1、啤酒糖化設(shè)備的選型及設(shè)計(jì)計(jì)算糖化設(shè)備的選型及計(jì)算一、斗式提升機(jī)2臺(tái)，大米1臺(tái)、麥芽1臺(tái)。每次投料量G大米=887 kgG 麥芽=2661.1 k每天最大糖化量6鍋，即G大米=887x6=5322 kgG 麥芽=2661.1x6=15966.6 kg每天按20小時(shí)計(jì)G 大米=5322/20=300 kg/hG 麥芽=15966.6/20=850 kg/h二、自衡振動(dòng)篩大米篩選處理能力300 kg/h麥芽篩選處理能力850 kg/h5.1.3 GNE-120 計(jì)量稱每次稱重能力G大米=6 t/hG麥芽=8 t/h三、貯槽.大米暫存槽(1)所需容量的計(jì)算每次投料量 G=887 k大米容量r=865

2、kg/m3有效容積系數(shù)=0.8所需容積 V=G/r=887/ (865x0.8) =1.3m3結(jié)構(gòu)方形錐底鋼制結(jié)構(gòu)A=1200 mm B=1000 mm H=1000 mma=200 m b=200 m h=1100 m總?cè)莘e V二ABH+h/6(2AB+Ab+aB+2ab)=1.74m3.麥芽暫存槽(1)每次投料量 G=2661.1 kg麥芽容量r=540 kg/m3有效容積系數(shù)=0.80所需容積 V=G/r=2661.15400.80=6.16m32) 結(jié)構(gòu)方形錐底 鋼制結(jié)構(gòu)A=2400 m B=1800 m H=1000 mA=450 m b=300 m h=1200 m總?cè)莘e V=AB

3、H+ =8.14 m3四、麥芽粉碎機(jī)錘式麥芽四輥粉碎機(jī)型號(hào) JLS16000型 材質(zhì) A3生產(chǎn)能力16000 kg/h 主電機(jī)18.2KWx2重量 3500 kg外形尺寸 2000 x2000 x2500五、大米粉碎機(jī)大米干法粉碎機(jī)型號(hào) JL5600型材質(zhì) A3生產(chǎn)能力5600 kg/h 主電機(jī)37KW重量 3500 kg外形尺寸 1500 x1500 x2000六、糊化鍋采用球底加熱式糊化鍋(1)糊化鍋容積的確定糊化鍋投大米粉：887 kg,水：4335 kg糊化醪的量=887+4335=5222 (kg)大米水分為13%則糊化醪干物質(zhì)()=887x (1-0.13) 5222100% =1

4、4.8%查表得相對(duì)密度為1.0712 kg/m3則糊化鍋的有效容積=5222: (1.0712x103) =4.87 m3取糊化鍋的充滿系數(shù)為0.7則總?cè)莘e為4.87/0.7=6.96 m3(2)基本尺寸采用圓底糊化鍋，其圓筒直徑與高度之比為2： 1,即D/H=2:1球形鍋底高為h=D/2,則有：6.96=V=5x3.14D3/24貝lj D=2.79m取 D=2200mm,貝U H=1100mm, h=1100mm(2)加熱面積的計(jì)算加熱面積S=生產(chǎn)用最大蒸汽壓力2.5kg/m3 (絕壓)查得 t1=126.79,t2=100貝Atm=26.79耗熱量 Q=CMAt/t=158063.4Kc

5、al/h傳熱系數(shù)K取經(jīng)驗(yàn)值1710Kcal/(m2h)S=158063.4171026.79=3.45m2以球底夾套進(jìn)行加熱S1=n1.1242=6.9m2(4)升氣管取糊化鍋升氣管的面積為鍋柱體直徑的1/5設(shè)糊化鍋升氣管的直徑為d則 d=1/52.2 即 d=0.44m七、糖化鍋采用球底加熱式糖化鍋(1)糖化鍋容積的確定糊化鍋投麥芽粉：2661.1 kg,水：10644 kg糊化液:887+4335-130.55=5091.45kg則糊化鍋的有效容積=(2661.1+10644+5091.45)：1065=17.3m3取糊化鍋的充滿系數(shù)為0.7則總?cè)莘e為17.3/0.7=24 m3（2）基本

