第五章 车间主体设备计算
上口直径比下底直径大10~20﹪高为1m左右，这种运输方式大大节约了劳动力、方便、快捷。
5.1.1 甑桶的设计
甑桶大小可根据每甑材料的量、材料的密度及材料在甑桶的充满系数来计算。其公式为：
V1=m/（ρφ）
式中 V1——每甑物料所需容积，m3甑； M——每甑物料量，㎏/甑； ρ——材料密度，㎏/ m3 φ——甑桶填充系数。
查 黎润钟《发酵工厂设备》 有糟醅密度取ρ=500～650㎏/m3 根据经验充满系数取0.9
每甑物料总重1740㎏，每个甑桶蒸6甑。 每甑物料为 m= 1740（㎏） 有容积V1=1740÷（65030.9） =2.77m3
同时 容积V2=πh（R2+r2+Rr）/12 式中 R——甑桶上口直径，m； r——甑桶下口直径；m； H——甑桶高度，m。
实践表明r应比R小0.2～0.3m为宜。过大或过小均会影响蒸汽的上升和扩散，并直接影响蒸馏及蒸煮效果。甑的高度适中，要便于操作，并是蒸汽上升时接触面积较大，料层对酒蒸汽上升的阻力较小。通常取H=0.5～0.7R
本厂初步设计R=2.0m； r=1.8m； H=1.0m；
有 V2=1.03π（2+1.8+231.8）/12
=2.84 m
3
2
2
V2＞V1 所以满足设计要求
5.1.2 甑桶部件选型
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并且取h2-甑盖高0.5m,其中0.2m为接头高度，0.3m为甑蓖距甑底封头边沿的距离。甑桶有0.2m处于地下。
甑桶采用双层甑桶，起到隔热保温目的，材料选用1Cr18Ni9Ti 此钢具有良好的耐腐蚀性和冷加工性能壁厚也为Sd。夹层=2.0+0.0532=2.1 m。 5.1.2.1 筒体的壁厚计算 计算厚度：Sd=PdDi/（2[δ] Φ-Pc）+C 式中：
Di-筒体的内径，这里取平均 Di=2050mm； Sc-筒体的计算厚度，mm；
Pd-计算压力，设计的工作压力为：PMax=0.45mPa，则Pd=1.05 ，PMax =0.4 725mPa； [δ]-不锈钢板在工作温度下的许用应力，[δ]=1400kg/cm2=137.30MPa； Φ-焊缝系数，Dg>800mm时，双面对接焊（局部无损检测）Φ=0.9 C-壁厚附加量
---------- 查《发酵工厂工艺设计概论》吴思方主编，
附表14第315页
计算厚度：
Sc=0.532050/（23137.3030.9-0.4725）+C =4.155 +0.5=4.655（mm） 这里圆整后取 Sd=5mm。
5.1.2.2 甑底、甑盖的壁厚 甑底其锥的高度设计为：h=200mm，筒体的内径为：D=1800mm，锥顶角为2а，则cosа=200/(2002+6752)0.5=0.284,选用钢板材料：1Cr18Ni9Ti。
由于白酒蒸馏甑封头设计比较粗略此处选用与甑桶相同的厚度4mm，甑盖也采用此厚度。
5.1.2.3 甑底排渣管D
排
由于甑桶蒸馏酒糟过程中会落下一些糟体进入底锅，并且清
洗甑也需要排水所以将甑底开孔设计一个直径为D排=100mm的排渣口， D排：Φ10834.0mm 蒸汽输送管道前面已选，选用内径80mm即 Φ8032.5mm
5.1.3 甑桶设计参数
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表5-1 甑桶设计参数 材料 总高H甑身高甑盖高甑桶上口甑桶下口甑桶容积（m） （m） （m） 直径（m） 直径（m） （m3） 1.0 甑筒壁以及甑外壁钢板厚度（m） 4
5 Φ10834.0 Φ8032.5 600 0.5 2.0 1.8 2.84 甑底排渣管蒸汽输送管底锅高度 （㎜） （㎜） （mm） 1Cr18Ni9Ti 2.1 甑底、甑盖的壁厚（m） 5.2 冷凝器设计
5.2.1 冷凝器技术指标
W
冷凝
=474.37㎏
T1=95℃ T2=30℃ t1=18℃ t2=65℃
冷凝时间为45min，W=474.37÷45360=632.49㎏/h
