沸时间一般在90-120分钟，浓色啤酒可适当延长一些。在加压0.11-0.12 MPa条件下煮沸，时间可缩短一半左右。合理的延长煮沸时间，对蛋白质的凝固、提高酒花利用率和还原物质的形成是有利的，对泡沫性能不利。过分的延长煮沸时间，不仅经济上不合理，麦汁质量也会下降。例如:麦汁色泽深、口味粗糙、苦味减轻、泡沫不佳等，对淡色啤酒来说影响更严重一些。因此合理的煮沸时间是很重要的。
本次煮沸工艺是按照常用煮沸方法设定78OC麦汁打入煮沸锅进行煮沸。在麦汁淹没内加热器加热区后往内加热器壳程中通入0.5 MPa 155℃的饱和蒸汽，麦汁由92℃加热到1040C并维持一段时间。其整个煮沸过程如下:
在煮沸锅内麦汁从780C升至1000C约22m in内;1000C预煮沸l0min左右;煮沸温度从1000C升至102-104 0C约10-15min内;在压力O.03MPa,温度102-1040C下煮沸35min左右;蒸汽在15min内卸压麦汁降至1000C;在100℃ 后煮沸IOmin. 采用圆筒球底内加热式煮沸锅
1.容积 进入煮沸锅的麦汁量=3803.4L V有效=34.23m3
取充满系数为0.7,所以V锅=48.9m3
2.尺寸 V
有效
＝3803.4÷100039003850＝34.23m3
V总＝26.531.25＝48.9m3 R=0.8D, h1=1/2D h2=0.18D
又V有效＝
＝
＝34.23D＝4.53m
圆整取 D＝4600mm
R=3.624m,h1=2.3m,h2=1.15m
3.排气管：排气管的截面积与锅底面积
d2/D2=(1/30-1/50) 取1/40 d--排气管直径 d2/D2=1/40 D--煮沸锅直径 D=
4.62?1?40=0.727m
730/6800?<1/40复合要求。
2取整d=730mm，取?110?10mm 复核d2/D2=
4.麦汁进口管
糖化一次可煮沸35.21m3麦汁，设30分钟内装完一次糖化量，则： VS=35.21/(30?60)=0.0196m3/s
而麦汁的流速为V=0.5--1m/s，现取V=0.55m/s A=4A/3.14=0.213m=213mm
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?? 圆整后取213mm，查化工原理上册知?219?6mm
5.蒸气进口管
在糖化过程各步骤中，麦汁煮沸耗热量Q6最大，且知煮沸时间为1.5小时，热效率95%，故蒸汽进口管能满足最大进气量，就满足该设备的需要。 由之前的计算可知
Qmax=12934798.5KJ D最大=5962Kg/h Qmax——每小时最大蒸汽耗量，KJ/h。
D最大——最大蒸汽耗量，Kg/h。
设有两个蒸气进口管? 则每个管子最大蒸汽进量D=2981Kg/h=0.83Kg/s 0.3Mpa下?蒸汽?1.6501kg/m3 Vs汽?D/??0.83/1.6501?0.503 m3/s 查《发
0.3Mpa（表压）下，??20~40m/s;取
??28m/s 则 4VS/(3.14?)?0.151m;圆整到d=152mm ??4VS/(3.14d2)?28.1m/s?[20,40]；符合要求 查表知取?159?4.5符合要求。
6.冷凝管出口管计算
D冷水?0.95?D最大?0.95?5962?5663.9kg/m3
0.3Mpa下?水?D冷水/?水?5663.5/932.0?608m3?0.0017m3/s
??0.5~1.5m/s,现取??0.8m/sd?4VS/2?3.14??4?0.0017?(2?3.14?0.8)?0.037m?37mm
圆整后去40mm u?2VS/(3.14d2)?2?0.0017?(3.14?0.04)?0.68m/s?(0.5,1.5),d=40mm 查《化工原理》上册知应选?45?2.5mm。
7.排料管管径计算
设在20分钟内排尽麦汁，且流速为0.6m/s， Vs?33.45?20?60?0.028m/s
所以d?4VS/(3.14?)?0.244m?244mm 圆整后去259mm，查表知?277?9mm
8.不凝气出口管径计算
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VS不汽?2?0.05VS汽?2?0.05?0.503?0.0503m3/s