6、尺寸采用圓底糊化鍋，其圓筒直徑與高度之比為2： 1,即D/H=2:1球形鍋底高為h=D/2，則有：6.96=V=5x3.14D3/24則 D=3400mm取 D=3400mm，貝U H=1700mm，h=1700mm（3）加熱面積的計(jì)算加熱面積S=生產(chǎn)用最大蒸汽壓力3.5kg/m3 （絕壓）查得 t1=138.19ct2=100貝Atm=43.29耗熱量 Q=CMAt =245317Kcal傳熱系數(shù)K取經(jīng)驗(yàn)值1992Kcal/（m2h）S=245317x60X992:25=6.83m2（4）升氣管取糖化鍋升氣管的面積為鍋柱體直徑的1/5設(shè)糊化鍋升氣管的直徑為d貝d=1x3.4:5 即 d=70

7、0mm八、過(guò)濾槽 采用平底過(guò)濾槽1容積的計(jì)算V有效=17.3 m3 取中=0.7V=V 有效/0.7=17.3/0.7=243設(shè)鍋的徑高比為2： 1,即d/H=2/1有H=2.1m D=4200過(guò)濾篩板用不銹鋼焊制而成，過(guò)濾篩板上分布條形篩孔，尺寸約為 0.4x0.7x20mm，平底上有均勻的麥芽汁倒出管，每1.251.5m2的篩 板上有一跟倒出管，導(dǎo)管直徑通常為2545mm.麥汁暫存罐材質(zhì)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=nD2H/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.技術(shù)條件：麥汁進(jìn)口速度8m/s，進(jìn)料

8、時(shí)間20min 麥汁停留時(shí)間40min，麥汁轉(zhuǎn)速10轉(zhuǎn)/分.容積VV 有效=21253.3L取空余系數(shù)為1.2貝V= V 有效*1.2=25.5m3.尺寸設(shè) D:H=2:1,V=nD2/4得 D=4.2m,H=2.1m.麥汁高度h= V 有效/A=1.7m.進(jìn)料管約在糟高度的1/2處h=(1/2)1.6=0.8m.出料管選三個(gè)出料管上出料管在設(shè)備高2/3處,2/3*2.1=1.4m中出料管在設(shè)備高1/10處,1/10*3.1=0.21m下出料管再糟的底部。九、薄板換熱器的換熱面積經(jīng)過(guò)回旋沉淀槽后麥汁的溫度定為94的出口溫度麥汁溫度：946冷水溫度：280冷卻時(shí)間為60分鐘換熱面積：F=Q1/

9、(KxAtm)G=20508.8x1.048=21493.2 (kg/h)其中 20508.8 為冷麥汁的量C=0.98 千卡/ (kgx)Q1=GxCx(t1-t2)= 21493.2x0.98x (94-6) =1853575.5 (千卡/時(shí))其傳熱系數(shù)K值取4500千卡/ (時(shí)義義壯)Atm=(At1-At2)/h(At1/At2)二(t1-t2)- (t2-t1)/ln(t1-t2)/ (t2-t1)=14-4/ In (14/4) =7.98 F=Q1/ (KxAtm)=1853575.5/(4500 x7.98)=51.6( tf)重點(diǎn)設(shè)備的設(shè)計(jì)選型糖化工段的重點(diǎn)設(shè)備：煮沸鍋的單體

10、設(shè)計(jì)煮沸工藝：麥汁的煮沸時(shí)間對(duì)啤酒的質(zhì)量影響很大，在常壓下煮沸，淡色啤酒 (10%-12%)的煮沸時(shí)間一般在90-120分鐘，濃色啤酒可適當(dāng)延長(zhǎng)一 些。在加壓0.11-0.12 MPa條件下煮沸，時(shí)間可縮短一半左右。合理 的延長(zhǎng)煮沸時(shí)間，對(duì)蛋白質(zhì)的凝固、提高酒花利用率和還原物質(zhì)的形 成是有利的，對(duì)泡沫性能不利。過(guò)分的延長(zhǎng)煮沸時(shí)間，不僅經(jīng)濟(jì)上不 合理，麥汁質(zhì)量也會(huì)下降。例如:麥汁色澤深、口味粗糙、苦味減輕、 泡沫不佳等，對(duì)淡色啤酒來(lái)說(shuō)影響更嚴(yán)重一些。因此合理的煮沸時(shí)間 是很重要的。本次煮沸工藝是按照常用煮沸方法設(shè)定78OC麥汁打入煮沸鍋進(jìn)行煮 沸。在麥汁淹沒內(nèi)加熱器加熱區(qū)后往內(nèi)加熱器殼程中通入0

