第五章 糖化车间设备的设计及计算.doc

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1、第五章糖化车间设备的设计及计算一、煮沸锅的设计及计算煮沸设备是糖化车间的重要设备，为了在麦汁煮沸时不带入空气，为了减少设备的投资以及提高热能的利用率，本设计采用不锈钢带内加热加压煮沸锅，并对二次蒸汽进行回收再利用，内加热器采用列管式加热器，加热蒸汽采用0.3MPa低压蒸汽，锅身材料选用1Cr18Ni9Ti不锈耐酸钢。1．容积：由物料衡算得煮沸前麦汁为543.7×195.4kg，则体积为：V有=543.7×195.4×1.04/(1.0475×1000)=105.5m3取充满系数75%V总=105.5/0.75=

2、140m32．.尺寸：煮沸采用圆筒体球底，取圆筒体高H∶直径D=1∶2则：D=1.15(140)1/3=7.63m取D=8000mmH=4000mm顶点排汽管径:d2/D2=1/30～1/50取d2/D2=1/40d=948mm取d=950mm顶盖高h=800mm3．煮沸锅强度：锅身采用不锈钢,受到的压强较小,因此壁厚可以按以下公式计算:壁厚:S=PD/(2[σ]φ-P)+C其中P为最大压力的1.05倍,取P=0.3Mpa材料许用压力[σ]=127MPaφ取0.8C为壁厚附加量取3mmS=0.3×6000/(2

3、×127×0.8-0.3)+3=11.8mm取S=12mm由于锅盖处承受压力较小，可取为6mm4．(1)加热面积：麦汁由98℃升至106℃，每小时耗用蒸汽量最大，该过程为10min。Q=543.7×195.4×0.95×(106-98)×60/10=48.4×105kcal/h采用0.3MPa的蒸汽温度为134℃Δtm=(160-98)/ln((134-98)/(134-106))=31.8℃总传热系数K=1200kcal/(cm2·h·℃)加热面积F=Q/(K·Δtm)48.4×105/(1200×31.8)

4、=126.8m336(2)内加热器设计：内加热器采用管壳式，固定管板，单管程列管。取F=130m3，则130=3.14×0.025×(3-0.1)×nn=570换热管选用φ=25×2不锈钢管，管长1500mm，管数为570根。5．煮沸锅管路计算［查化工原理(上)］所有钢管均为热轧无缝钢管。(1)麦汁出口管至回旋沉淀槽：每锅热麦汁体积(煮沸前)：543.7×195.4×1.04/1.084=10.2×104L流量为：102/(30×60)=0.0567m3/s,取麦汁流速为2.5m/s管径：d=(0.0567/(

5、0.785×2.5)1/2=0.169取φ=180×5mm钢管(2)洗涤水管：煮沸锅体积为140m3，洗涤水量为容积的6%，十分钟洗完,流速为2m/s管径d=(140×0.06/(10×60×2×0.785))1/2=0.094m(3)蒸汽管路：蒸汽流量为:(48.4×105)/(490×1.65×3600)=1.66m3/s，流速为30m/sd=(1.66/(0.785×30))1/2=0.266m取φ=299×8mm不凝性气体出口管取φ=180×5mm(4)排气筒冷凝水管取φ=68×4钢管。(5)麦汁进口管

6、：15min进完：V=543.7×102/1.08=50342L=50.3m3取流速为：3m/sd=(V/(0.785×3))1/2=(50.3/(60×15×0.785×3))1/2=0.154m取φ=194×5mm(6)二次蒸汽管路计算：取二次蒸汽流速为20m/s，煮沸40min蒸汽流量为：(543.7×195.4×0.03)/(0.7407×40×60)=1.79m3/s3kg/cm2压力下密度为0.7407kg/m3d=(1.79/(0.785×20))1/2=0.338m取φ=377×9mm二、其它设

7、备设计及计算本工艺采用三锅三槽体系，由于专业设备大多未标准化、系列化，因此要针对不同的生产工艺及产量进行不同的设备设计，现进行糖化车间的基本设备的简单计算：(一)糊化锅：36采用圆柱形锅身，球形锅底及圆锥顶盖的结构。锅底设夹层，夹层采用直接蒸汽加热(0.3MPa)，夹套耐压(0.6MPa)，锅底设有折叶浆式搅拌器，由电机通过立式涡轮减速箱直接带动叶片旋转,锅顶有排汽管及风帽，顶盖有人孔、照明灯及进料口，锅身采用不锈钢，锅内夹套用紫铜板。1．容积：由物料衡算知糊化液量为：5860＋29300＝35160kg糊化醪

8、液干物质百分比：5860×(1－13％)/35160＝14.5%因糊化醪密度为1059kg/m3。糊化锅有效体积为：V有＝31560／1059＝33.2m3取容量系数为60％，糊化锅容积为：V＝33.2/0.6＝55m32．尺寸：设锅径高比为：D∶h1=2∶1锅体积为：V=0.785D2h1+πh2(D2/8+h22/6)解之可得：h1=2400mm=2.4m，D=4800mm=4.8