【年产15万吨啤酒厂重要设备的选择及计算3000字（论文）】

年产15万吨啤酒厂重要设备的选择及计算目录TOC\o"1-2"\h\u12604年产15万吨啤酒厂重要设备的选择及计算 1179897.1糊化锅 1217107.1.1所需容积的计算 1205927.1.2加热面积的计算 230531在平均温度100℃时，水的物理常数为：r=958kg/m3 3182567.2糖化锅 352567.3煮沸锅 451117.4麦汁压滤机 4171137.4.1需容积的计算 418263过滤槽的过滤面积为（8100+2700）×0.6/100=64.8m2 4318387.5回旋沉淀槽 429683则V总=1.2×69000/1000=82.8m3 4283237.6麦汁冷却器 4107397.7锥形发酵罐 5181347.7.1锥形发酵罐容积的确定 5207137.7.2锥形罐数量计算 5268627.7.3锥形瓶几何尺寸计算 5135237.7.4冷却面积计算 5125937.7.5蛇管的直径选用：ψ100×3.5 620807.7.6确定发酵罐壁厚 668287.7.7封头壁厚计算 627314标准封头的厚度计算公式如下: 6149968三废的处理 6179848.1废渣 6163128.2废气 847428.3废水 824165我国工业废水的排放标准：（对啤酒工业废水排放标准） 87.1糊化锅7.1.1所需容积的计算按物料衡算，每次加入糊化锅的量M=2700+2700×20%=3240kg加水量G=12960kg则V有效=（12960+3240）/（1.080×1000）=15m3按实际生产情况，取装填系数0.6则V总=15/0.6=25m3径高比为2：1，则V总=πD2/4×D/2=25m3则D=（8V总/π）1/3=3.99m则H=1.995m所以V实=πD2/4×D/2=3.14×3.993/8=24.93m3>25m37.1.2加热面积的计算F=Q/kΔt按双醪一次煮出糖化的工艺，在糊化锅内63℃升至100℃时的传热量是最大的，总用时为35min（加热至100℃需20min，煮沸15min）。Qmax=Q4×60/35=4566231.26（kcal/h）t1=132.88℃t2=100℃，Δt=（t1为加热蒸汽在绝对压力为0.3MPa时的温度，t2为麦汁煮沸时的温度）传热系数K值得计算K=1/1/α1+1/α2+S/λ（kcal/h×℃×m3）式中：α1——夹套内蒸汽凝结的给热系数α2——从加热面到糖化物料的给热系数S——加热面材料的厚度，钢板取12mm厚λ——加热材料的导热系数330α2=0.36λ/D（d2np/μ）2/3×（3600μgC/λ）1/3×（μ/μn）0.14式中：λ——麦汁的导热系数，在100℃时为0.59d——搅拌器浆叶直径3.6mD——夹套内直径4.5mN——搅拌器转速30/60=0.5（转/秒）ρ——麦汁密度，11°p的麦汁密度为1043kg/m3P=1043/9.81=106.5（kg×s2/m4）G——重力加速度，9.81m/sC——热麦汁比热，11°p时为0.98cal/kg×℃μ——麦汁粘度水在100℃时的μn=0.284/9810（kg×s/m2）,测定的麦汁比粘度为1.5，则麦汁粘度μ=1.5×0.284/9810=4.35×10-5（kg×s/m2），μ/μn=1.5（μ/μn）0.14=1则：α2=0.36×0.59/4.5（3.62×0.5×106.5/4.35×10-5）2/3×（3600×4.35×10-5×9.81×0.94/0.59）1/3×1=4165.2（kcal/m2×h×℃）蒸汽在传热锅底上的凝结状态以膜状冷凝考虑：α1=0.068（3600λ2r2γ/μΔt）1/3在平均温度100℃时，水的物理常数为：r=958kg/m3μ=0.284/9810kg×s/m2，λ=0.587kcal/m×h×℃，C=1kcal/kg×℃，在3.5MPa绝对压力下，γ=513.1kcal/kg，T=138.19℃，壁温定为95℃，则Δt=138