年產20萬噸淺色啤酒工廠設計(任務書)(完整版)

　　

【正文】 8） 式中， I為煮沸溫度（約為 100℃）下水的汽化潛熱（ KJ/Kg） 熱損失 Q23 米醪升溫和第一次煮沸過程的熱損失約為前兩次的耗熱量的 15%，即： Q23=15% （ Q21+Q22 ） （ 9） 由上述結果得 ： Q2= （ Q21+Q22 ） = （ + ） = KJ （ 10） 第二次煮沸前混合醪升溫至 70℃的耗熱量 Q3 按照糖化工藝，來自糊化鍋的煮沸的米醪與糖化鍋中的麥醪混合后溫度應為 63℃，故混合前米醪先從 100℃冷卻到中間溫度 t0。 179。 179。 ） / （ + ） （ 23） =() 混合醪比熱容： c 混合 = （ G/ 米醪 c 米醪 +G 麥醪 c 麥醪 ） / （ G/ 米醪 +G 麥醪 ） （ 24） =（ 179。 =(kJ) （ 26） 式中， I為煮沸溫度下飽各蒸汽的焓（ kJ/kg） 熱損失 Q43 根 據 經 驗 有 ： Q42=15% （ Q41+Q42 ） （ 27） 把上述結果代入公式（ 27）得 Q4 =(Q41+Q42) =(+) = (kJ) （ 28） 洗槽水耗熱量 Q5 設洗槽水平均溫度為 80℃，每 100kg原料用水 450kg，則用水量為 : G 洗 =179。 ） /（ 179。 95%)= /( 179。淡色啤酒 202100t。 =(kg) 又知 100 Bx麥汁比熱容 C1=(Kg178。 179。 6179。 2)=(KJ/h) (44) （ 3）發酵總耗冷量 Q2 Q2=Q21+Q22=+=(kJ/h) (45) (4)每罐用冷媒耗冷量 Q0 Q0=Q01+Q02=+=(46) (5)發酵用冷 媒耗（循環量） M2 發酵全過程冷卻用稀酒精液作冷卻介質，進出口溫度為8℃和 0℃，故耗冷媒量為： M2=Q2/（ Cm179。 %179。根據工廠實踐，年產 100000t啤酒培養冷量為 （ Kj/h），則 對應的年冷耗量為： Q4’ = Q4179。故旺季生天耗冷量為： Q5’ =Gb 179。 8)=(KJ/h) （ 58） 202100t/a啤酒廠發酵車間冷量衡算表 將上述 計算結果，整理后可得 100000t/a 啤酒廠發酵車間冷量衡算表，如表 4 所得 20 表 4 啤酒廠發酵車間冷量衡算表 耗冷分類 耗冷項目 每小時耗冷 量 (kJ/h) 冷媒用量 (kJ/h) 每罐耗冷 (kJ) 年耗冷量 （ kJ） 工 藝 耗 冷 量 麥汁冷卻 Q1 (M1) 91608362.746 179。 109 合計 總耗冷 Q ————— 179。5 即 d=700mm 過濾槽 采用平底過濾槽 1 容積的計算 V有效 = m3 取 φ= V=V有效 /=設鍋的徑高比為 2： 1，即 d/H=2/1 有 H= D=4200 過濾篩板用不銹鋼焊制而成，過濾篩板上分布條形篩孔，尺寸約為 20mm，平底上有均勻的麥芽汁倒出管，每 — ,導管直徑通常為 25—45mm. 麥汁暫存罐 材質取不銹鋼，容積為能裝一鍋麥汁，取容積為 20m3. 取 D:H=2:1，由 V=πD2H/4，既 D=1500mm,得 H=3000mm 回旋沉淀槽 選用立圓柱平底槽回旋沉淀槽 ：麥汁進口速度 8m/s，進料時間 20min 麥汁停留時間 40min，麥汁轉速 10 轉 /分 2．容積 V V有效 = 取空余系數為 則 V= V有效 *= 設 D:H=2:1,V=πD2/4 得 D=,H= h= V有效 /A= 約在糟高度的 1/2 處 h=(1/2)= 6．