啤酒发酵课程设计---啤酒发酵罐的设计.doc

合 肥 学 院Hefei University化工原理课程设计 题 目：啤酒发酵罐的设计系 别：生物与环境工程系专 业：生物工程专业姓 名：梁潮（1002012012）导 师：胡科研二0一二年五月啤酒发酵罐设计任务书班级：10生工二班学生姓名： 梁潮课题名称：啤酒发酵罐设计指定参数：1. 全容：602. 容积系数：0.853. 径高比：1:24. 锥角：90度5. 工作介质：啤酒设计内容：1. 完成啤酒发酵罐设计说明书一份1） 封面2） 设计任务书3） 完成发酵罐设计热工计算2. 完成发酵罐总装图一份（CAD绘图）实际主要参考书：1. 化学工艺设计手册2. 机械设计手册3. 化工制图 CAD制图4. 化工原理教材接受组承诺：本组接受任务，定在规定时间内，完成任务。 2012年5月目录一、总论1.1概论1.2设计依据1.3设计指导思想1.4设计范围二、生产工艺2.1生产方法的选择2.2 啤酒发酵流程CAD图纸（附）三、设备选择3.1主要工艺设备选型计算3.2 啤酒罐CAD图纸（附）四、设计结果的自我总结与评价五、参考文献合肥学院生物工程专业化工课程设计说明书啤酒发酵罐课程设计一 总论1.1概论 圆筒体锥底立式发酵罐 圆筒体锥底立式发酵罐（简称锥形罐 ），已广泛用于发酵啤酒后生产。锥形罐,可单独用于前发酵或后发酵，还可以将前，后发酵合并在该罐 进行（一罐法）。这种设备的优点在于能缩短发酵时间,而且具有生产上的灵活性，帮能适合于生产各种类型啤酒的要求。目前，国内外啤酒工厂使用较多的是锥形发酵罐这种设备一般置于室外。冷媒多采用乙二醇或酒精溶液。也可使用氨作冷媒，优点心能耗低。采用的管径小，生产费用可以降低。最终沉积在锥底的酵母，可打开锥底阀门，把酵母排出罐外，部分酵母留作下次待用，安全阀和玻璃视镜。影响发酵设备造价的因素 主要包括发酵 设备大小，形式，操作压力及所需的新华通讯社却工作负荷，容光焕发器的形式主要指其单位容光焕发积所需的表面积，这是影响造价的主要因素。罐的高度与直径的比例为1.5-6:1.常用3:1或4:1.罐内真空主要是系列的发酵罐在密闭条件下转罐 可进行内部清洗时造成成的,由于型发酵罐在工作完毕后放料的速度很快.有可能造成成一定期负压,另外即便函罐内留学生存一部分二氧化碳.在进行清洗时,二氧化碳有被子除去的可能所以也可能造成真空。由于清洗液中含有碱性物质能与二氧化碳起反应而除去罐内气体。结构及特点 啤酒发酵罐是啤酒厂的主要设备之一，其发酵温度控制是依靠调节冷却系统的冷却流量来实现。目前国内外较多采用罐体外壁的夹套通入低温酒精水冷却罐内发酵液，而酒精水的降温是通过液氨蒸发来冷却的，其缺点是需要酒精水的中间换热循环。而本设计对目前现有的啤酒发酵罐，作了进一步发展和改进，其主要特点如下： 把大罐的夹层当作蒸发器，液氨直接在夹套内蒸发，利用其气化潜热冷却罐内的啤酒液，从而省却了酒精水的中间换热循环，节省能耗12%以上。 把夹套当作蒸发器，由于夹套内的压力比酒精水系统的要高，为此，设置了安全可靠、合理、结构新颖的蜂窝结构夹套，夹套与筒体组成的蜂窝状结构，其强度和刚度相互得到了提高。夹套焊缝可减少30%。 夹套做成分片式，与筒体的焊接完全避开筒体的纵、环向焊缝，避免了氨通过焊缝往罐内啤酒液泄漏的可能性。克服了其它夹套的缺点。 可选用碳钢或不锈钢材料，便于现场制造，降低制造成本，节省投资费用。 1.2设计依据1.2.1合肥学院生物工程课程设计指导书。1.2.2合肥学院生物工程课程设计任务书。