公称直径 Dg(mm) 4000 表5-1 椭圆封头系数 曲面高度 直边高度 内表面积 H1 h F(㎡) 1000 50 17.9 容积V m3 9.02 б mm 8 (3)罐底锥形封头的设计选型
选用不锈钢【б】t=137的0Cr18Ni9制作，锥壳半顶角30°，可选用无折边不需加强锥形封头，便于收集和卸除这些设备。
Sd=PcDi/(2【б】tΦ-Pc)cosα+C
=0.352×4000/（2×137-0.352）×1/cos30°+2.6 =8.55mm
无折边锥形封头锥体大端与圆筒连接时，应按下述方法确定连接处锥壳大端厚度，以Pc/【б】tΦ与半顶角值查《化工设备机械基础》图4-15：
Pc/【б】t=0.352÷137=0.00269 Q值为1.775 在增加厚度区域需增加厚度，由下式计算得： Sr=QPcDi/(2【б】tΦ-Pc)
=1.775×0.352×4000/（2×137×1-0.352） =9.133mm
圆整后取厚度为10mm，在任何情况下，加强段的厚度不得小于相连接的锥壳厚度，锥壳加强段的长度L不得小于20.5DiSr/cos30=290.46mm
圆筒加强长度L应不小于20.5DiSr=270.3mm
圆锥体小端连接处的厚度无需加强，仍取10mm。 (4)进料管及排酒管的直径与选型
本设计选用直型接管及进料管为同一管道，与派酵母也为同一管道。 对于进料管与排酒管流量相差不大，可选用同一管径的管子。
该发酵罐实装醪液184.16m3
由工厂实际经验知，一般装满一发酵罐麦汁需要6h，则进醪速度： Vs=V/τ=184.16/（6×4000） =0.0077 m3/s 查《化工原理》（上）表1-1，高粘度流体的速度在0.5—1m/s，取发酵醪流速u=0.8m/s。
则管径D=4Vs/πu=4?0.0077（=0.111m /3.14?0.8）则管径取125mm 在《材料与零部件》（上）P154查得Φ133×4的无缝钢管内径为：di=125 校核： u=4Vs/πdi2
=4×0.0077/(3.14×0.1252)
=0.63m/s,
（在0.5—1m/s范围内，所以可采用此管。）
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公称直径DN Th n 125 M16 8 (5)冷媒进出管
由前面的冷量衡算可知，发酵过程冷媒流量为12666.3kg/h,设酒精密度 为804kg/m3。为三段冷却，三个冷媒进口管。
所以管内流量为：
Vs=12666.3/(804×4000) =0.0039 m3/s
查《化工原理》酒精属于低黏度流体，流速范围在0.5—3.0m/s。 取冷媒流速u=2.5 m/s。则冷媒进出口管径：
D=4Vs/πu
=4?0.0039 （/3.14?2.5） =0.045m 取D=50 mm
查《化工设备机械基础》表2-6.管子规格选用Φ57×3.5的无缝钢管，其内径di=0.05m 校核 u=4Vs/πdi2
=4×0.0039/（3.14×0.052）
=1.99 m/s （在0.5—3.0范围内，符合要求。）
表5-3 管法兰连接尺寸 （mm） 公称直径PN0.6MPa DN D K L Th 50 140 110 14 M12 表5-2 管法兰连接尺寸 （mm） N0.6MPa D K L 240 200 18 n 4 (6)发酵罐夹套的选取 a．冷却面积的计算
F=Q/Kt
由于发酵时产热高峰为0.86×4.18kJ/（L.h），则每罐放热高峰：
Q=0.86×4.18×V有=0.86×4.18×184.16=662018.4kJ
采用夹套安装罐外壁，用间接冷却法冷却，冷却介质为酒精，分三段冷却，冷却介质进出口温度为-8℃和0℃。 发酵前期
平均温度：6℃→6℃
-8℃→0℃ 14℃→6℃
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△tm=（△t1- △t2）/In（△t1/ △t2） =（14-6）/In（14/6） =9.4℃
取夹套传热系数为K=4.18×220kJ/(m2.h. ℃) ∴ 冷却面积F=Q/K△ tm
=662018.4/（4.18×220×9.4）
=76.58m2 发酵后期
平均温差：6℃→-1℃ -8℃→0℃ △t1=t1-t2=6℃ △t2=t2-t1=7℃
