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1、如果您需要使用本文档，请点击下载按钮下载!第一章 啤酒露天发酵罐的化工设计计算一 、发酵罐的容积确定实际需要选用V全=40m3的发酵罐则V有效=V全=4080%=32 m3二、 基础参数选择1. D:H 选用D:H=1:32.锥角：取锥角为703.封头：选用标准椭圆封头4.冷却方式：选取槽钢盘绕罐体的三段间接冷却（罐体两段，锥体一段，槽钢材料为A3钢，冷却介质采用20%、-4的酒精溶液）5.罐体所承受最大内压：2.5cm3 外压：0.3cm36.锥形罐材质：A3钢外加涂料，接管均用不锈钢7.保温材料：硬质聚氨酯泡沫塑料，厚度2008.内壁涂料：环氧树脂三、 D、H的确定由D:H=1:2 ，则锥
2、体高度H1=D2tg35=0.714D封头高度H2=D4=0.25D圆柱部分高度H3=（2.0-0.714-0.25）D=1.04D- 2 - / 16- 2 -如果您需要使用本文档，请点击下载按钮下载!又因为V全=V锥+V封+V柱=H1+D3D2H3=0.187D3+0.13D3+0.816D3=40得D=3.30m查JB1154-73椭圆形封头和尺寸取发酵直径D=3400mm再由V全=40cm3 ，D=3.4m设H: D=x0.187 D30.13 D3（x-0.714-0.25）D3=40X=1.86得径高比为D:H=1:1.86由D=3400mm查表得椭圆形封头几何尺寸为：h1=850
3、mmh0=50mmF=13.0m2V=5.60m3筒体几何尺寸为：H=2946mmF=31.46 m2V=47.42m3锥体封头几何尺寸为：H0=50mmr=510mH=2428mm- 3 - / 16- 3 -如果您需要使用本文档，请点击下载按钮下载!F=d24-+0.64=6.9 m2V=d324（0.7+0.3COSa）2tga+0.72=10.27 m3则：锥形罐总高：H=575+40+5791+40+1714=8160mm总容积：V=1.76+26.18+3.53=42.6m3实际充满系数：3242.6=75%罐内液柱高：H，=+（2428+50）=4873mm四、发酵罐的强度计算4
4、.1 罐体为内压容器的壁厚计算1. 标准椭圆封头设计压力为:1.1*2.5=2.75cm2S=式中：P=2.75cm2：A3钢工作温度下的许用力取1520cm2：焊接系数，本例采用双面对接焊作为局部无探伤0.9壁厚附加量：C=C1+C2+C3查表得：C1:钢板厚度的负偏差取0.8mm负偏差 C2:腐蚀裕量取2mm C3:制造减薄量取0.6mm- 4 - / 16- 4 -如果您需要使用本文档，请点击下载按钮下载!则： 取 S0=7mm直边高：h0=50mm校核 = =670.6t2. 筒体 P设=1.1（P工作+P静） =1.1*（2.5+0.61）=3.42cm2S= （取C2=0.6,C2
5、=2,C3=0.6）=取S=8mm校核 2=PD/2s=728.5t3. 锥形封头(1) 过渡区壁厚S= P设=1.1*（2.5+0.9）=3.745cm2（0.9为静压）K=0.75- 5 - / 16- 5 -如果您需要使用本文档，请点击下载按钮下载!S= =3.49+C =3.49+0.6+2+0.369 =6.46mm (2) 锥体S=+CS0=（查表为0.60）S=S0+C=5.6+0.6+2+0.59=8.57 取S=10mm h0=40mm校核锥体所受最大应力处：=778.5t 4.2锥体为外压容器的壁厚计算1.标准椭圆封头 设S0=5mm R内=0.9Dg=3060mm R内/
6、100S=3060/（1005）=6.12查图表4-1及B=275- 6 - / 16- 6 -如果您需要使用本文档，请点击下载按钮下载! P=B*S0/R内=275*5/3240=0.43kg/cm20.3kg/cm2 满足要求 取C1=0.5mm，C2=2mm，C3=0.5mm 则S=S0+C=8mm2.筒体 设S0=6mm L/D=0.86 S0/ D=2400/6=400查图表4-1及B=210 P=2106/3400=0.37kg/cm20.3kg S0=6mm故可取C1=0.6mm，C2=2mm，C3=0.6mm 则S=S0+C=9.2mm或10mm3.锥形封头因为： =35所以
