锈钢0Cr18Ni9制作起许用应力【σ】t137

S= PcDi/（2【σ】tΦ-0.5Pc）+C 各字母表示与前公式一致，则

S=0.363×4300/（2×137-0.363） =8.3mm

圆整后取Sd =9mm

由《发酵工厂设计概论》表15和《材料与零部件》（上）得：

表3-1椭圆封头系数 (mm) 公称直接 曲面高度 直边高度 内表面积 容积V σ Dg（mm） h1 h F（㎡） M3 mm 4300 1075 50 19.24 9.7 9 3.1.3.3 罐底锥形封头的设计选型

选用不锈钢【σ】t=137的0Cr18Ni9制作，锥壳半顶角30。，选用无折边不需加强锥形封头，便于收集和卸除这些设备。 Sd= PcDi/（2【σ】tΦ-Pc）cos ? +C Pc——锥壳计算内直径。无折边时Pc=Dimm d——锥角半顶角 Sc——锥壳厚度

。

Sd=0.363×4300/（2×137-0.363）×1/cos30+2.6

=9.18mm

无折边锥形封头锥体大端与圆筒连接时，应按下述方法确定连接处锥壳大端厚度，以Pc/【σ】tΦ与半顶角值查〈〈化工设备机械基础〉〉P105图4-15：

Pc/【σ】t=0.0016。在增加厚度区域需增加厚度，由下式计算得：

t

Sr=QPcDi/（2【σ】Φ-Pc）

=1.3×0.363×4300/（2×137×1-0.363） =7.415mm

圆整后取厚度为8mm。在任何情况下，加强段的厚度不得小于相

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第三章 发酵车间设备的设计与选型

连接的锥壳厚度，锥壳加强度段的长度L不得小于

0.5DiSr =270.36mm cos?圆筒加强长度L应不小于20.D =252.53mm 5iSr圆锥体小端连接处的厚度无需加强，仍取9mm。 23.1.3.4进料管及排酒管的直径与选型

本设计采用直型接管及进料过酒为同一管道，与派酵母也为同一管道，对进料管与排酒管流量相差不大，可选同一管径的管子。 该发酵罐实装醪液230.3 m3

由工厂实际经验知，一般装满一罐发酵罐的麦汁要6h，则进醪速度：

Vs=V/?= 230.3/（6×4300） =0.008926m3/s 查〈〈化工原理〉〉（上）表1-1，高黏度流体的速度在0.5～1m/s。取发酵醪流速u=0.8m/s。

4Vs4?0.008926 = =0.119m ?u3.14?0.8则管径D取125mm。 在〈〈材料与零部件〉〉（上）P154查得管子Φ133×4的无缝钢管其内径为：di =125mm

校核：u=4Vs/?di=4×0.008926/（3.14×0.1252）

=0.7277m/s，在0.5～1m/s范围，所以采用此管。

表3-2 管法兰连接尺寸 (mm) 则管径D=

公称直径 DN 125 PN0.6MPa D 240 K 200 L 18 Th M16 n 8 3.1.3.5 CO2排出管及CIP清洗管

CO2排出管与CIP清洗管都安放在封头上，又设CO2管与清洗管径一致，洗涤发酵罐经过三次，第一次进碱，第二次清水，第三次消毒水。每次约1吨水。又设洗涤时间为0.5h。

则洗涤体积流量Vs=Q/t=3000/（1800×1000）=0.00167 m3/s 查〈〈化工原理〉〉（上）P20表1-1，自来水流速范围1～1.5m/s 取洗涤水流速为1.5m/s，则管径

D=

4Vs ?u32

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4?0.00167=0.0376 m/s 取38 mm

3.14?1.5查〈〈化工设备机械基础〉〉P56表2-6，选用Φ45×3.5的无缝钢管，其内径di=0.038m

校核：u=4Vs/?di2

=4×0.00167/（3.14×0.0382）

=1.47m/s，在范围内，满足要求。

表3-3 管法兰连接尺寸 (mm)

=

3.1.3.6型

公称直径 DN 40 PN0.6MPa D 130 K 100 L 14 Th M12 n 4 其他选

（1）温度计的接管

查表得选用Φ219×6的无缝钢管 （2）人孔的选择

由〈〈材料与零部件〉〉，设备内径大于2500mm的应该有两个人孔标准，椭圆封头上人孔选用Dg450的圆形人孔，普通碳钢制造。 总高H=233mm，另外封头的视镜取Dg125mm的。

筒体下部也安装一个同样的圆形人孔，普通碳钢制造。 （3）取样塞的选取

取样塞主要作用是在发酵后期贮酒过程中，不同时间去发酵醪来检测，看是否符合标准，情况是否正常，还能通过此口来检测罐内CO2的浓度，由于此流量不大，内径取10mm则足够。 （4）支座的选取

G麦汁=G冷麦汁=76168×3×1.0358=236684kg G筒体=16738.52 kg G封头=G椭圆形封头+G锥形

=1000×0.05+100+1500=2550 kg ∴发酵时的重量： G= G麦汁+G筒体+G封头

=236684+16738.52+2550 =255972.52 kg

3.2 发酵车间其他附属设备选型

3.2.1清酒罐

年产100000t啤酒，由前物料衡算可知，每锅麦汁过滤后得过滤酒75029L，则每天

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第三章 发酵车间设备的设计与选型

过滤酒的产量为75029×6=450174 L

由于工艺要求，设有6个清酒罐，则每罐容积为： 设装料系数?=0.8，则： 450174/（0.8×6）=93786.25L

?33?3?2

取径高比为1：2，则有D+D+D2D=93.8 m3

24424

∴D=3.65 m

取Dg3800的罐子。H=7.6 m

查《发酵车间设计概论》表15得

表3-4 椭圆封头尺寸 （mm） 公称直接 曲面高度 直边高度 内表面积 容积V Dg（mm） h1 H F（㎡） m3 3800 950 50 16.2 7.75 3.2.2扩大培养罐选型

各级扩培罐的选型及尺寸如下： 扩大比遵循原则如下：

在汉生罐以前的各级，由于采用较高的培养温度，酵母倍增时间短。无菌操作条件好，可采用1:10—20，反之。汉生罐以后的各级，采用低温培养（不大于13℃） 酵母倍增时间长，杂菌污染机会多。扩大比宜小。一般1:4—5。例如，大罐发酵，每罐麦汁量为167.532m3 。若希望发酵接种后细胞浓度为15--20×106/mL。则汉生罐以后各级扩大比若定为1:5。可按如下安排，设每一级细胞培养后浓度为75×106/mL。则最末一级（n）有效容积为大罐容积。且各级罐锥角取60゜。

Vn=20×106/（75×106）×228.5=60.93m3 Vn-1=60.93/5=12.186m3

Vn-2=12.186/5= 2.437m3 Vn-3=2.437/5=0.4874m3

3.2.2.1汉生罐

0.8=V有效/V实? V实= 0.4874/0.8=0.6093m3 又取D:H=1:2 0.8为填充系数

?则0.6093=D3?D=0.729 mm，圆整后取Dg700mm

2∴H=2D=1400mm

该罐采用8Cr18Ni9的不锈钢制作。查《发酵车间设计概论》表15得 表3-5 椭圆封头尺寸 （mm）

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