年产2万吨燃料酒精工厂的设计
H=1.5D，h1=h2=0.1D
11h1?h)?200m3332
经计算得D=5.46m, H=8.19m, h1=h2=0.546mV全?0.785D2(H?上面已经写到，我设计的发酵罐规格为200 m3的规格，设总发酵时间为48小时,设发酵罐数为N个，则发酵罐的有效容积 V有效=WT/N---公式(1)
V全容积×Ψ=V有效--------公式（2） 式中W—每小时进料量；
T—发酵时间； N—发酵罐数
根据经验值，一样取发酵罐填充系数为Ψ=90%，则可以得到： 200×90%=39×(48-12)/N,
计算得到：N=7.8个)，则我们需要发酵罐N=8个
二、冷却面积和冷却装置主要结构尺寸[15] 1、总的发酵热：
Q=Q1-(Q2+Q3)
Q1=GSq
[3]
Q3?F?（ctw?tB)
式中 G—每罐发酵醪量（kg） S—糖度降低百分值（﹪）
q—每公斤糖发酵放热（J），查得418.6J Q1—主发酵期每小时糖度降低1度所放出的热量
Q2——代谢气体带走的蒸发热量，一般在5%—6%之间，我们估算时采用5% Q3——不论发酵罐处于室内还是室外，均要向周围空间散发热量Q3，具体计算看后面。
Q1=（46796/8）×12×418.6×1﹪=2.94×105（KJ/h） Q2=5﹪Q1=5﹪×2.94×105=1.47×104（KJ/h）
2、发酵罐表面积的热散失计算：
先求辐射对流联合给热系数，假定发酵罐外壁不包扎保温层，壁温最高可达32℃，生产厂所在地区夏季平均温度为
27℃,则：
?c??对??辐?1.74tWC[(TW/100)4?(TB/100)4] ?tB?tW?tB21
年产2万吨燃料酒精工厂的设计
444.88?（[273?35)/100?（273?27)/100]?1.7?435?27?35?27 ?8.35[kcal/（m2?h??C）]?35[kJ/（m2?h??C）]可得：Q3?31.4?35?(35?27)?8792103（kJ/h） (kJ/h)=8.8×
需冷却管带走的单个发酵罐冷却热负荷为：
Q=Q1-Q2-Q3=2.94×105-1.47×104-8.8×103=2.705×105(kJ/h) 总发酵热为：Q发酵=2.705×105x8=2.16×106(kJ/h) 3、冷却水耗量的计算
W冷却
2.705?105???9231(kg/h)CP(t2?t1)4.186?(27?20)
Q4、对数平均温度差的计算
?tm?(tF?t1)?(tF?t2)
tF?t12.3logtF?t2主发酵控制发酵温度tF为30℃，按题意冷却水进出口温度分别为：t1=20℃, t2=27℃
?tm?(30?20)?(30?27)=5.8
30?202.3log30?27
5、传热总系数K值的确定[15]
选取蛇管为水煤气输送钢管，其规格为53/60mm，则管的横截面积为：
0.785×（0.053）2=0.0022（m2）
设罐内同心装两列蛇管，并同时进入冷却水，则水在管内流速为：
9231?0.58(m3/s)
2?3600?0.0022?1000??设蛇管圈的直径为3.4m，并由水温差得A=6.45
?2?4.186?A(??)0.8d0.2?(1?1.77d)R(0.58?1000)0.80.106?4.186?6.45??(1?1.77?) 0.21.70.106?7630[KJ/(m2?h??C)]R—为蛇管圈半径，R=1.7m
?1值按生产经验数据取2700[KJ/（m2·h·℃）]
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故传热总系数为：
K?1?1719[kJ/(m2?h??C)]
110.00351???7630270018816750式中 1/16750—为管壁水污垢层热阻[（m2·h·℃）/kJ]。 188—钢管的导热系数[kJ/（m2·h·℃）] 0.0035—管子壁厚（m） 6、冷却面积和主要尺寸
Q2.705?105F???27.1(m2)
K?tm1719?5.8蛇管总长度为：
L?F27.1??152.8(m)?dcp3.14?0.0565
式中dcp—蛇管的平均直径(m)确定一圈蛇管长度：
L1?(2?R)2?h2?(??3.4)2?0.22?10.7(m) 式中R—蛇管圈的半径，为1.7m
h—蛇管每相邻圈的中心距，取0.20m
蛇管的总圈数为：
NP=L/L1=661.8/10.7=15(圈) 蛇管总高度：
H?(NP?1)hP?(15?1)?0.2?2.8(m)