出 料管 選三個出料管 上出料管在設備高 2/3 處 ,2/3*= 中出料管在設備高 1/10 處 ,1/10*= 下出料管再糟的底部。在麥汁淹沒內加熱器加熱區后往 內加熱器殼程中通入 MPa 155℃ 的飽和蒸汽，麥汁由 92℃ 加熱到 1040C 并維持一段時間。 （ 2）球形下封頭厚度與強 度計算 厚度： δ= PcDi/(4[σ]tφ－ Pc) Pc－計算壓力， Di－圓筒內直徑 , 3600mm δ－計算厚度 , mm φ－焊接接頭系數 , [σ]t－設計溫度下材料的許用應力，本設計封頭選鋼后號為的高合金材料 Q235A， 105 則 δ=3600/（ 4105） = δe=δ+C2=+= 查表 179 C1=,δn=5mm 強度： 計算應力 δ= =(3600+3)/(43)= δ=[σ]t=105 故符合標準 最大工作壓力 [Pw]= =431051/(3600+3)= 設液面高度 h V液 = V球 =*D3= V柱 ===4**h 得 h= h 總 =+= 鍋底承受壓力 P=pgh=1048**=27730Pa 標準大氣壓 P 總 =++= 取設計壓力為 (3) 折邊錐型封頭的設計 設計壓力 (標準大氣壓 )設計溫度 200℃ ,錐殼大端直徑 3600mm,大端過濾段轉角的半徑為 140mm,錐殼半頂角為 60 度 ,腐蝕余量 1mm,錐殼材料 Q235A,焊縫系數為 ,厚度與 26 主體一樣也為 6mm （ 1）鍋體材料選擇 選用型號為 Q235A. （ 2）鍋體壁厚的計算 由于本設計 選用球形封頭，球形封頭的薄膜應力較其它封頭為最小，邊緣應力影響也較小，為了焊接方便，標準上允許取封頭與筒體等厚度，本設計取 δ=6mm的不銹鋼板 (3) 鍋體重量計算 圓柱形鍋體的體積： V1 =πDiHδ = = m3 鍋底的體積： V2 =S 內 δ = = m3 錐形頂蓋 的體積： V3={[D+]}δ = = m3 ∴ G=( V1+ V2+ V3)ρ鍋 =(++)7800 =(㎏ ) 設升氣筒面積為料液面積的 1/40，則管徑 d 即 πd2/4=（ 1/40） πd2/4，即 d=550mm δ= PcDi=550(2105)= mm δe=δ+C1+C2+△ =+++=4mm 取鍋體重 3t，醪液重 22t 則 總重 G=3+22=25t 本設計選用八個支座 每個支座需承擔的負荷 Q=25/8= 按標準取 B 型耳式支座八支。再校核總傳熱系數。 Q2= V總 39。這樣可得到實際的換熱面積 F 實 F 實 = 60x1600x =27m2FAB= 校核兩個煮沸階段的傳熱系數 KAB 1）、加熱階段的總傳熱系數 KAB 的校核 在麥汁煮沸過程中內加熱器殼程的飽和蒸汽是通過冷凝放熱對麥汁加熱的，所以在計算凝結氣向壁面放熱系數時用公式 qAB=Q1/F 來計算 1/KAB=1/α1+1/α2+d0/dm*b/λ+R0+Ri QAB=Q1/F=2380667/(27*20*60)= Re=qH/(rρˊ μ)=[*(**)]106=338 因 Re＞ 100，所以必須用混流下的公式計算放熱系數： Pr=CPμ/λ=4329**103/= α1=λ(g/μ2)2/3*(Re100+)=8356W/(m2K) 不銹鋼的導熱系數 λ=17W/（ mK） Re=dμρ/μ=**1014/*103= Pr=cPμ/λ=3968**103/= α2=(m2K) 1/KAB=1/α1+1/α2+d0/dm*b/λ+R0+Ri =1/8356+1/+60/56+60/58*++09 = KAB=(m2K) 算得 K 值與開始計算中選用的 KAB 值相差為 （ ） /(1200*100%)=% 上述誤差在工程上是允許的。 