发布时间 : 星期一 文章糖化车间设备的设计及计算更新完毕开始阅读28100f07185f312b3169a45177232f60ddcce78f
第五章 糖化车间设备的设计及计算
一、煮沸锅的设计及计算
煮沸设备是糖化车间的重要设备，为了在麦汁煮沸时不带入空气，为了减少设备的投资以及提高热能的利用率，本设计采用不锈钢带内加热加压煮沸锅，并对二次蒸汽进行回收再利用，内加热器采用列管式加热器，加热蒸汽采用低压蒸汽，锅身材料选用1Cr18Ni9Ti不锈耐酸钢。 1．容积：
由物料衡算得煮沸前麦汁为×，则体积为： V有=×××1000)= 取充满系数75% V总==140m3 2．.尺寸：
煮沸采用圆筒体球底，取圆筒体高H∶直径D=1∶2 则：D=(140)1/3= 取D=8000mm H=4000mm 顶点排汽管径:d2/D2=1/30～1/50 取d2/D2=1/40 d=948mm 取d=950mm 顶盖高h=800mm 3．煮沸锅强度：
锅身采用不锈钢,受到的压强较小,因此壁厚可以按以下公式计算: 壁厚:S=PD/(2[σ]φ-P)+C 其中P为最大压力的倍,取P= 材料许用压力[σ]=127MPa φ取 C为壁厚附加量取3mm
S=×6000/(2×127× 取S=12mm 由于锅盖处承受压力较小，可取为6mm 4．(1)加热面积：
麦汁由98℃升至106℃，每小时耗用蒸汽量最大，该过程为10min。 Q=×××(106-98)×60/10=×105kcal/h 采用的蒸汽温度为134℃
Δtm=(160-98)/ln((134-98)/(134-106))=℃ 总传热系数K=1200kcal/(cm2·h·℃) 加热面积F=Q/(K·Δtm)×105/(1200×= m3
(2)内加热器设计：
内加热器采用管壳式，固定管板，单管程列管。 取F=130 m3，则130=×××n
n=570 换热管选用φ=25×2不锈钢管，管长1500mm，管数为570根。 5．煮沸锅管路计算［查化工原理(上)］所有钢管均为热轧无缝钢管。 (1) 麦汁出口管至回旋沉淀槽： 每锅热麦汁体积(煮沸前)：××=×104L 流量为：102/(30×60)= m3/s,取麦汁流速为s 管径：d=×1/2= 取φ=180×5mm钢管 (2) 洗涤水管：
煮沸锅体积为140 m3，洗涤水量为容积的6%，十分钟洗完,流速为2m/s 管径d=(140×(10×60×2×)1/2= (3) 蒸汽管路：
蒸汽流量为:×105)/(490××3600)= m3/s，流速为30m/s d=×30))1/2= 取φ=299×8mm
不凝性气体出口管取φ=180×5mm (4) 排气筒冷凝水管取φ=68×4钢管。 (5) 麦汁进口管：
15min进完：V=×102/=50342L= 取流速为：3m/s
d=(V/×3))1/2=(60×15××3))1/2= 取φ=194×5mm
(6) 二次蒸汽管路计算：
取二次蒸汽流速为20m/s，煮沸40min 蒸汽流量为：××/×40×60)=s 3kg/cm2压力下密度为m3 d=×20))1/2= 取φ=377×9mm
二、其它设备设计及计算
本工艺采用三锅三槽体系，由于专业设备大多未标准化、系列化，因此要针对不同的生产工艺及产量进行不同的设备设计，现进行糖化车间的基本设备的简单计算： (一)糊化锅：
采用圆柱形锅身，球形锅底及圆锥顶盖的结构。锅底设夹层，夹层采用直
接蒸汽加热，夹套耐压，锅底设有折叶浆式搅拌器，由电机通过立式涡轮减速箱直接带动叶片旋转,锅顶有排汽管及风帽，顶盖有人孔、照明灯及进料口，锅身采用不锈钢，锅内夹套用紫铜板。 1． 容积：
由物料衡算知糊化液量为： 5860＋29300＝35160kg 糊化醪液干物质百分比： 5860×(1－13％)/35160＝% 因糊化醪密度为1059 kg/m3。
糊化锅有效体积为：V有＝31560／1059＝ m
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取容量系数为60％，糊化锅容积为：V＝＝55 m3 2． 尺寸：
设锅径高比为：D∶h1=2∶1 锅体积为：V=+πh2(D2/8+h22/6)
解之可得： h1=2400mm=， D=4800mm= ，h2=1200mm=。 有效体积：有效体积应在人孔门边以下500mm来计算： V=+πh22(D- h2/3)=54 m3
本设计采用圆锥顶盖,顶盖150o， d2/D2＝1/40(d为排汽管直径) 故d＝760mm，锅盖高度取600mm。 (二)糖化锅：
糖化锅是圆柱形器身，略带锥形夹层底和弧形顶盖的容器，底部附有夹套，采用蒸汽加热，锅底处设有浆式搅拌器，锅底设有一个糊化醪进料管及一个通往煮沸锅的出料管。锅盖设有一个人孔和照明灯，顶部有排气管，设备材料可用不锈钢。 1．容积：
由物料衡算知醪液量为： 83180＋5860＋13680＝102720kg 糖化醪干物质百分比：
［5860×(1－+13680×］/102720=％ 查表知：其密度为1070kg/m3。
设有效体积不小于V有＝102720／1070＝96m3
设D∶h=2∶1，一般有效容积按人孔门边以下500mm计算， V总= V有/=96/=128 m3 2．尺寸：
128=×4h3+πh(4 h2/8+1/6)
取球底高为1m，则h=，D= 本设计采用圆锥顶盖，顶角为150o 取d2／D2＝1／40，则d=950mm 锅盖高度取800mm。 (三)过滤槽：
过滤槽采用圆柱体，弧球形顶盖与平底结构，平底槽为三层，最上部为水平筛板，接着为麦汁收集器，最底层为可通入温水保温的夹套。过滤槽中心有一可升降的轴，带动四臂耕槽机。 1．容积：
根据每吨原料需5m槽有效容积，充满系数为75％，则： V有=19540×5/1000= V总=V有/=128m3 2．尺寸：
设每吨混原料所需过滤面积为5m3，则本工艺所需过滤面积为： S=19540×5/1000= m2 D=(S/1/2=，取D=11200mm 过滤槽高度为:
h= V总/=130/×=，取h=1320mm 3．过滤槽底部结构：
过滤槽筛板采用不锈钢梯形钢条焊接而成，开孔率为20％，上孔宽为，下孔宽为。筛板与麦汁收集底间距为30mm。过滤槽收集底间距为30mm。过滤槽收集器每，分布一根麦汁收集管，管径取40mm，按同心圆分布，最后汇集为3根总管，连接麦汁泵输送麦汁，最终麦汁输送可用活塞式气流输送设备。 (四)沉淀槽：
沉淀槽用于将热麦汁中的热凝固物及酒花渣去除，采用平底圆筒结构弧形顶盖结构，麦汁由切线方向进入，在槽内回转，将热凝固物推向槽底中央，在水力喷射打碎后，先用洗涤水冲洗排出。 1．尺寸：
采用与煮沸锅规格相同的沉淀槽。 2．管径：
设流速为3m/s，麦汁30min内泵完
96/20×60×30=πd2/4 d=150mm 取φ=159× 麦汁经过变径从切线口流进，设进槽流速为18m/s 2d2=18D3 D=(1502×3/18)1/2= 故进口管φ=68×3mm
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