三、主要部件尺寸的设计 1、发酵罐壁厚S[15]
S?PD?C(cm)
2[?]??P式中 P—设计压力，取最高工作压力的1.05倍，现取0.5MPa D—发酵罐内径，D=546cm
[?]—A3钢的许用应力，[?]=127MPa
?—焊缝系数，其范围在0.15～1之间，取0.7
C—壁厚附加量（cm） C=C1+C2+C3
式中C1—钢板负偏差，视钢板厚度查表确定，范围为0.13～1.3，取C1=0.8mm C2—为腐蚀裕量，单面腐蚀取1mm，双面腐蚀取2mm，现取C2=2mm C3—加工减薄量，对冷加工C3=0，热加工封头C3=S0×10﹪，现取C3=0
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C=0.8+2+0=2.8（mm）
S?546?0.5?0.28?1.82(cm)
2?127?0.7?0.5根据《发酵工厂工艺设计概论》，中国轻工业出版社，2006年。附录的表17查询可知：
选用20mm厚A3钢板制作。 2、封头壁厚计算
S?PD?C(cm)
2[?]??P式中 P=0.5MPa ， D=467cm ，[?]=127MPa ，?=0.7 C=0.08+0.2+0.1=0.38（cm）
546?0.5?0.38?1.92(cm)
2?127?0.7?0.5S?选用20mm厚A3钢板制作 3、进出口管径[10、12] 稀糖液进口管径：
稀糖液体积流量计算：根据物料衡算结果可知，每小时进入醪塔体积流量为47373，醪液密度为1200 kg/m3，则V=47373/1200=39.5（m3/h）
稀糖液体积流量为39.5m3/h，设其流速为0.42m3/s，则进料管截面积为：
F物?Q39.5/3600??0.0261（m2） V0.42F物=0.785d2，管径d?F物0.785?0.0261 ?0.182（m）0.785取无缝钢管φ200×6mm可用。 稀糖液出口管径：
因为出口物料量要比进口物料量大些，按说出口管径应该比稀糖液进口管径大些，所以取φ210×7无缝钢管就可以满足了。 排气口管径：
取φ250×8无缝钢管 4、支座选择[18]
由于发酵罐很大，总重量较大，选用裙式支座，并用钢筋混凝土制做。
第三节 其它设备的计算和选型
一、 糖蜜储罐个数的计算
糖蜜储罐采用500m3规格：
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15天的糖蜜量为：V=334.4×15=5016(t) 查得85Bx的糖蜜密度为1450 kg/ m3 则 V＝5016/1450x1000＝3459（m3） 设其装料系数为80﹪，则贮罐的全容积为： V糖蜜＝3459/0.8＝4324（m3） 4324/500=8.65（个），取9个 即选取500m3糖蜜储罐9个。 二、蒸馏设备[6、8、17]
蒸馏设备采用差压蒸馏两塔系机组，充分利用了冷热源之间过剩的温差，使每个塔的塔底和塔顶间的温差减少，也就是减少了有效热能的损失。
参照《酒精蒸馏技术》一书中的“上海酒精总厂差压蒸馏两塔系机组方案”，设计蒸馏机组如下：（1）醪塔：仿法国方形浮阀塔板，塔径3000mm，22板，板间距500mm，塔高14800mm，裙座直径3000mm，高5000mm；（2）精馏塔：仿法国方形浮阀塔板，塔径2600mm，65板，板间距350mm，塔高26500mm，裙座直径2600mm，高5000mm。 三、换热器的选型[8]
换热器标准换热管尺寸Ф25×2mm的不锈钢,为正三角形排列,管间距t=32㎜.同时,管壳式换热器的制造简单方便,相对投资费用较低。 四、酒精捕集器[10]
为了便于管理和操作，整个发酵车间只需一只总酒精捕集器，这样从整个工段而言塔负荷也比较稳定，由于CO2中含酒精量变化不大，故没有必要进行板数的设计。 五、稀释器[7、14]
选用立式错板糖蜜连续稀释器。
生产1t酒精需4180kg85°糖蜜,密度为1450kg/ m3,1天需4180×400=1672000kg，生产2万吨酒精一天内稀释至25°糖蜜用量得：
14212×20000/250=1136960kg,密度1200kg/ m3,初选糖蜜按照课本经验选取流速为u=0.35m3/s
V1=1136960/1200=947.5m3
?又稀释器的近似体积等于：D2l?V
4式中 D—为稀释器的内径，（m） l=0.35×24×3600=30240（m） 则D1?4?947.5?0.1998m，取0.20m
30240?3.1425
糖蜜输送管，流速为0.10m/s