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化工原理课程设计
化工原理课程设计
设计说明书
设计题目:
发酵罐视镜设计
姓名XXX
班级XXX
学号XXX
完成日期XXX
指导教师XXX
目录
TOC\o"1-3"\h\z\u第一章压力容器视镜
一、简介
二、最新标准
三、主要样式
四、视镜、带颈视镜表尺寸及标准图图号
五、主要技术参数
第二章啤酒发酵罐结构与动力学特征
一、概述
二、啤酒发酵罐的特点
三、露天圆锥发酵罐的结构
3.1罐体部分
3.2温度控制部分
3.3操作附件部分
3.4仪器与仪表部分
四、发酵罐发酵的动力学特征
第3章发酵罐视镜的化工设计计算
第4章视镜的设计及选型
第5章参考文献
第六章图纸
第一章压力容器视镜
一、简介
压力容器视镜又称设备视镜,是用来观察化工、石油、化妆、医药及其它工业设备容器内介质变化情况的一种产品。
操作人员根据其显示的情况来调节或控制充装量,从而保证容器内的介质始终在正常范围内。
液化气体贮罐、槽车、气液相反应器、反应釜等容器都需要装设视镜,以防止因超装过量而导致事故或由于投料过量而造成物料反应不平衡的现象。
二、最新标准
NB/T47017压力容器视镜标准由国家能源局在2011.7.1发布,在同年十月一日实施.
NB/T47017压力容器视镜标准终和了HGJ51-502-1986压力容器视镜,HG/T21575-1994带灯视镜,HG/T21505-1992组合视镜等多种样式和成一种样式.并且做出了很大的改进,增加了DN200的视镜规格;提高了部分视镜的使用压力;取消了视镜冲洗孔,参照国外标准采用冲洗装置;增加了带射灯的视镜规格;增加了对视镜标志与运输包装的要求.
三、主要样式
NB/T47017压力容器视镜里面规定了三种样式,常规样式,带灯样式,带冲洗装置.右图就是常规的结构样式。
四、视镜、带颈视镜表尺寸及标准图图号(mm)
公称
直径
Dg
公称
压力Pg
Kgt/cm2(Mpa)
D
D1
b1
b2
bHxS
h
=H
=H1
50
10(0.98)
130
100
34/22
22
57×3.5
70
79
113
16(1.57)
130
100
34/24
24
57×3.5
70
79
116
25(2.45)
130
100
34/26
26
57×3.5
70
84
120
80
10(0.98)
160
130
36/24
24
89×4
70
86
120
16(1.57)
160
130
36/26
26
89×4
70
91
127
25(2.45)
160
130
36/28
28
89×4
70
96
128
100
10(0.98)
200
165
40/26
26
108×4
80
100
142
16(1.57)
200
165
40/28
28
108×4
80
105
143
125
10(0.98)
225
190
40/28
28
133×4
80
105
143
150
10(0.98)
250
215
40/30
30
159×4.5
80
110
150
螺柱
重量
㎏
标准图图号
数量N
直径D
碳素钢
不锈钢
Ⅰ
Ⅱ
M12
6
4.7/4.2
HGJ501/502-86
1
HGJ501/502-86
11
M12
6
4.9/4.5
2
12
M12
6
5.1/5.0
3
13
M12
8
6.8/6.4
4
14
M12
8
7.1/7.0
5
15
M12
8
7.4/7.4
6
16
M16
8
12.0/10.9
7
17
M16
8
12.5/11.6
8
18
M16
8
14.7/13.6
9
19
M16
12
17.6/17.4
10
20
五、主要技术参数
壳体材质:
碳钢WCB、不锈钢304、321、316、316L。
视窗材质:
钢化玻璃,钢化硼硅玻璃、石英玻璃。
密封材质:
丁腈橡胶、聚四氟乙烯。
工作压力(MPa):
≤2.5
工作温度(℃):
0~200℃
第二章啤酒发酵罐结构与动力学特征
一、概述
啤酒是以大麦喝水为主要原料,大米、酒花和其他谷物为辅料经制麦、糖化、发酵酿制而成的一种含有二氧化碳、酒精和多种营养成分的饮料酒。
我国是世界上用谷物原料酿酒历史最悠久的国家之一,但我国的啤酒工业迄今只有100余年的历史。
改革开放以来,我国啤酒工业得到了很大的发展,生产大幅度增长,发展到现在距世界第二位。
由于啤酒工业的飞速发展,陈旧的技术,设备将受到严重的挑战。
为了扩大生产,减少投资保证质量,满足消费等各方面的需要,国际上啤酒发酵技术子啊原有传统技术的基础上有很大进展。
尤其是采用设计多种形式的大容量发酵和储酒容器。
这些大容器,不依靠室温调节温度,而是通过自身冷却来控制温度,具有较完善的自控设施,可以做到产品的均一性,从而降低劳动强度,提高劳动生产率。
就发酵罐的外形来分,主要有圆柱锥形底罐、圆柱蝶形罐、圆柱加斜底的朝日罐和球形罐等。
二、啤酒发酵罐的特点
1、单位占地面积的啤酒产量大;而且可以节约土建费用;
2、可以方便地排放酵母及其他沉淀物(相对朝日罐、通用罐、贮就罐而言);
3、发酵温度控制方便、有效,麦汁发酵时对流好,发酵速度快,可以缩短发酵周期(相对卧式罐、发酵槽而言);