u为20~40m/s,现取u?25m/s所以d?4Vs不汽（/3.14u）?0.051,圆整后为55mm应选取?57?3.5的钢管。
9.封头的选择和计算
（1）形状选择
作为标准件的封头，目前常用的主要有，椭圆形封头，碟形封头，半球形封头，锥形封头。
表5-1 各种封头比较如下
封头形式
相同条件（材质、温度、D、δ）下的承载能力 最 大 次 之 再次之 差
相同条件（材质、温度、P、D、δ）下的壁厚 最 小 次 之 再次之
相同条件（材单位容积的表面积 制造难易质、温度、P、程度 D、δ）下的壁厚金属耗量 最 少 次 之 再次之
最 小 次之
与半锥角α有关
难 易 较复杂
半球形 椭圆形 碟形 带折边的锥形封头
与椭圆形封头接近 易
α大，则δ大与α、Dis有α小，则δ小 关
本设计力求承压能力好，焊接容易方便的原则，下封头采用球形，上封头采用锥圆
形的封头。
（2）球形下封头厚度与强度计算
厚度：δ=PcDi/(4[σ]tφ－Pc) Pc为计算压力0.15MPa Di为圆筒内直径3300mm Δ为计算厚度, mm Φ为焊接接头系数, 1.0
[σ]t为设计温度下材料的许用应力，本设计封头选钢后号为的高合金材料Q235-A，105 则δ=0.1533300÷（4310531-0.15）=1.3mm δe=δ+C2=1.3+1.5=2.8mm 查表1-7-9 C1=0.5,δn=5mm
计算应力：δ=0.153(3300+3)÷(433)=41.25Mpa δ=41.25<[σ]t=105 故符合标准 最大工作压力 ：[Pw]= 433310531÷(3300+3)=0.382Mpa 设液面高度h ： V液=21.3m3 V球=3.14÷123D3=12.2m3
V柱=21.3-12.2=9.1=433.143h得h=0.9m h总=0.9+1.8=2.7m
锅底承受压力 ：P=pgh=104839.832.7=27730Pa 标准大气压 ：P总=0.1+0.028+0.0009=0.129MPa 取设计压力为0.15MPa (3)折边锥型封头的设计
设计压力0.15MPa (标准大气压)设计温度200℃,锥壳大端直径3600mm,大端过滤段转角的半径为140mm,锥壳半顶角为60度,腐蚀余量1mm,锥壳材料Q235-A,焊缝系数为0.85 ,厚度与主体一样也为6mm
10.筒体部分计算
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（1）锅体材料选择 选用型号为Q235-A. （2）锅体壁厚的计算
由于本设计选用球形封头，球形封头的薄膜应力较其它封头为最小，边缘应力影响也较小，为了焊接方便，标准上允许取封头与筒体等厚度，本设计取δ=6mm的不锈钢板 (3) 锅体重量计算
圆柱形锅体的体积：V1 =π3Di3H3δ =3.1433.631.830.006=0.122 m3 锅底的体积：V2=S内3δ=0.533.1433.633.630.005 =0.102 m3
锥形顶盖的体积：V3={[0.5π3D+0.3633.14]}3δ=16.530.006=0.099 m3 G=(V1+V2+V3)3ρ=(0.122+0.102+0.099)37800=2519.4(㎏)
11.升气筒计算
设升气筒面积为料液面积的1/40，则管径d
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即 πd/4=（1÷40）3πd÷4，
即d=550mm δ=PcDi=55030.15÷(2310531-0.1)=0.4 mm δe=δ+C1+C2+△=0.4+0.2+1.1+2.33=4mm
12.支座的计算
取锅体重3t，醪液重22t
则总重 G=3+22=25t 本设计选用6个支座
每个支座需承担的负荷 Q=25÷6=4.1t 按标准取B型耳式支座6支。 12.2.2煮沸锅加热面积的计算
煮沸锅的内加热器和管壳式换热器相似，可以采用管壳式换热器的设计方法计算所需换热面积。
传热计算中的两个基本方程式 12.2.2.1传热方程式
热流体将热量通过某固定壁面传给冷流体的过程称为传热。传热的基本方程式称为传热方程式，以下式表示: Q=kmF△tm 式中km-换热器的平均传热系数，W/(m2 K) F为传热面积，m2;
△tm为两个流体之间的平均温差，K。
由上式可知，为求传热面积F，必须先求取传热量Q，传热系数k以及热、冷流体间的平均温差△tm.
