Q 4.18×2000×422
换热面积F= ————=———————— =344.49(m3) K△tm 4.18×500×4.9
对于后发酵
发酵液： 1℃→-1℃ 冷媒：-8℃→-2℃
△t1－△t2 9-1
平均温差△tm=——————=—————=3.64℃ l n(△t1÷△t2) l n（9÷1） Q 4.18×2000×422
换热面积F= ————=———————— =464(m3) K△tm 4.18×500×3.64
总上，换热面积F=464(m3)才能满足生产要求 5、冷却管布置计算
（1）求最高热负荷下的耗水量W
而Q总=4.18×2000×422=3.53×106（kJ/h)
Q总 3.53×106
W=——————=——————=105500(Kg/h)=29.31(Kg/s) c2(t2－t1) 4.18(0+8)
取冷却水在管中流速为1m/s ，则冷却管总截面积S总为 S总=W/ν=2.93×10-2÷1=2.93×10-2（(m2)
进冷媒总管直径d 总2=S总/0.785，所以d 总=0.193(m) (2)冷却管组数和管径
设冷却管总表面积为S总，管径d0,组数为n,则 S总=n×0.785d02
现根据本罐情况，取n=8，则管径
d02=S总/（n×0.785),所以d0=0.0683(m) 查金属材料表取φ76×4无缝钢管
现取竖蛇管圈端部U型弯管曲径为250mm，则两直管距离为500mm，两端弯管总长度为l0： l0=πD=3.14×500=1570（mm) （3）冷却管总长度L计算
由前知，冷却管总面积F=464m3，每米长冷却面积为F0=3.14×0.07×1=0.22m2，则 L=F÷F0=464÷0.22=2109（m)
冷却管占有体积V=0.785×0.0742×2109=9.07(m3)
（4）每组管长L0和管组高度： L0=L÷n=2109÷8=263.6(m) 另需连接管8m：L实=L+8=2117m
可排竖蛇管的高度，设为静液面高度，下部可伸入封头250mm 设发酵罐内附件占有体积2m3，则总占有体积为 V总=V液+V管+V附件=422+9.07+2=433.07（m3)
则筒体部分液深为：（V总-V封）÷S截=（433.07－41）÷（0.785×62）=13.87m 竖蛇管总高H管=13.87+0.25=14.12（m)
又两端弯管总长l0=1570mm ，两端弯管总高500mm 则直管部分高度：h=H管－500=14120-500=13620mm 则一圈管长l=2h+l0=2×13620＋1570=28810mm （5）每组管子圈数n0
n0=L0÷l=263.6÷28.81=10圈 （6）设备材料的选择 选用不锈钢制作 （7）发酵罐壁厚S的计算 C=C1＋C2＋C3
式中
C——壁厚附加量，cm
C1——钢板负偏差，其范围为0.13—1.3，现取0.8mm
C2——腐蚀裕量，为双面腐蚀，取 C3 ——加工减薄量，取
2mm
0
得C=0.8+2+0=2.8mm=0.28cm PD
S=———————＋C 2[σ]ф－P
式中 P——设计压力，取最高工作压力的1.05倍，现取0.4MPa D——发酵罐内径，为6 m
[σ] ——不锈钢的许用应力，为127MPa
ф——焊缝系数，范围在0.5—1之间，现取0.7 代入上式
0.4×600
S= ——————— ＋0.28 2×127×0.7－0.4 =1.7cm
选用17mm厚不锈钢板制作 （8）支座选择
因为设备的容量大，总质量也比较大，因此用裙式支座。 （二）种子罐设备的计算 1、种子罐容积的确定
按接种量10%计算，则种子罐容积V种为 V种=V总×10%=535×10%=54m3 2、种子罐个数的确定
种子罐与发酵罐对应上料，发酵罐每天上1.61罐，种子罐培养需24h，辅助操作8—10h，生产周期约32—34h，需4个种子罐。 3、主要尺寸的确定
H：D=2：1，则种子罐总容积
V’总=2×п÷24×D3＋0.785D2×2D=54m3 解得D=3.1m 则H=2D=6.2m
查相应表得封头高H’封=0.8m 罐体总高H’罐=7.8m，封头容积3.0m3 4、冷却面积的计算
采用蛇管冷却，酵母培养温度为10度。据此为依据，按照发酵罐冷却面积的算法计算。 5、设备材料选择
仍采用不锈钢制作。查表得，壁厚为3mm. 6、支座选型 采用支撑式支座 （四）泵的选型
只需要选用离心泵即可满足生产。压缩空气用往复泵。
第三节 主要设备一览表
200000t/a的啤酒厂发酵车间设备一览表 序号 1 2 3 4 设备名称 发酵罐 种子罐 离心泵 往复泵 台数 29 4 8 1 规格与型号 公称容积500m 公称容积50m IS80—50—200 33材料 不锈钢 不锈钢 机体铸铁 机体铸铁 备注 专业设备 通用设备 第四章 发酵车间布置设计
第一节 发酵车间布置设计的原则
1、车间布置应符合生产工艺的要求 2、车间布置应符合生产操作的要求 3、车间布置应符合设备安装、检修的要求 4、车间布置应符合厂房建筑的要求 5、车间布置应符合节约建设投资的要求 6、车间布置应符合安全、卫生和防腐蚀的要求 7、车间布置应符合生产发展的要求
第二节 建筑概述
本设计为啤酒厂发酵车间设计。发酵车间是整个工艺过程的重要环节，是利用经过糖化车间处理后的麦汁来进行发酵，因此要靠近糖化车间以节省在管道上的投资。此外，因为是主要的生产车间，所以在进行厂房的总平面设计时应该把发酵车间布置在生产区；而且许多设备需要电力、压缩空气、冷却水等等，因此也要靠近辅助车间（配电室、空气压缩机室等）；还有许多仪表及参数要监控，所以要设有控制室；发酵的啤酒还要及时进行过滤才可以灌装，所以尽可能靠近过滤车间。
第三节 发酵车间布置设计说明
（1） 因为啤酒发酵用到的锥形罐容积、重量比较大所以采用露天布置，以裙座方式进行支
撑。
（2） 经过计算生产20万吨的啤酒需要28个锥形罐，四个种子罐。因为发酵罐数量较多，
采用直线对称整齐排列布置，所以采取每7个罐排成一行，共四行，种子罐每两个排成一行。
（3） 车间设计为单层厂房，层高设为5.1m，平面布置为长方形，跨度采用12m，柱距采用
12m。厂房的建筑结构采用钢筋混凝土排架结构。
（4） 每两个发酵罐间距为1.5m，与墙之间的距离也是1.5m，发酵罐锥底出口离地面的高度
为1.5m。
（5） 发酵车间内设备布置与主要生产流程顺序相一致，具体布置见设备布置图。
其他见图纸。
参考文献
[1]吴思方主编，《发酵工厂工艺设计概论》，中国轻工业出版社 [2] 沈自法唐孝宣, 发酵工厂工艺设计, 华东理工大学出版社 [3] 高孔荣 , 发酵设备,中国轻工业出版社
[4] 科罗博夫等程耀芳李安申 ,发酵生产工艺计算 ,上海教育出版社 [5] 梁世中，生物工程设备，中国轻工业出版社 [6] 周广田，现代啤酒工艺技术，化学工业出版社