.19-95=43℃，则：α1=0.068（3600×0.5872×9582×513.1/0.284/9810×43）1/3=5260（kcal/m×h×℃）代入：K=1/（1/α1+1/α2+s/λ）=1/（1/4165.2+1/5260+0.012/330）=2143.3（kcal/m×h×℃）考虑实际热效率比理论K值降低20%，即：K=2143.3×80%=1714.7（kcal/h×℃×m2）则F=Q/KΔt=6.8×105/（1714.7×35）=12.1m2锅底表面积S=πr2=3.14×（4.5/2）2=15.9m2>12.1m2则：F=12.1m27.2糖化锅糖化锅一次投料为69320kg则：V有=69320/1.0925×1000=63.45m3式中：1.0925为混合醪液的比重取填充系数为70%，则：V总=63.45/0.6=105.75m3，由V总=πD2H/4（糖化锅径高比取：2：1）则，V总=πD3/8，D=（V总/π）1/3=6.0m由径高比2：1，得H=D/2=3m由前述糊化锅计算可知：K=1714.7（kJ/h×℃×m2）又：Δt=132.88-78=54.88℃又知道糖化过程中，最大耗热量为：2663634.9kJF=2663634.9/（1714.7×54.88）=28.31m2S=πr2=3.14×(6/2)2=23.26m2＞28.31m2所以此设计满足要求。7.3煮沸锅按物料衡算，每次投料量为11000kg，按100kg物料得634.06kg麦汁。则需要煮沸的麦汁量为：11000×634.06/100=69746.6kgV有效=69746.6/1.043×1000=66.87m3式中：1.043——麦汁的比重取空余系数为1.3，则：V总=66.87×1.3=86.9m3煮沸锅的径高比取2：1，则V总=πD2H/4=πD3/8即：D=（8V总/π）1/3=6.05m则H=D/2=3.025m（注:煮沸锅采用列管内加热器）7.4麦汁压滤机7.4.1需容积的计算按物料衡算表，每次糖化得到麦汁量为G=69320kg,查得糖化醪比重为1065kg/m3，则：V有效=69320/1065=65.09m3生产需要1.2的空余系数，故所需容积为：V总=65.09×1.2=78.072m3取槽的径高比为2：1，槽底为平底，则：V总=πD2H/4=πD3/8即：D=（8V总/π）1/3=5.8m则：H=5.8/2=2.9m7.4.2过滤面积的计算一般100kg的干麦芽，所需过滤面积为0.5到0.6m2，麦槽厚为35cm，即0.35m，则：过滤槽的过滤面积为（8100+2700）×0.6/100=64.8m27.5回旋沉淀槽7.5.1所需容积计算按物料衡算，热麦汁量为69000L，取空余系数为1.2，则V总=1.2×69000/1000=82.8m37.5.2所需几何尺寸计算本设计选用平底回旋沉淀槽，设备与平地斜度为2%，有利于排除热凝固物。径高比取2：1，则D=（8V总/π）1/3=5.95m，,6.0m，则H=D/2=3.0m7.6麦汁冷却器如今，大多啤酒厂采用薄板换热器。麦汁和冷却剂之间的热交换是通过泵送压力和沿沟纹板两面逆流来实现的。薄板换热器的冷却效果好，有利于增加麦汁中溶解物的含量，促进酵母在发酵初期的生长。一般情况下，无菌空气被引入到冷却麦汁排出管道处。7.7锥形发酵罐7.7.1锥形发酵罐容积的确定V有效=W[（12-16）/24/n]×（1-Q%）式中：W——每次糖化热麦汁量Q%——冷却损耗(平均为7%)N——每天糖化的次数则，V有效=69000×（4/24/8）×（1-7%）=133.69m3取1.2的空余系数，则V总=1336.9×1.2=160.428m37.7.2锥形罐数量计算根据公式：N=P/[V有效×（1-Q%）×30/C]式中：N——锥形罐的数量（个）P——最高啤酒月产量Q%——发酵滤酒和装瓶损失（5%）C——发酵周期（20天）其中：P=62×8×30=14880t则：N=14880/[133.69×（1-5%）×30/20]=78.1个，取79个