4、可以回收利用二氧化碳,并可有利于啤酒的口味稳定性与非生物稳定性(相对开口容器而言);
5、可以一关多用,生产工艺比较灵活;简化生产过程与操作,而且酒损也现对减少;
6、制作相应要比其他发酵罐简单;
7、便于自动控制,如自动清洗和自动灭菌,节省人力与洗涤费用,卫生条件好。
三、露天圆锥发酵罐的结构
3.1罐体部分
露天圆锥发酵罐的罐体有灌顶、圆柱体与锥底3部分组成,其中:
灌顶:
为圆拱形,中央开孔用于可拆卸大直径法兰,以安装CO2与CIP管道及其连接件,灌顶还装有真空阀,安全阀与压力传感器。
圆柱体:
为发酵罐主体,发酵罐的高度主要决定于圆柱体的直径与径高比,由于大直径的光耐压低,考虑到使用钢板的厚度,一般直径<6.0m。
圆锥底:
它的夹角多为60—90°,也有90—120°,但这多用于大直径的罐及大容量的罐;如夹角过小会使椎体部分很高。
露天圆锥发酵罐圆锥底的高度与夹角有关,大致占总高的1/4—1/3。
圆锥底的外壁一般安装冷却夹套、阀门与视镜、取样管阀、测温、测压的传感元件或温度计,CO2洗涤装置等。
3.2温度控制部分
发酵罐的温度控制部分主要由冷却层、保温层、测温元器件、温度记录及温度控制装置等组成,其中:
冷却层是调节发酵罐内液体温度的主要部分,按其结构可分为盘式和夹套式两种;
发酵罐的保温层一般使用聚氨酯泡沫塑料或脲醛泡沫塑料,也有使用聚苯乙烯泡沫塑料,在发泡保温时,为了未来的维修剥离及复原的方便,罐身与发泡塑料之间最好能用塑料薄膜隔离;发酵罐的测温元件有直接感应与遥控两种;发酵罐的温控装置实际起供、断冷却水的作用。
3.3操作附件部分
发酵罐的操作附件比较多,主要包括:
进、出管道、阀门和视镜;CO2回收和CO2洗涤装置;真空/过压保护装置;取样阀;原位清洗装置(CIP);换间板。
3.4仪器与仪表部分
发酵罐对一次仪表、二次仪表、记录装置、报警装置以及微机程序控制、自动控制的应用很广泛,这些仪器、仪表主要对发酵罐的物料数量(以容积或液位表示)、压力、温度三个参数进行显示、自动记录、自动控制及报警,还有测定浸出物含量与CO2含量的一次仪表,这样就可以进行真正的自动控制。
四、发酵罐发酵的动力学特征
发酵罐发酵的主要特点是采用较高的发酵温度和高凝性酵母、进一步提高发酵液浓度,保持茁盛的酵母层和缩短发酵时间进行可控发酵,其主要动力学特征有:
1、由于采用凝聚性酵母,S3>S1,使发酵速度3区>1区;导致B3<B1浓度差,促进发酵液的对流;
2、由于3区发酵速度快,产生CO2多,加上液压,使P3>P1而形成压力差推动发酵液对流;
3、由于发酵时控制t3>t1,形成温度差对流。
第三章发酵罐视镜的化工设计计算
一、发酵罐的容积确定
实际需要选用V有效=6m3的发酵罐
则V全=V有效/
=6/75%=8m3
第4章视镜的设计及选型
视镜标记及标准图号
标记
标准图号
重量(公斤)
标记
标准图号
重量(公斤)
视镜I
Pg6
Dg50
JB593-64-1
2.3
带颈
视镜I
Pg6
Dg50
JB595-64-1
1.7
Dg80
JB593-64-2
3.5
Dg80
JB595-64-2
3.3
Dg125
JB593-64-3
7.7
Dg125
JB595-64-3
6.7
Dg150
JB593-64-4
9.1
Dg150
JB595-64-4
8.6
视镜Ⅱ
Pg6
Dg50
JB593-64-5
2.3
带颈
视镜Ⅱ
Pg6
Dg50
JB595-64-5
1.7
Dg80
JB593-64-6
3.5
Dg80
JB595-64-6
3.3
Dg125
JB593-64-7
7.7
Dg125
JB595-64-7
6.7
Dg150
JB593-64-8
9.1
Dg150
JB595-64-8
8.6
视镜Ⅲ
Pg6
Dg50
JB594-64-1
2.3
带颈
衬里
视镜Ⅲ
Pg6
Dg50
JB595-64-1
1.8
Dg80
JB594-64-2
3.6
Dg80
JB595-64-2
3.5
Dg125
JB594-64-3
7.8
Dg125
JB595-64-3
7
Dg150
JB594-64-4
9.3
Dg150
JB595-64-4
9
带灯有颈视镜尺寸表
选用带颈视镜Pg6Dg150JB595-64-4,公称直径DN为150(mm),公称压力PN为1.0MPa。
参考文献
[1] 娄爱娟,吴志泉,吴叙美.化工设计.上海:
华东理工大学出版社,2002。
[2] 国家医药管理局上海医药设计院.化工工艺设计手册(第二版).北京:
化学工业出版社,1996。
[3] 时钧,汪家鼎等.化学工程手册(第二版).北京:
化学工业出版社,1996。
[4] 绉兰,闫传智.化工工艺设计.成都:
成都科技大学出版社,1998。
[5] 魏崇光,郑晓梅.化工工程制图.北京:
化学发工业出版社,1994。
[6]戚世岳.化工工程制图.北京:
化学工业出版社,2005。
[7]刘道德等.化工设备的选择与设计(第三版).长沙:
中南大学出版社,2003。
[8]王静康.化工过程设计.北京:
化学工业出版社,2006。
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