11、.5 MPa 155的飽和蒸汽，麥汁由92加熱到1040c并維持一段時(shí)間。其整 個(gè)煮沸過(guò)程如下：在煮沸鍋內(nèi)麥汁從780C升至1000C約22m in內(nèi)；1000C預(yù)煮沸l(wèi)0min左右;煮沸溫度從1000C升至102-104 0C約10-15min內(nèi)；在壓力O.03MPa,溫度102-1040C下煮沸35min左右；蒸汽在15min內(nèi)卸壓麥汁降至1000C;在100 后煮沸IOmin.5.2.1鍋體設(shè)計(jì)采用圓筒球底內(nèi)加熱式煮沸鍋1溶積進(jìn)入煮沸鍋的麥汁量=21253.3LV 有效=21.3m3取充滿系數(shù)為0.7，所以V鍋=30m3.尺寸采用圓柱形鍋身，球形鍋底設(shè)鍋的徑高比為2:1，即D/H=2:1

12、球形鍋底高為h二D/2，則有：30=V=5/24*3.14D3則 D=3.6m貝H=1800 mm， h=1800mm,D=3600mm.封頭的選擇和計(jì)算（1）形狀選擇作為標(biāo)準(zhǔn)件的封頭，目前常用的主要有，橢圓形封頭，碟形封頭，半 球形封頭，錐形封頭。各種封頭比較如下封頭形式 相同條件（材質(zhì)、溫度、D、3）下的承載能力 相同條件 （材質(zhì)、溫度、P、D、3）下的壁厚相同條件（材質(zhì)、溫度、P、D、3）下的壁厚金屬耗量單位容積的表面積制造難易程度半球形最大最小最少最小難橢圓形次之次之次之次之易碟形再次之再次之再次之 與橢圓形封頭接近易帶折邊的錐形封頭 差a大，則3大a小，則3小 與a、Dis有關(guān)與 半

13、錐角a有關(guān)較復(fù)雜本設(shè)計(jì)力求承壓能力好，焊接容易方便的原則，下封頭采用球形，上 封頭采用錐圓形的封頭。（2）球形下封頭厚度與強(qiáng)度計(jì)算厚度：3= PcDi/（4otPc）Pc 一計(jì)算壓力， 0.15MPaDi一圓筒內(nèi)直徑，3600mm3計(jì)算厚度，mm中一焊接接頭系數(shù),1.0Qt一設(shè)計(jì)溫度下材料的許用應(yīng)力，本設(shè)計(jì)封頭選鋼后號(hào)為的高合金材料 Q235-A, 105貝IJ 3=0.15x3600/ (4x105x1-0.15) =1.3mm3e=3+C2=1.3+1.5=2.8mm查表 1-7-9 C1=0.5,3n=5mm強(qiáng)度：計(jì)算應(yīng)力 3= =0.15x(3600+3)/(4x3尸50.03Mpa3

14、=50.03ot=105 故符合標(biāo)準(zhǔn)最大工作壓力Pw= =4x3x105x1/(3600+3)=0.315Mpa設(shè)液面高度h V液=21.3m3V =3.14/12*D3=12.2m3V 柱=21.3-12.2=9.1=4*3.14*h得 h=0.9mh 總=0.9+1.8=2.7m鍋底承受壓力 P二pgh=1048*9.8*2.7=27730Pa標(biāo)準(zhǔn)大氣壓 P 總=0.1+0.028+0.0009=0.129MPa取設(shè)計(jì)壓力為0.15MPa(3)折邊錐型封頭的設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)壓力0.15MPa (標(biāo)準(zhǔn)大氣壓)設(shè)計(jì)溫度200,錐殼大端直徑 3600mm，大端過(guò)濾段轉(zhuǎn)角的半徑為140mm,錐殼半頂角為6