7.7.3锥形瓶几何尺寸计算锥形发酵罐圆锥底夹角为75°，径高比取1：3（一般1：1.5-6），由体积公式：V=1/3×（πD2/4）×（D/2）tan37.5°+（πD2/4)）×3D，得D=6.71m，取7m由查得封头为：9.02m2所以：1/3×（πD2/4）（D/2）tan37.5°+（πD2/4）×3D=300-9.02得：D=4.86米取5m，H=4D-3.6=15.6m查得上封头高度为：h1=1000mm，直边高度h2=50mm，下锥高度h3，由下列公式可得：h3=D/2tan37.5°=3.26m7.7.4冷却面积计算冷却面积：F=（3×5.8）πD2/4+0.659π[（4/2）2-π（2.2/2）2]=199.32-5.8=211.5m设每吨发酵液需要0.6米的冷却面积，则：F1=231.9×1.084×0.6=150.8m2因为F1＞F，所以加热面积的设计满足要求。重新换算总体积：V总=1/3×（πD2/4）×（D/2tan37.5°）+（πD2/4）×3D+9.02=324.7m3，324.7m3>300m3，所以设计符合要求。7.7.5蛇管的直径选用：ψ100×3.57.7.6确定发酵罐壁厚S=[P×D/（2×[δ]×φ-P）]+C式中：P——设计压力，取最高工作压力的1.05倍，取P=0.6MPaD——发酵罐的内径，D=500φ——焊缝系数，根据焊接情况和焊伤的的程度，查相应表定中φ=0.8[δ]——As钢的许用应力为127MPaC——壁厚附加量，C=C1+C2+C3式中:C1——钢板负偏差，视钢板厚度查表确定，其范围为：0.13-1.3，取C1=1.0mmC2——为腐蚀裕量，单面腐蚀取1mm，双面取2mmC3——加工减薄量，对冷加工C3=0，热加工封头C3=S0/10，现取C,3=0,代入上式，C=C1+C2+C3=1+2+0=3mm则，S=[（0.6×500）/（2×127×0.8-6）]+0.3=1.78cm7.7.7封头壁厚计算标准封头的厚度计算公式如下:S=[PD/2×[δ]φ-P]+C（cm）式中：P=0.6MPa，D=500cm，[δ]=127MPa,C=0.08+0.2+0.1=0.38cm，φ=0.7则：S=0.6×500/[（2×127×0.7）-0.6]+0.38=2.1cm查《钢材手册》圆整为10mm，G封=2850kg8三废的处理8.1废渣啤酒生产中重要的固体废物及产量：表8-SEQ表\*ARABIC\s11啤酒生产中的重要固体废物及产量工序副产物名称产量利用方向选麦瘪麦和杂谷占大麦投料量的5-10%饲料、糖化原料麦芽干燥麦根占大麦投料量的3%饲料、制药、其他糖化麦糟110-130kg/100kg投料量饲料废酒花糟约为酒花投料量的三倍饲料、肥料、制药冷却沉淀蛋白0.3-0.7kg/100L麦芽汁以干物质计发酵主、后酵母1-1.5t干酵母/kt啤酒饲料、制药工业原料二氧化碳约5kg/100L啤酒铸造、饮料工厂、干冰8.1.1麦糟麦糟是啤酒生产过程中最大的副产物。麦糟具有很丰富的营养价值，是很好的饲料。为了防止麦糟腐败，污染啤酒厂的环境，可以先对麦糟进行低温干燥处理。以下是麦糟的成分：表8-SEQ表\*ARABIC\s12湿麦糟的成分成分含量/%水分80左右粗蛋白质5可消化蛋白质3.5脂肪2可溶性非氮物10粗纤维5灰份1表8-SEQ表\*ARABIC\s13干麦糟的成分成分含量/%粗蛋白质28.0粗脂肪8.2无氮浸出物41.0粗纤维17.5粗灰份2.5营养值/(kJ/kg)210008.1.2酵母在啤酒生产过程中，主发酵酵母占2/3，这些酵母质量优良，可以回收利用、用作接种和低温干燥处理后作为制药原料销售；另外的1/3是后发酵酵母，这些酵母质量较差，它们可以直接送到糖化车间和麦糟一起干燥，然后作为饲料出售。8.2废气二氧化碳是啤酒生产发酵产生的重要副产物，对空气质量影响很大，同时他也是啤酒中的重要成分，所以我们将会回收利用二氧化碳。本设计采用中压回收。二氧化碳经过二级压缩至1.6-2.2MPa，冷却到-25--15℃，液化。这个方法压力低，设备维修