年产6万吨酒精发酵车间初步设计(8)

30 3.1.4 发酵罐壁厚的计算

锅内最高工作压力 P最高＝P0＋ρgh = h—锅内液面高度

P最高=1.01×105＋1080×9.81×（8.25+0.55×2）

=2.0×105Pa

（1） 计算法确定发酵罐的壁厚S：

设工作压力为0.20MPa，则Pc=1.1×0.20=0.22MPa。

锅身采用不锈钢材料 1Cr18Ni9Ti 查《化工设备机械基础》附录5可得： σb≥520MP σs≥206MP

查《化工设备机械基础》P91 得钢材的安全系数 则 [σ

ｎb≥3.0 ｎs≥1.6

]＝σ

t

b/ｎb＝173 MPa

＝σs/

ｎs＝128 MPa

取二者中较小者 所以[δ]t＝137MP

焊缝系数ψ（双面焊接对接接头，100%无损检测），通过查《化工设备机械基础》

表4-4，可得ψ=1.0.取C2=1.0mm

S = Pc D i + C2 （cm） 2[σ]ψ-Pc

= 0.22×5500 +1.0 2×137×1.0-0.22 =5.7（mm） 取S=6 mm

式中 Pc——计算压力 取Pc=0.22MPa

Di——发酵罐内径 Di=5500m m

[σ] ——A3钢许允应力 [σ]=137 MPa ψ——焊缝系数

C2——腐蚀裕量 （mm）

C=C1+C2

其中 C1——钢板负偏差，取C1=0.8mm

C2——腐蚀余量 单面腐蚀取C2=1 mm

所以 C = 0.8+1=1.8mm）

Sn=6+0.8=6.8mm，圆整取Sn=7 mm。

校核水压试验强度：

ST= 1.25× 0.20×（5500+7-1.8） =132.3 （MPa） 2×（7-1.8）

0.9ψσs=0.9×1×206=185.4(MPa) 所以ST≤0.9σs，满足水压试验。

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四川理工学院毕业设计

(2)封头厚度 ：本设计采用锥形封头，则

S = Pc Di （mm） （2[σ]ψ- Pc）cos a

则封头的厚度为： Cosa=0.196 则

S =19.3mm,圆整为S=20mm.

式中 Pc——设计压力 取Pc=0.22MPa

Di——发酵罐内径 D=5500mm

[σ] ——钢板许允应力 [σ]=137 MPa ψ——焊缝系数，取ψ=1.0 C——壁厚附加值 （mm） C=0.8+1+=1.8 mm 校核水压试验强度：

ST= 1.25× 0.22×（5500+20-1.8） = 38（MPa） 2×（20-1.8）

0.9ψσs=0.9×1×206=185.4(MPa) 所以ST≤0.9σs，满足水压试验。

3.1.5 接管设计

（1） 接管长度h设计： 不保温接管长h=200mm （2） 接管直径的确定：

接管实装醪 200×0.9=180m3。 设5小时排空，则物料体积流量为：

Q= 180 5×3600 = 0.01 m3/s

高粘度液体的流速范围为0.5~1.0.发酵醪流速取v=1m/s. 则排料管截面积为： F物= Q/V

=0.01/1=0.01 m2 管径 d = （F物/0.785）1/2 =（0.01/0.785）1/2

=113 mm，圆整为d=150mm。

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32 取无缝钢管 159 ×4.5 mm

校核流速：

v=1.27×0.01/0.152=0.56(m/s)，满足条件。 进料管同排料管 取无缝钢管159 ×4.5 mm

PN0.25 MPa 板式平焊钢制管法兰

公法 螺栓螺纹 法兰厚度 法兰内径 称兰 孔数 直 外 量 径A B 径 K L n Th. C DN D 150 265 225 18 8 M16 20 170.5 161 3.1.6 支座选择

法兰质量 5．14 对于100 m3上的发酵罐，由于设备总重要较大，应选用裙式支座，故本设计选用裙式支座。

锥形发酵罐

个数 9 全容积 （m3） 1000 装料系数 0.9 直径m 9.3 圆筒高m 13.95 上封头高m 1.12 下封头高m 0.84 材料 A3 筒厚mm 13 上封头厚mm 12 下封头厚mm 18 接管直径mm 300 接管长度mm 250 支座 裙式支座 冷却方式 蛇管冷却 蛇管直径mm 53 蛇管间距m 0.15 蛇管圈数 46 蛇管总高度m 6.75 32

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蛇管圈直径m

3.1.7 人孔的选取

4 发酵罐的最大工作压力为0.20MPa，选取公称压力为0.3MPa的回转盖人孔，人孔AI Pg 3.0，Dg=500，JB580-64-1.共计安装两个，一个位于发酵罐顶，另一个位于发酵罐底。其人孔的相关尺寸如表所示： 公称压公称直 螺螺栓 总力Pg 径mm S D D1 A B L H1 H b b 1 母 重 MPa 数Kg 量 0.3 500 6 630 585 325 150 200 180 283 20 22 24 M1681 ×60

3.1.8 视镜

发酵罐的上封头上安装目视镜，目视镜的选取公称压力小于0.6MPa的标准件，其表记为：视镜I Pg 6,Dg 150,JB 593-64-8.

3.2 种子罐的计算与选型

3.2.1 种子罐容积和数量的确定：

V种=V液×10%

=200×0.9×10% =18 m3

式中 V液——为发酵罐中发酵液的量

10%——接种量

取公称容积为20 m3的通用式机械搅拌通风发酵罐 3.2.2 种子罐个数的确定

种子罐与发酵罐对应上料，发酵罐平平均每天上14罐需种子罐14个，种子培养时间12~20小时，取12小时，辅助操作时间8~10小时生产周期约20~22小时。

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34 3.2.3 主要尺寸的确定

设 H/D=2/1,h上=h下=D/2

V全=π（D/2）2×2D+2×（π/24）×D3=20 算得 D=2.21 取D=2.3 m 则 H=2D=4.6 m 校核种子罐总容积 ：

V筒=π（D/2）2×2D

=3.14×（2.3/2）2×2×2.3=19.1m3

V封=2×（π/24）×D3

=2×（3.14/24）×2.33

3

=3.2 m V总 =2 V封+ V筒

=25.5m3

比需要的种子罐容积大，满足设计要求。

种子罐的稀释比定为D=0.065h-1，则每小时加入种子罐内的糖液为： A=D.V

=20×0.065 =1.3（m3/h） 3.2.4 冷却面积计算（采用夹套冷却）

（1） 种子罐产生的总热量：

Q总 = 418.6×200×0.9×1080×10%×70%/70

= 81375.84(kJ/h)

式中 418.6——每千克麦芽糖放出的热量kJ

200——发酵罐的总容积(m3) 0.9——装料系数

1080——发酵醪密度(kg/m3) 10%——接种量

70%——发酵醪中麦芽糖含量 70——发酵时间（t）

（2） 夹套传热系数： 夹套传热系数在4.18×（150 --250）之间

2

取K=4.18×250 kJ/(m.h.℃)

（3） 平均温差：

种子培养温度30℃，水初温20℃，水终温25℃。

Tm=（30-20）+（30-25） 2 =6.5 ℃

（4） 需冷却面积：

F= Q总

K Tm

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