年产20万KL8度淡色啤酒的工艺设计 - 发酵罐的设计 - 下载本文

大连工业大学2011届本科生毕业设计(论文)

表5.5 糊化锅设计参数表 名称 有效容积(m) 总容积(m) 锅内压力((kg)/cm) 锅底夹层压力((kg)/cm) 出料阀液压((kg)/cm) 最高工作温度(℃) 锅身直径(m) 升气筒直径(m) 锅身壁厚(mm) 锅顶壁厚(mm) 锅底壁厚(mm) 柱体高度(m) 锅底夹层厚度(mm) 搅拌器直径(m) 搅拌器转速(r/s) 电动机功率(kw) 重量((kg)) 33333糊化锅 17.3 26.6 常压 1.5 6 105 3.8 0.54 8 3 10 1.9 30 2.6 0.5 5.13 4226.82

5.4 糖化锅

糖化锅是使麦芽粉的淀粉和蛋白质分解,并与已糊化的大米醪混合,维持醪液在一定的温度,使醪液进行淀粉糊化以制备麦芽汁的设备。

糊化锅是用于加热煮沸大米粉(或其它辅料)和部分麦芽粉醪液,使淀粉糊化和液化的设备。

糖化锅锅体采用不锈钢,圆筒形,直径与筒高D:H=2:1,采用标准椭圆形封头,长半轴的长度为短半轴的两倍。内设搅拌器、锥形盖,外夹套加热,升汽筒、人孔。 5.4.1 主体尺寸的计算 5.4.1.1 糊化醪批量

由前热量衡算可得 52618.5 kg

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5.4.1.2 有效容积

因为 糊化醪干物质百分数

=[6218.5(1-6%)+3348.53(1-13%)]/52618.53100%

=16.645%

查《生物工厂设计概论》 P268 表9 可得 糊化醪密度ρ近似为1069

kg/m3

所以 V有效=G/ρ=52618.5/1069=49.22 m3 5.4.1.3 总容积

糖化锅填充系数η取0.7

因此 V总=V有效/0.7=49.22/0.7=70.32 m3 5.4.1.4 直径

因为 V总=πD3/6

所以 D=(6V总/π)1/3=5.12 m

查《生物工厂设计概论》 P274 表15 糖化锅直径圆整至5200 mm 5.4.1.5 筒高

H=D/2=5200/2=2600 mm 5.4.1.6 升汽筒直径

d=(1/50)1/23D=735.4 mm 取740mm 5.4.2 搅拌功率的计算 5.4.2.1 雷诺准数

因为 密度ρ=1069 kg/m3;转速N=0.5 r/min;选平直叶桨式搅

器,D1=D32/3=520032/3=3.47 m,取3600 mm;醪液粘度μ=0.002 N2s/㎡。

所以 Re=ρND/μ=106930.533.62/0.002=3463560

5.4.2.2 功率准数 Np取0.096 5.4.2.3 搅拌功率

P=Nρ23N33D15=7756.6 W=7.76 kW

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5.4.2.4 电动机功率

P电=k(kiP+P摩)/ η

其中 k取1.3,ki取1.2,P摩=P/10=0.776 kW, η取0.5

则 P电=1.33(1.237.76+0.776)/0.5 =26.23 kW

查《机械设计基础课程设计指导书》 P119 表8.1 选择额定功率为30 kW的电动机,型号为Y250M-8

5.4.3 加热面积的计算

由前热量衡算可知 糊化过程耗热Q=Q3=2742903.5 kJ 查表可得 0.3 MPa的饱和蒸汽温度为132.88 ℃

因此 平均温度差△t=(132.88-78+132.88-65.88)/2=60.94 ℃ 糊化锅的传热系数K取2000 W/(㎡2℃) 设 糊化锅升温速度为1 ℃/min 则 加热时间T=100-65.88=12.12 min 因为 Q=KA0△tT

所以 A0=2742903.5/(2360.94312.12360)=31 ㎡ 实际面积A=(1+20%)A0=37.2 ㎡ 5.4.4 重量计算

设 锅身壁厚为8 mm;锅底内部壁厚为10 mm,外层壁厚8mm,夹层容隙为30 mm;锅顶厚3 mm;升汽筒厚3 mm,高取15 m。 5.4.4.1 锅身重

G1=πDhδρ=3.1435.232.630.00837900=2684.38 kg 5.4.4.2 锅底重

G2=0.5πD2δρ=30.127830.0137900=2380.1 kg 5.4.4.3 锅顶重

G3=2/1.7323πD2/43δρ=581.2 kg 5.4.4.4 升汽筒重

G4=πdhδρ=3.1430.7431530.00337900=826.5 kg

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5.4.4.5 其他

电动机、减速器、搅拌器、CIP管道等总重G5约600 kg 5.4.4.6 糖化锅总重 G=G1+G2+??+G5

=2684.38+2380.1+581.2+826.5+600 =7072.18 kg 5.3.5 接管的计算 5.3.5.1 进出料管的计算

管径d=[52618.5534/(106931.231536033.14)]0.5 =0.241 m=241 mm

查《生物工程工厂设计概论》 P271 表12 YB231-70 选择公称直径为250 mm的无缝钢管,Φ27338 mm。 5.3.5.2 蒸汽进口管

设 糖化锅升温速度为1 ℃/min

则 糖化锅在升温阶段的单位时间耗热量为:

Q升=Q3/(603T)

=2742903.5/(78-65.88)/60=3771.87 kJ/s

选用表压为0.3 MPa的饱和蒸汽,其利用率为95% 因此 升温阶段所需蒸汽流量为

Q3 =0/[(I-i)(78-65.88)30.95] =2742903.531.15360/2165.42/12.12/0.95 =6600.75 kg/h

查《生物工程工厂设计概论》 P269 表11 选择公称直径为250 mm的管。 5.3.5.3 不凝气出口管

因为 不凝气流量为6600.75(1-95%)=330 kg/h

查《生物工程工厂设计概论》 P269 表11 选择公称直径为55 mm的管。 5.3.5.4 冷凝水出口管径 设 冷凝水流速为1 m/s

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则 d水=[(6600.75-330)34/60/931.5/60/3.14]0.5

=0.0488 m=48.8 mm

查《生物工程工厂设计概论》 P271 表12 YB231-70 选择公称直径为50 mm的无缝钢管,Φ5733.5 mm。 5.3.6 支撑方式

因为 G锅+G糊化醪=7072.18+52618.5=59690.68 kg=60 t

查《生物工程工厂设计概论》 P279 表22 选择8个8 t的B型悬挂式支座。

表5.6 糖化锅设计参数表 名称 有效容积(m) 总容积(m) 锅内压力((kg)/cm) 锅底夹层压力((kg)/cm) 出料阀液压((kg)/cm) 最高工作温度(℃) 锅身直径(m) 升气筒直径(m) 锅身壁厚(mm) 锅顶壁厚(mm) 锅底壁厚(mm) 柱体高度(m) 锅底夹层厚度(mm) 搅拌器直径(m) 搅拌器转速(r/s) 电动机功率(kw) 重量((kg)) 33333糖化锅 49.22 70.32 常压 0.75 6 80 5.2 0.74 8 3 10 2.6 30 3.6 0.5 26.23 7072.18

5.5 过滤槽

过滤槽是用于过滤糖化后的麦醪,使麦汁与麦糟分开从而得到清亮的麦芽汁的设备。

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南京廖华

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