12.2.2.2内加热器热力计算步骤
整个麦汁加热过程选取换热量最大的两个过程计算所需的换热面积，分别是麦汁加热段和加压煮沸段。首先计算出每段所需吸收的热量，并利用己知条件求出平均温度及平均温差，然后假设一个总传热系数后，计算出所需的换热面积。得到内加热器的基本模型。再校核总传热系数。如校核合格即可确立所需的内加热器换热面积。 12.2.2.2.1两个煮沸阶段换热面积的计算 1)麦汁加热段(700C--1000C)的换热面积计算
①平均温度及平均温度下的物性参数 tm=(70+100)÷2=85OC 麦汁的物性参数
粘度 ：μ=0.615310-3Pa s
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密度 ：p=1014kg/m3
导热系数：λ=0.5540W/(m K ) 比热： CP=3.968kJ/（kg K） tm =155OC时
饱和蒸汽的物性参数
粘度： μ=0.719310-3Pa s 密度： p=2.898kg/m3
汽化潜热： r=2113.2kJ/kg
②麦汁升温所需的热量 Q1=CPG1(t2 -t1)=21253.330.8893(100一70)=2380667kJ G1为麦汁的质量 Gl=ρˊV
③流体的平均温差△tm △tm=[(Ti-t0)-(T0-ti)]/ln[(Ti-t0)-(T0-ti)]
=[(155-70)-(155-100]÷ln[(155-70)-(155-100)]=69℃ ④传热面积的计算
先假设这个阶段所需的传热系数K'AB=1200W/(m2K ) 相应可以确定所需的换热面积K'AB
K'AB =Q/(△tm2K'AB)=238066731000÷(2036036931200)=24m2
2)加压煮沸段(1040C)的换热面积计算 ① 平均温度及平均温度下的物性参数 平均温度：tm=104oC 麦汁的物性参数
粘度：μ= 0.548310-3Pa s 密度： p=1084kg/m3
导热系数：λ=0.5610W/(m K ) 比热： CP=3.9785kJ/（kg K） Tm =155OC时
饱和蒸汽的物性参数
粘度： μ= 0.719310-3Pa s 密度： p=2.898kg/m3 汽化潜热 r =2245.5kJ/kg ② 麦汁升温所需的热量
麦汁煮沸强度一般取8%，但是考虑到加压煮沸段的煮沸强度实际要比其它段强，因此在计算水份汽化所需热量时，煮沸强度按10%来计算;
Q2=V总'10%(35÷60)r'=21253.3310%3(35÷60)32245.5=9297492.75kJ
③流体的平均温差
加压煮沸阶段麦汁进口和出口温度都是1040C,△tm =510C ④面积的计算
先假设所需的传热系数：K'’AB=1200W/（m2K） 相应可以确定所需的换热面积F’’AB
F’’AB=Q2/(△tmK'’AB)=2783916.631000÷(3536035131200)=21.7m2 因为F’’AB 所以取内加热面积为：FAB = 24m2 取1.1的安全系数。因此实际选用的内加热器面积为 FAB=FAB31.1=2431.1=26.4m2 按照内加热器的换热面积，选用Φ60的1Cr18Ni9不锈钢管，壁厚为2mm总共为90根。管 20