15、0度，腐蝕 余量1mm,錐殼材料Q235-A,焊縫系數(shù)為0.85，厚度與主體一樣也為 6mm.筒體部分計(jì)算(1)鍋體材料選擇選用型號(hào)為Q235-A.(2)鍋體壁厚的計(jì)算由于本設(shè)計(jì)選用球形封頭，球形封頭的薄膜應(yīng)力較其它封頭為最小， 邊緣應(yīng)力影響也較小，為了焊接方便，標(biāo)準(zhǔn)上允許取封頭與筒體等厚 度，本設(shè)計(jì)取8=6mm的不銹鋼板(3)鍋體重量計(jì)算圓柱形鍋體的體積：V1 =nxDixHx3=3.14x3.6x1.8x0.006=0.122 m3鍋底的體積：V2 =S內(nèi)*3=0.5x3.14x3.6x3.6x0.005=0.102 m3錐形頂蓋的體積：V3=0.5nxD+0.36x3.14x3=16.5

16、x0.006=0.099 m3 G=( V1+ V2+ V3)xp 鍋=(0.122+0.102+0.099)x7800二2519.4(kg).升氣筒計(jì)算設(shè)升氣筒面積為料液面積的1/40,則管徑dBP nd2/4= (1/40) xnd2/4,艮口 d=550mm8= PcDi=550 x0.15/(2x105x1-0.1)=0.4 mm8e=8+C1+C2+A=0.4+0.2+1.1+2.33=4mm.支座的計(jì)算取鍋體重3t,醪液重22t則總重 G=3+22=25t本設(shè)計(jì)選用八個(gè)支座每個(gè)支座需承擔(dān)的負(fù)荷Q=25/8=3.5t按標(biāo)準(zhǔn)取B型耳式支座八支。煮沸鍋加熱面積的計(jì)算煮沸鍋的內(nèi)加熱器和管殼

17、式換熱器相似，可以采用管殼式換熱器的設(shè)計(jì)方法計(jì)算所需換熱面積。傳熱計(jì)算中的兩個(gè)基本方程式傳熱方程式熱流體將熱量通過(guò)某固定壁面?zhèn)鹘o冷流體的過(guò)程稱為傳熱。傳熱的基本方程式稱為傳熱方程式，以下式表示：Q= kmFAtm式中km-換熱器的平均傳熱系數(shù)，W/(m2 K)F-傳熱面積，m2;tm-兩個(gè)流體之間的平均溫差，K。由上式可知，為求傳熱面積F,必須先求取傳熱量Q,傳熱系數(shù)k 以及熱、冷流體間的平均溫差A(yù)tm.內(nèi)加熱器熱力計(jì)算步驟整個(gè)麥汁加熱過(guò)程選取換熱量最大的兩個(gè)過(guò)程計(jì)算所需的換熱面積， 分別是麥汁加熱段和加壓煮沸段。首先計(jì)算出每段所需吸收的熱量， 并利用己知條件求出平均溫度及平均溫差，然后假設(shè)一

18、個(gè)總傳熱系數(shù) 后，計(jì)算出所需的換熱面積。得到內(nèi)加熱器的基本模型。再校核總傳 熱系數(shù)。如校核合格即可確立所需的內(nèi)加熱器換熱面積。兩個(gè)煮沸階段換熱面積的計(jì)算1)麥汁加熱段(700C-1000C)的換熱面積計(jì)算平均溫度及平均溫度下的物性參數(shù)tm = (70+100)/2=85OC麥汁的物性參數(shù)粘度 產(chǎn) 0.615x10-3Pa s密度 p = 1014kg/m3導(dǎo)熱 系 數(shù) 九二0.5540W /(m K )比熱 CP =3 .968kJ/ (kg K) tm =155OC 時(shí)飽和蒸汽的物性參數(shù)粘度 產(chǎn) 0.719x10-3Pa s密度 p = 2.898kg/m3汽化潛熱 r =2113.2kJ/

19、kg麥汁升溫所需的熱量Q1=CPG1(t2 -t1)=21253.3x0.889x(100 70)=2380667kJG1為麥汁的質(zhì)量，Gl=pV流體的平均溫差A(yù)tmtm=(Ti-t0)-(T0-ti)/ln(Ti-t0)-(T0-ti)=(155-70)-(155-100/ln(155-70)-(155-100)=69 傳熱面積的計(jì)算先假設(shè)這個(gè)階段所需的傳熱系數(shù)KAB= 1200W/(m2K )相應(yīng)可以確定所需的換熱面積KABKAB =Q 1/ (Atm-K,AB)=2380667x1000/(20 x60 x69x1200)=24m22)加壓煮沸段(1040C)的換熱面積計(jì)算平均溫度及平均