5. 1.2.3化工原理教材、化学工艺设计手册、机械设计手册及生物工程专业基理论课本等参考资料。1.3设计指导思想1.3.1尽量采用先进的生产技术与设备，认真吸取和借鉴国内外各种产品生产的成熟新工艺、新技术、新设备。1.3.2合理利用资源，节约能量，消耗指标。1.4设计范围1.4.1确定工艺流程及生产操作条件1.4.2工艺及主要设备计算（物料衡算、设备计算）1.4.3绘制生产工艺流程图1.4.4编制课程设计说明书二、 生产工艺2.1生产方法的选择啤酒发酵工艺流程简图：酵母培养扩大培养锥形罐发酵充氧麦汗冷却2.2 啤酒发酵流程CAD图纸（附） 三、设备选择3.1主要工艺设备选型计算（1）发酵罐容积计算根据啤酒生产工艺，二次煮出糖化法为间歇生产，因锥形罐容量较大，糖化冷麦汁需分批在24小时内满罐。年生产天数300天，旺季每天糖化6次，而淡季每天糖化4次，考虑到生产的灵活性，选取每天4批次糖化冷麦汁量为发酵罐的有效容积：V有效=1.05741000/300=144.5m3发酵罐的填充系数为=0.85，则全容积为：V全=V有效/=170 m3发酵罐采用椭圆封头、圆形筒体和圆锥形底，则V全=（/6）D2ha+（/4)D2hb+（/4)D2H+(1/3）（/4)D2h1取筒体H=2D，封头高ha=（1/4)D，封头折边高hb=50mm，圆锥形底角60，圆锥形底高h1（D/2)/tan30=0.866D，代入上式得V全=1.929D3+0.0393D2=170为方便计算，封头折边可忽略不计，则有V全=1.929D3=170解得D=4.45m,取D=4.5m,筒体H=2D=9m，封头高ha=（1/4)D=1m，验算全容积：V全=0.5244.521+0.7854.520.05+0.7854.529+0.2624.530.866 =110.61+0.795+143.06+14.52 =174.28m3 Q总，所以应用Q降计算换热面积，则平均温度差tm=（t1t2）/ln(t1t2) 12 5 啤酒发酵液 -5 -2 冷媒25%酒精t1=17 t2=7 代入tm=（17+273.157273.15）/ln（17/7）=11.3KF=Q降/Ktm=353438/(1403600/1000)11.3=62.1m2冷媒比热C冷=4.186kJ/kgK，发酵罐冷带冷媒最大流量：W=Q降/C冷(t2t1)=353485/4.186-2(-5)=28089kg/h=20.19t3.2 啤酒罐CAD图纸（附）四、设计结果的自我总结与评价本次课程设计让自己透过自己的双手获得知识。设计需要大量的化工原理计算，这是我们化工原理的一次实践，不仅可以增加我们的知识，也使我们了解了它在实际生产中的应用的重要性。通过具体的啤酒发酵的设计，我了解了发酵罐的结构、反应过程、生产流程，还加深了画图技巧。这不是一个单一设备的设计，它让我们重返考虑设计的布局，把握各个细节。在本次的课程设计中，我上网搜了很多资料，了解了许多课堂上学不到的东西，知道了化工设计的魅力。在本次课程设计中，我使用了计算机辅助设计。本次课程设计基本上是成功的，但其中还有一些不足之处。还有设计过程中带来了一些误差，通过作图法完成的。通过本次课程设计我收获了一笔宝贵的财富。在将来的工作中定会有更多的收获。最后，我要感谢我的指导老师胡科研老师，感谢他在本次课程设计中对我的指导和帮助。五、参考文献1. 化学化工物性数据手册（无机卷）.北京.化学工业出版社2. （苏）FO 迪新在奥尔斯科戈. 化工基本过程与设备.