25.8?1.01

0.92?0.99?0.98 =29.2Kw 查手册选取合适的电机。

（6）i求最高热负荷下的耗水量W

8

=

W=

Q总

C（）pt2?t1式中：Q总——每1m3醪液在发酵最旺盛时，1h的发热量与醪

液总体积的乘积：Q总=Q×15.5=3×104KJ/h.m3×15.5㎡=4.65×105KJ

Cp——冷却水的比热容，4.18KJ/(Kg.K) t2——冷却水终温，26℃ t1——冷却水初温，20℃

将各值代入上式，

Q总4.65?105?5.15kg/s W==

（26?20）C（）4.18?pt2?t1冷却水体积流量为5.15Kg/s，取冷却水在竖直蛇管中流速1m/s，根据流体力学方程式，冷却管总截面积S总为： S总?w v 式中，w——冷却水体积流量，w=5.15×10?3m3/s V——冷却水流速，v=1m/s 代入上式，S总=5.15×10?3㎡

ii 冷却管组数和管径：设管径为d0，组数为n，则

2 S总=n.0.785.d0

根据本罐情况，取n=3，求管径，由上式得：

S总5.15?10?3 d0???0.0467m

0.785n3?0.785查金属材料表选取不锈钢无缝钢管表，选取Ф51×2.0无缝管，d内=47mm，

d内?d0，满足要求，d平均=49mm

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l0

l0??D?3.14?500?1570 （mm）9

iii冷却管总长度L计算：有前知冷却管总面积F=25.7㎡

现取无缝钢管Ф51×2.0，每米长冷却面积为F0?3.14?0.049?1?0.15m2 则L=

F25.7=172m ?F00.15 冷却管占有体积V=0.785×0.0512×172=0.35m3 iv 每组管长l0和管组高度： l0?L172??57.3m n3 另需连接管4m：l实际=L+4=176m

可排竖直蛇管的高度，设为静液面高度，下部可伸入封头。

设发酵罐内附件占有体积为0.5m3，则：

V总?V液?V管?V附件?15.5?0.35?0.5?16.35m3 竖直蛇管总高H管?3.2?0.125?3.325≈3.4m 又两端弯管总长l0=1570mm，两端弯管总高为500mm， 则直管部分高度：h=H-500=3400-500=2900（mm） 则一圈管长l?2h?l0?2?2900?1570?7370mm V 每组管子圈数n0： n0?L057.3??8圈 L7.37 现取管间距为2.5D外?2.5?0.051?0.12m，竖直蛇管与罐壁的最小距离为0.15m，则可计算出与搅拌器的距离在允许范围内（不小于200mm） Vi 校核布置后冷却管的实际传热面积： F实?nd平均?L实???0.049?176?27m2 而前有F=25.7㎡，F实＞F，?可满足要求。

（7） 设备材料的选择

设备结构的工艺设计，是将设备的主要辅助装置的工艺要求交代清楚，供制造加工和采购时取得资料依据。其内容包括：

① 空气分布器：对于好气发酵罐，分布器主要有两种形式，即：多孔式和

单管式。对通风量较小的设备，应加环型或直管型空气分布器；而对通气量大的发酵罐，则使用单管通风，由于进风速度高，又有涡轮板阻挡，叶轮打碎、溶氧是没有问题的。本罐使用单管进风，风管直径计算见接管设计。

② 挡板：挡板的作用是加强搅拌强度，促进液体上下翻动和控制流型，防

止产生涡旋而降低混合与溶氧效果。如管内有相当于挡板作用的竖式冷却蛇管，扶梯等也可不设挡板。为减少泡沫，可将挡板上沿略低于正常液面，利用搅拌在液面上形成的涡旋消泡。本罐因有扶梯和竖式冷却蛇管，故不设挡板。

③ 密封方式：随着技术的进步，机械密封已在发酵行业普遍采用，本罐拟

采用双面机械密封方式，处理轴与管的动静问题。

④ 冷却管布置：对于容积小于5m3的发酵罐，为了便于清洗，多使用夹套

冷却装置。随着发酵罐容量的增加，比表面积变小，夹套形成的冷却面积已无法满足生产需求，于是使用管式冷却装置。蛇管因易沉积污垢且不易清洗而不采用；列管式冷却装置虽然冷却效果好，但耗水量过多，因此广泛使用的是竖直蛇管冷却装置。在环境温度较高的地区，为了进一步增加冷却效果，也有利用罐皮冷却的。 ⑤ 设一快开式人孔，Ф56cm，O形圈密封。

（8） 发酵罐壁厚的计算 ① 计算法确定发酵罐的壁厚S S1?PD?C（cm）

2【?】??P 式中，P——设计压力，取最高工作压力的1.05倍，P=0.4Mpa

D——发酵罐内径，D=400cm 【σ】——A3钢的许用应力，【σ】=127Mpa φ焊缝系数，取φ=0.7

C——壁厚附加量，C=C1?C2?C3 C1——钢板负偏差，取C1?0.8mm C2——为腐蚀欲量，取C2=2mm

C3——加工减薄量，取C3=0，代入上式得 C=C1?C2?C3=0.8+2+0=2.8mm=0.28cm

S1?0.4?240?0.28?0.82cm

2?127?0.7?0.4选用8mm厚A3钢板制作，查附录表17知，直径2.4m，厚8mm，筒高

4.8m，每米高重356Kg，G筒=356×4.8=1708.8Kg ② 封头壁厚计算：标准椭圆封头的厚度计算公式如下： S2?

PD ?C（cm）2【?】??P11

式中，P=0.4Mpa，D=240cm，【σ】=127Mpa，C1=0.08cm，C2=0.2cm，C3=0.1cm C=C1?C2?C3=0.38cm，?=0.7 代入上式，得 S2?0.4?240?0.38?0.92cm?9.2mm

2?127?0.7?0.4 查钢材手册圆整为S2=9.5mm

（9） 接管设计

① 接管的长度h设计：各接管的长度h根据直径大小和有无保温层，一般

取100~200mm ② 接管直径的确定：主要根据流体力学方程式计算。已知物料的体积流量，

又知各种物料在不同情况下的流速，即可求出管道截面积，计算出直径。计算出的直径再休整到相近的钢管尺寸即可。 通风管的管径计算：该罐实装醪量15.5m3，设0.5h内排空，则物料体积

15.5?0.0086m3/s

3600?0.5 发酵醪流速取V=1m/s

Q0.0086?0.0086m2 则排料管截面积为F物 F物??V1流量Q? F物?0.785d2，则管径d?F物0.785?0.0086?0.10m 0.785 取无缝钢管Ф108x4 适用

若按通风管计算，压缩空气在0.4Mpa下，支气管气速为20m/s 通风比 0.2wm

200C，0.1Mpa下，Q=15.5x0.2=3.1m3/min?0.052m3/s 计算到0.4Mpa，300C状态下， QF?0.052?0.1273?30??0.013m3/s 0.4273?20