20、溫度下的物性參數(shù)平均 溫 度tm=104oC麥汁的物性參數(shù)粘度 產(chǎn) 0.548x10-3Pa s密度 p = 1008kg/m3 導(dǎo)熱 系 數(shù) 九二0.5610W /(m K )比熱 CP =3 .9785kJ/ (kg K)Tm =155OC 時(shí)飽和蒸汽的物性參數(shù)粘度 產(chǎn) 0.719x10-3Pa s密度 p = 2.898kg/m3汽化潛熱 r =2245.5kJ/kg麥汁升溫所需的熱量麥汁煮沸強(qiáng)度一般取8%，但是考慮到加壓煮沸段的煮沸強(qiáng)度實(shí)際要 比其它段強(qiáng)，因此在計(jì)算水份汽化所需熱量時(shí)，煮沸強(qiáng)度按10%來(lái)計(jì) 算；Q2= V 總x10%x(35/60)xr=21253.3x10%x(35/

21、60)x2245.5=9297492.75kJ流體的平均溫差加壓煮沸階段麥汁進(jìn)口和出口溫度都是1040C,Atm = 510C面積的計(jì)算先假設(shè)所需的傳熱系數(shù)K,AB =1200W/(m2K)相應(yīng)可以確定所需的換熱面積F,ABFAB = Q 2/(Atm K,AB)=2783916.6x1000/(35x60 x51x1200)=21.7m2因?yàn)?FAB FAB=26.4m25.2.2.2.2校核兩個(gè)煮沸階段的傳熱系數(shù)KAB1)、加熱階段的總傳熱系數(shù)KAB的校核在麥汁煮沸過(guò)程中內(nèi)加熱器殼程的飽和蒸汽是通過(guò)冷凝放熱對(duì)麥汁加熱的，所以在計(jì)算凝結(jié)氣向壁面放熱系數(shù)時(shí)用公式qAB二Q1/F來(lái)計(jì) 算1/KA

22、B=1/a1+1/a2+d0/dm*b/九+R0+RiQAB=Q1/F=2380667/(27*20*60)=73.5Re=qH/(rp 乩戶73.5*1.6/(2113.2*912.2*0.18)106=338因Re100,所以必須用混流下的公式計(jì)算放熱系數(shù)：Pr=CPji/九=4329*0.18*103/0.684=1.14a1=Mg/ji2)2/3*0.16Pr1/3Re/(Re-100+63.2Pr1/3)=8356W/(m2K)不銹鋼的導(dǎo)熱系數(shù)九=17W/ (mK)Re=d|ip/|i=0.056*0.5*1014/0.615*10-3=46165.9Pr=cPji/九=3968*0

23、.615*10-3/0.5540=4.4a2=0.023九/dRe0.8Pr0.4=2217.6W(m2K) 1/KAB=1/a1+1/a2+d0/dm*b/九+R0+Ri =1/8356+1/2217.6+60/56+60/58*0.002/17+0.0001+0.0009=0.000912KAB=1096.5W/(m2K)算得K值與開始計(jì)算中選用的KAB值相差為(1200-1096.5) /(1200*100%)=8.7%上述誤差在工程上是允許的?？梢哉J(rèn)為該內(nèi)加熱器的設(shè)計(jì)可以滿足加熱段的傳熱要求。2)、加壓煮沸階段的總傳熱系數(shù)KAB的校核凝結(jié)蒸汽向壁面放熱系數(shù)的確定可以借鑒加熱階段凝結(jié)放熱系數(shù)的計(jì)算QAB=Q2/F=2783916.6/(35*60*27)=49.1KW/m2貝Re=qH/(rp 尸49.1*1.6/ (2113.2*912.2*0.18) 106=226.4Re100,則用混流下的公式計(jì)算換熱系數(shù)Pr=cPji/九=4329*0.18*10-3/0.684=1.14a1=Mg/ji2)2/3*0.16Pr1/3Re/(Re-100+63.2Pr1/3)=9037 W/(m2K)不銹鋼的導(dǎo)熱系數(shù)九=17W/ (mK)Re=d沖/產(chǎn)0.056*0.5*1