7、22.500.3kg/cm2故取S0=6mm C1=0.6mm，C2=2mm，C3=0.6mm 所以 S=S0+C=6+3.2=9.2 取S=10mm综合前两步设计，取两者中较大的有生产经验确定 标准椭圆型封头厚度为 10mm h0=50mm 圆筒壁厚 10mm 标准形封头壁厚 12mm h0=50mm五、锥形罐的强度校核5.1内压校核 液压试验 P试=125P设 由于液体的存在，锥体部分为罐体受压最重之处即最危险 设计压力 P=3.74kg/cm2 液压实验 P试=1.25P=4.68kg/cm2查得A3钢=2400kg/cm3 试=P试Dg+（S-C）/2(S-C) =4.68*3400+
8、(12-3.2)/2*(12-3.2)- 8 - / 16- 8 -如果您需要使用本文档，请点击下载按钮下载!=890.9kg/cm20.9=0.9*0.9*2400=1944kg/cm2试 可见符合强度要求，试压安全5.2外压实验 以内压代替外压 P=1.5*(0.3+1.2)=2.25kg/cm2 P试=1.25P=2.8kg/cm20.3m3/T 故冷却面积能够满足要求。5、发酵罐冷却面积的确定1） 筒体部分 由前面叙述可知，筒体部分相同的冷却段，选用8#槽钢筒体冷却段面积为15.6m2，则槽钢长=15.6/0.08=195 取相邻两槽钢间距为40mm 一圈槽钢长：l0=(3.143.4
9、2)2+0.1221/2 =10.74m330m长的槽钢可绕圈数195/10.74 20圈 则二段各绕10圈 冷却段高度为： 10（80+40）-40=1760mm- 13 - / 16- 13 -如果您需要使用本文档，请点击下载按钮下载! 筒体时机冷却面积为： (20*10.74)0.08=17.2m2/T2） 锥底部分 锥体部分醪液量为10.271.0484=10.76 锥体部分冷却面积为 10.760.439=4.7m2 则槽钢长为4.7/0.08=58.7m 绕制高度为1000mm 第三章 发酵罐的技术特性和规范一、技术特性1、 本例按JB74180钢制焊接压力容器技术条件：及“SB5
10、111”不锈钢耐酸性钢及碳钢、II类设备进行制造试验。2、 设备制造完毕后，设备内壁所有内表面焊缝须打磨光滑平缓过渡，但须保证用材料同样厚度。3、 立板焊接时应与底轴垂直，两块立板之间得分布误差不大于0.104、 设备安装后轴线对基础的不垂直度在全场上不大于10mm，设备在现场就位安装。5、 设备组焊后，封头筒体锥形底的400轴线在总高度范围内的不垂直度15mm- 14 - / 16- 14 -如果您需要使用本文档，请点击下载按钮下载!6、 设备应进行下列实验：1） 液压实验 罐 内 3.5kgf/cm2 夹套内 3.5kgf/cm22） 气压实验 罐 内 3kg/cm2 夹套内 3kg/cm
11、27、 设备内应涂白色7535底漆层及面漆2层8、 设备碳钢外露表面应涂Y351-1红丹油防锈漆2层9、 设备保温罐外喷聚氨厚度200mm二、发酵罐规范表40m3圆柱锥底发酵罐的规范表名称40m3圆柱锥底发酵罐罐体规格：直径（mm）3400柱体高度（mm）2946总高度（mm）6324总容积m342.6有效容积m332罐利用率75%材质A3钢钢板厚度：圆柱部分（mm）10上封头（mm）10- 15 - / 16- 15 -如果您需要使用本文档，请点击下载按钮下载!圆锥部分（mm）12工作压力（kg/cm3）：罐内2.5罐外0.3冷却形式槽钢盘绕罐体的三段冷却冷媒20%究竟溶液（-4C）冷却面积31.3工作温度（C）：罐内012 罐外-44外壁保温层聚氨酯硬质泡沫材料内壁涂料环氧树脂保护层参考文献1陶玉贵 项驷文 汤斌 生物反应器设计指导书2方利国编著 计算机辅助化工制图与设计北京：化学工业出版社，2010.43马秉骞主编 化工设备北京：化学工业出版社，2009.7 （注：可编辑下载，若有不当之处，请指正，谢谢!） - 16 - / 16- 16 -