啤酒发酵罐设计一罐法发酵，即包括主、后发酵和贮酒成熟全部生产过程在一个罐内完成。

1  发酵罐容积的确定：

根据设计每个锥形发酵罐装四锅麦汁，

则每个发酵罐装麦汁总量V=59.35×4=237.4 m3

锥形发酵罐的留空容积至少应为锥形罐中麦汁量的25%

则发酵罐体积至少应为237.4(1 25%)=296.75 m3,

取发酵罐体积V全为300 m3。

2发酵罐个数和结构尺寸的确定：

发酵罐个数N=nt/Z8×17/4=34 个

式中n—每日糖化次数

t—一次发酵周期所需时间

Z—在一个发酵罐内容纳一次糖化麦汁量的整数倍

锥形发酵罐为锥底圆柱形器身,顶上为椭圆形封头。

设H:D=2.5：1，取锥角为70°，则锥高h=0.714D

V全=лD2H/4лD2h/12лD3/24

得D=5.1 mH=2.5D=12.8 mh=3.6 m

查表知封头高h封=ha hb=1275 50=1325 mm

罐体总高H总= h封 H h=1325 12800 3600=17725 mm

3 冷却面积和冷却装置主要结构尺寸确定：

因双乙酰还原后的降温耗冷量最大，故冷却面积应按其计算。

已知Q=862913 kJ/h

发酵液温度14℃→3℃

冷却介质（稀酒精）-3℃→2℃

△t1=t1-t2′=14-2=12℃

△t2=t2-t1′=3-（-3）=6℃

平均温差△tm=(△t1-△t2)/㏑(△t1/△t2)

=(12-6)/ ㏑(12/6)

=8.66℃

其传热系数K取经验值为4.18×200 kJ/(m2*h*℃)

则冷却面积F=Q1/K△tm

                  =862913/（4.18×200×8.66）

                  = 119.2 m2

工艺要求冷却面积为0.45~0.72 m2/ m3发酵液

实际设计为119.2/237.4=0.50 m2/ m3发酵液

故符合工艺要求。

选取Ф109×4.5半圆形无缝钢管作为冷却管，d内=100mm，d平均=105mm

每米管长冷却面积F0=105×10-3×1=0.105 m2

则冷却管总长度L=F/ F0=119.2/0.105=1135 m

筒体冷却夹套设置二段，且均匀分布。

每段冷却带管长L0=L/n=1135/2=567.5 m

取蛇管圈之间的间距hp=0.12m，蛇管圈直径Dp=5.1 0.018 0.105/2=5.17 m

每圈蛇管长度 l=[(лDp)2 hp2]1/2 =[(3.14×5.17)2 0.122]1/2 =16.4 m

每段冷却带圈数Np=L0/l=567.5/16.4=35圈

则每段冷却带蛇管高度h0=(35-1) ×0.12=4.08 m

冷却夹套的位置：柱体上段夹套的顶部一般设置在酒液液面以下375px，下段夹套的顶部则设在50%酒液总容以下375px，锥角夹套尽量靠近锥底，向上排列。

发酵罐内液体浸没筒体高度：

H1=（V醪-V锥）/S罐

=[237.4-(1/12)×3.14×5.12×3.6]/[(1/4)×3.14×5.12]

=10.43 m

则柱体上段夹套在筒体的顶部高度H2=10.43-0.15=10.28 m

下段夹套在筒体的顶部高度：

H3 =（50% V醪-V锥）/S罐-0.15

=4.61-0.15

=4.46m

两冷却夹套间距H′=H2-h0-H3=10.28-4.08-4.46=1.74 m

设两个温度传感器，其位置底部一个设在柱体的底部，

与下段夹套底部距离为750px上面一个则设在上部冷却夹套的下面，与上段夹套底部距离也为750px。

设两个可关闭的人孔，其直径为1250px，下部人孔在锥体最下端流出口处上部人孔在酒液液面以上，其在筒体的高度为10.60m。

4发酵罐壁厚计算：

S=PD/（2[σ]φ-P= C（cm=式中 P—设计压力,现取P=0.2 MPa

D—发酵罐内径，D=510 cm

[σ]—不锈耐酸钢（1Cr18Ni9Ti=的许用应力，[σ]=137 MPa

Φ—焊缝系数，其范围在0.5]1之间，现取φ=0.7

C—壁厚附加量（cm= C=C1 C2 C3

C1—钢板负偏差， C1=0.5 mm

C2—为腐蚀裕量， C2=0 mm

C3—加工减薄量，对冷加工C3=0，热加工封头C3=10%S0 现取C3=0

则C=0.5 0 0=0.5mm=1.25px

  S=0.2×510/（2×137×0.7-0.2

    = 0.05

    =0.58 cm

查钢材手册圆整为S=6 mm

封头壁厚计算：

标准椭圆封头的厚度计算公式如下：

S=PD/（2[σ]φ-P= C（cm=

式中P=0.2 MPa

      D=510 cm

      [σ]=137 MPa

      φ=0.7

      C=0.05 0 0.1=0.15 cm

则S=0.2×510/（2×137×0.7-0.2

   = 0.15

  =0.68 cm

查钢材手册圆整为S=8 mm 因锥形发酵罐置于露天（锥部置于室内=，为了进行良好的保温，以降低生产中的耗冷量，故在罐外壁加500px厚的聚酰氨树脂作为保温层，在保温层外用瓦楞型板材设一外防护层。

5 排料管直径的确定：

每罐发酵液量为58.40×4=233.6 m3,设4h之内排空，

则物料体积流量Q=233.6/3600×4=0.0162 m3/s

取发酵液流速为v=1 m/s

则排料管截面积F=Q/v=0.0162/1=0.0162 m2

管径d=[F/(л/4)] 1/2

        =[0.0162/(л/4)] 1/2

        =0.144 m

选取无缝管Ф159×4.5,d内=150 mm, d内[d,故可满足要求。

管道截面积F′=(л/4) ×0.152=0.0177 m2

则相应流速比P=Q/ F′V=0.0162/0.0177×1=0.92倍

排料时间t=4×0.92=3.68 h