逆流时平均温度差为： △tm= (△t2－△t1)/（㏑△t2/△t1）
=〔（95-30）-（65-18）〕/〔㏑（95-30）/（65-18）〕
=67.85℃
而 P=（t2－t1）/（T2－t1） =（65-18）/（95-18） =0.1558
R=（T1－t2）/（t2－t1） =（95-30）/（65-18） =1.383 查夏清 《化工原理》上 图4-19得 ψ△tm=0.98 △tm=ψ△t3△tm，
=0.98367.85
=66.493℃
根据经验本厂选用的冷凝器的冷却面积应达到S=18㎡满足要求 由 S=Q/K △tm K=Q/S△tm
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=1265456÷（18366.493）
=1100W/（㎡/C） 能满足要求 冷凝器的冷凝管选用热轧无缝钢管 φ8933㎜
根据经验冷凝管的长度为1.0～1.2m左右。本次选用L=1.2m。 实际传热面积 S=nπdL
有18=n33.1430.08931.2 n=51.67 n取52
5.2.2 冷凝器规格
管子在管板得排列方法选择为等边三角形（优点：管板强度高；流体走短路的机会少，且管外流动扰动大，因而对流传热系数高；相同壳程可排更多的管子） 管子在管板上的间距 t=（1.3～1.5）d0=1.430.089=0.1246m 壳体内径有公式 D=t(nc-1)+5b 式中 D——壳体内径，m; t——管中心距，m;
nc——横过管束中心线的管数；
b——管束中心线上最外层管中心至壳体内壁的距离，一般取b=（1～1.5）d,m;
管子按正三角形排列时nc值可由nc=1.1n0.5
综上 有 D=0.12463（1.13540.5－1）＋531.230.089 =1.416m≈1.45m
汽包采用1mm的不锈钢板1Cr18Ni9Ti，设计汽包高100mm，过气管也采用1mm不锈钢板1Cr18Ni9Ti。
此换热器浸泡在冷凝水中，所以还需要设计一个圆柱形的盛水容器，用6mm的1Cr18Ni9Ti不锈钢板制作平底盛水桶直径D盛=1.45＋0.1532=1.75m ≈1.8m 高H盛比冷凝器锥顶高20mm，即 H盛=下汽包+冷凝管长+上汽包+锥顶+20 =0.1+1.2+0.1+0.03+0.02=1.45m
5.2.3 接管的选择
换热器中接管直径按公式 d=(4VS/πu)0.5
式中 VS——流体的体积流量，m3/s； u——流体在接管中的流速，m/s；
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流速u的经验值可取为： 对液体 u=1.5～2 m/s 对蒸汽 u=20～50 m/s
冷凝水进出水管 d=(430.0023856/π31.5） =0.045m 选用热轧钢管φ5032.5㎜
出酒管 酒精质量分数 54.22%。对应密度为0.90325 流酒速度4㎏/min=0.000074m/s d=(430.000074/π31.5）0.5 =0.008m
出酒管选用冷轧钢管φ1030.25㎜ 根据生产经验排醛管选用D醛:Φ1231mm,
并且在管口上方设计一个直径为20mm的锥形冒以避免糟体、渣子等颗粒物落下堵塞排醛管和污染冷凝器内部。
3
0.5
5.2.4 冷凝器设计参数
表5-2 冷凝器设计参数
材料
冷凝管直冷凝管冷凝水进冷凝水冷凝盛水桶 上下径 mm
长mm
度 水管 D
水
进
出水管 器锥直D出水
顶高 D盛 mm
径 汽包高
度mm
1Cr18Ni9Ti φ8933
1200
φ503φ50330
2.5 2.5
1800 100
续表
上下汽包花板mm 出酒管直径 mm 液封装置总高 排醛管 D醛 mm 1 Φ1030.25 170 Φ1231mm
注：管道材料均采用Q235
5.3 窖池的设计及建造
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