2）、加壓煮沸階段的總傳熱系數 KAB 的校 核 凝結蒸汽向壁面放熱系數的確定可以借鑒加熱階段凝結放熱系數的計算 QAB=Q2/F=（ 35*60*27） = 29 則 Re=qH/(rρˊ μ)=[*（ **） ]106= Re＞ 100，則用混流下的公式計算換熱系數 Pr=cPμ/λ=4329**103/= α1=λ(g/μ2)2/3*(Re100+)=9037 W/(m2K) 不銹鋼的導熱系數 λ=17W/（ mK） Re=dμρ/μ=**1009/*103= Pr=cPμ/λ=**103/= α2=(m2K) 相對應的無相變時的總傳熱系數 KABˊ 1/KAB=1/α1+1/α2+d0/dm*b/λ+R0+Ri =1/9037+1/+60/56+60/58*++ = KAB=1136W/(m2K) 算得 K 值與 開始計算中選用的 KAB 值相差為 （ 12001136） /1200*100%=% 上述誤差在工程上是允許的。 =%x(35/60)= ③ 流體的平均溫差 加壓煮沸階段麥汁進口和出口溫度都是 1040C,△ tm = 510C ④ 面積的計算 先假設所需的傳熱系數 K39。 兩個煮沸階段換熱面積的計算 1)麥汁加熱段 (700C1000C)的換熱面積計算 ① 平均溫度及平均溫度下的物性參數 tm = (70+100)/2=85OC 麥汁的物性參數 粘度 μ= s 密度 p = 1014kg/m3 導熱 系 數 λ= /(m K ) 比熱 CP =3 .968kJ/ （ kg K） tm =155OC 時 飽和蒸汽的物性參數 粘度 μ= s 密度 p = 汽化潛熱 r =② 麥汁升溫所需的熱量 Q1=CPG1(t2 t1)=(100 一 70)=2380667kJ G1 為麥汁的質量， Gl=ρˊ V ③ 流體的平均溫差 △ tm △ tm=[(Tit0)(T0ti)]/ln[(Tit0)(T0ti)] =[(15570)(155100]/ln[(15570)(155100)] =69℃ ④ 傳熱面積的計算 先假設這個階段所需的傳熱系數 K39。 傳熱計算中的兩個基本方程式 傳熱方程式 熱流體將熱量通過某固定壁面傳給冷流體的過程稱為傳熱。 1000C 預煮沸 l0min 左右 。在加壓 MPa 條件下煮沸，時間可縮短一半左右。 每次投料量 G 大米 =887 ㎏ G 麥芽 = ㎏ 每天最大糖化量 6 鍋，即 G 大米 =8876=5322 ㎏ G 麥芽 =6= ㎏ 每天按 20 小時計 G 大米 =5322/20=≈300㎏ /h G 麥芽 =≈850㎏ /h 自衡振動篩 大米篩選 處理能力 300 ㎏ /h 麥芽篩選 處理能力 850 ㎏ /h GNE120 計量稱 21 每次稱重能力 G 大米 =6 t/h G 麥芽 =8 t/h 貯槽 (1) 所需容量的計算 每次投料量 G=887 ㎏ 大米容量 r=865 ㎏ /m3 有效容積系數 Φ= 所需容積 V=G/rΦ=887/（ 865） = (2) 結構 方形錐底 鋼制結構 A=1200 ㎜ B=1000 ㎜ H=1000 ㎜ a=200 ㎜ b=200 ㎜ h=1100 ㎜ 總容積 V=ABH＋ h/6(2AB＋ Ab＋ aB＋ 2ab)= (1) 每次投料量 G= ㎏ 麥芽容量 r=540 ㎏ /m3 有效容積系數 Φ= 所需容積 V=G/rΦ==