△tm=（△t1-△t2）/In（△t1/△t2） =（6-7）/In（6/7） =6.5℃ ∴冷却面积F=Q/(K△tm)
=662018.4/(4.18×220×6.5) =110.75m2
由于发酵后期散热较大，故以后期面积110.75m2为准，对于单酿C.C.T发酵，一次冷媒直接蒸发冷却。 b.夹套各段比例：
一般为三段夹套冷却，大概比例为上段30%、中段55%、下段15%，故： S上=110.75×30%=33.23㎡ S中=110.75×55%=60.91㎡ S下=110.75×15%=16.61㎡
上段距发酵液面15cm排列，中段在筒体的下部距支座底15cm向上排列，锥底尽可能接近排酵母口排列。
各段高度：
S上=33.23㎡=πDh上 h上=2.65 m S中=60.91㎡=πDh中 h中=4.85 m
S下=16.61㎡=0.5πDh下h下 h下=1.63 m (7) CO2排出管及CIP清洗管
CO2排出管与CIP清洗管都安放在封头上，又设CO2管与清洁管径一致，洗涤发酵罐经过三次，第一次进碱，第二次进清水，第三次进消毒水。又设洗涤时间为0.5h。消耗的CO2的体积为2.83 m3
则洗涤体积流量Vs=Q/t=2.83/1800=0.00157m3/s 查《化工原理》（上）P20表1-1，自来水流速范围1--1.5m/s，取洗涤水流速为1.3m/s，则管径为
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D=4Vs/πu=(4×0.00157/3.14×1.3)
0.5
=0.0392m
取40mm
查《化工设备机械基础》P56表2-6，选用Φ45*2.5的无缝钢管，其内径为di=0.040m 校核：u=4Vs/πdi2
=4×0.00167/3.14×0.0402 =1.25m/s，（在范围内，满足要求。）
表5-4 管法兰连接尺寸 （mm） 公称直径PN0.6MPa DN D K L Th n 40 130 100 14 M12 4 (8)其他选型
a.温度计的接管： 查表得到温度计的接管应选用Φ14×3的无缝钢管 b.入孔和试镜的选择 由《材料与零部件》，设备内径大于2500mm的应该有两个入孔标准，椭圆封头上的入孔选用Dg450的圆形入孔，普通碳钢制造。总高H=233mm,另外封头的试镜取Dg125mm的。筒体的下部也安装一个同样的圆形入孔，也由普通碳钢制造。 c.取样塞得选取
取样塞主要作用是在发酵后期储酒过程中，不同时间取发酵醪来检测，看是否符合标准，情况是否正常，还能通过此口来检测罐内CO2的浓度，由于此流量不大，内径取10mm就够了。
d.支座的选取
发酵工厂设备常用支座分为卧式支座和立式支座，其中卧式支座又分为支腿，图型支座和鞍型支座三种，立式支座也分为三种：悬挂支座，支撑式和裙式支座。对于公称容积为75立方米以上的发酵罐，由于设备的总重量较大，应选用裙式支座。本设计的罐体容积为230立方米，故选用裙式支座。 e.安全阀与压力表
在锅炉，管道和各种压力容器中，为了控制压力不超过允许的数值，需要安装安全阀。安全阀能根据介质工作压力自动启闭。
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总 结
本次发酵罐设计，我们查阅了大量的相关资料和进行了很多相关文献的检索，自己也精心设计整理数据，同时在老师和同学的帮助下顺利完成。
通过本次设计，我们对大学四年所学的专业知识得到了全面的巩固，使理论和实践达到更好的结合，进一步锻炼独立思考、分析问题和解决问题的能力。基本掌握了啤酒生产工艺流程设计、工艺计算、设备选型等技能，并对啤酒生产过程的设计有一个整体的把握，具备基本的设计技能。
感谢在毕业设计过程中其他本专业老师的指导以及本专业同学的帮助和支持，多亏和他们的讨论研究，让我发现错误，及时改正，才能顺利完成我的课程设计。在这里还要特别感谢与我并肩努力的寝室同学，有他们对于一些重点疑难问题的讨论，使我的设计得到了进一步的完善，也使我对本设计有了更深刻的理解。
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参考文献
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