计算水份汽化所需热量时，煮沸强度按10%来计算;

Q2=V总'10%(35÷60)r'=21253.3×10%×(35÷60)×2245.5=9297492.75kJ

③流体的平均温差

加压煮沸阶段麦汁进口和出口温度都是1040C,△tm =510C ④面积的计算

先假设所需的传热系数：K'’AB=1200W/（m2K） 相应可以确定所需的换热面积F’’AB

F’’AB=Q2/(△tmK'’AB)=2783916.6×1000÷(35×60×51×1200)=21.7m2 因为F’’AB

所以取内加热面积为：FAB = 24m2

取1.1的安全系数。因此实际选用的内加热器面积为

FAB=FAB×1.1=24×1.1=26.4m2

按照内加热器的换热面积，选用Φ60的1Cr18Ni9不锈钢管，壁厚为2mm总共为90根。管长为1600mm。这样可得到实际的换热面积F实

F实=60×1600×3.1415×90=27m2>FAB=26.4m2

12.2.2.2.2校核两个煮沸阶段的传热系数KAB 1）、加热阶段的总传热系数KAB的校核

在麦汁煮沸过程中内加热器壳程的饱和蒸汽是通过冷凝放热对麦汁加热的，所以在计算凝结气向壁面放热系数时用 公式 qAB=Q1/F

来计算 1/KAB=1/α1+1/α2+d0/dm×b/λ+R0+Ri

QAB=Q1/F=2380667÷(27×20×60)=73.5

Re=qH/(rρˊμ)=[73.5×1.6÷(2113.2×912.2×0.18)]106=338

因Re＞100，所以必须用混流下的公式计算放热系数：

Pr=CPμ/λ=4329×0.18×103÷0.684=1.14

α1=λ(g/μ2)2/3×0.16Pr1/3Re/(Re-100+63.2Pr1/3)=8356W/(m2K)

不锈钢的导热系数λ=17W/（mK）

Re=dμρ/μ=0.056×0.5×1014÷0.615×10-3=46165.9

Pr=cPμ/λ=3968×0.615×10-3÷0.5540=4.4

α2=0.023λ÷dRe0.8Pr0.4=2217.6W(m2K) 1/KAB=1/α1+1/α2+d0/dm×b/λ+R0+Ri

=1÷8356+1÷2217.6+60÷56+60÷58×0.002÷17+0.0001+

0.0009

=0.000912

KAB=1096.5W/(m2K)

算得K值与开始计算中选用的KAB值相差为

（1200-1096.5）÷(1200×100%)=8.7%

上述误差在工程上是允许的。可以认为该内加热器的设计可以满足加热段的传热要求。 2）、加压煮沸阶段的总传热系数KAB的校核

凝结蒸汽向壁面放热系数的确定可以借鉴加热阶段凝结放热系数的计算

QAB=Q2/F

=2783916.6÷（35×60×27=49.1KW/m2

则Re=[49.1×1.6÷（2113.2×912.2×0.18）]106=226.4 Re＞100，则用混流下的公式计算换热系数

21

Pr=cPμ/?=4329×0.18×10-3÷0.684=1.14

α1=λ(g/μ2)2/3×0.16Pr1/3Re/(Re-100+63.2Pr1/3)=9037W/(m2K)

不锈钢的导热系数λ=17W/（mK） Re=dμρ/μ=3978.5×0.548×10-3÷0.5610

=3.9

P =0.056×0.5×1009÷0.548×10-3 =51554.4

α2=0.023λ/dRe0.8Pr0.4=2337.5W(m2K)

相对应的无相变时的总传热系数KABˊ

1/KAB=1/α1+1/α2+d0/dm×b/λ+R0+Ri

=1÷9037+1÷2337.5+60÷56+60÷58×0.002÷17+0.0001+0.00009 =0.00088 KAB=1136W/(m2K)

算得K值与开始计算中选用的KAB值相差为

（1200-1136）÷1200×100%=5.3%

上述误差在工程上是允许的。可以认为该内加热器的设计可以满足加热段的传热要求。 12.2.3锅底开孔补强计算 设计数据：设计压力Pc=0.15 MPa；设计温度为200℃，标准球形封头Di=3500mm，封头的厚度δn=6mm，封头中心设置φ150×5的内平齐接管，开孔未通过封头焊接，腐蚀余量C2=1.5mm，封头材料为Q-235A， [ ]t =105 MPa，接管材料Q-235A，[ ]nt =105MPa （1）计算壁厚 封头：

δn=PcDi/{4[]tφ-Pc}

=（0.15×3600）÷（4×105×1-0.15×0.12）

=1.3mm

接管：

δt=Pcdi/{2[]ntφ-Pc}

=(0.15×140)÷(2×105-0.15)

=0.1mm

（2）需要补强的面积

A=dδc+2δc(δnt-C)(1-fr) =144.25×1.3 =187.525(mm2)

式中，C1是接管壁厚负偏差，查表1-7-9得，C1=0.625mm

C=C1+C2=1.5+0.625=2.125mm

开孔直径

d=di+2C=140+2×2.125=144.25mm fr=[]nt/[]t =101÷105=0.96

(3)已有的加强面积 封头上多余金属面积

A=（B-d）(δe-δc)+2δet(δe-δc)(1-fr) =(288.5-144.25)×(4.3-1.3) =432.75(mm2)

式中，C1是封头壁厚负偏差，查表1-7-9得，C1=0.2mm

C=C1+C2=1.7mm δe=δn-C=6-1.7=4.3

22

δet=δnt-C=5-1.7=3.3 fr=[]nt/[]t=105÷105=1

B=2d=288.5

因为已有的封头多余金属面积432.75mm2大于需要补强的面积187.525mm2，所以可以不另行补强。

第六章 设计感想

经过近半个月的课程设计，在老师的精心指导下，我终于顺利地完成了年产3万吨12度啤酒厂煮沸锅的设计。

我在图书馆查阅了大量的文献资料的基础上，经过仔细的论证、认真的计算才完成了这次的设计。通过这次设计，不仅使我学到了书本上没有的东西，而且为即将步入工作岗位的我准备了充分的理论知识。使我懂得在深透课本知识的同时，更应注重理论与实践的结合。这次设计是对我们大学四年所学的知识的全面总结和复习,尤其是对巩固专业知识和专业基础知识有重要的意义.

在设计过程中，感谢老师的精心指导和督促，同时还要感谢同学的帮助和指正，正因为有了大家的智慧，才使我的设计得以顺利完成。在此，我要向我的尊敬的指导老师和同组的同学表示衷心的感谢！

本次毕业设计是通过自己独立思考后，进行加工和处理的，力求有所创新，虽然在这次的设计中难免有错误和不恰当的地方，敬请各位老师多多谅解。

第七章 参考文献

[1]．吴思方主编：发酵工厂工艺设计概论，中国轻工业出版社，1998年11月 [2]．《化工设备设计手册》编写组：材料与零部件（上），上海人民出版社，1973年 [3]．蔡功禄主编：发酵工厂设计概论，中国轻工业出版社，2000年3月 [4]．顾国贤主编：酿造酒工艺学，中国轻工业出版社，1999年1月 [5]．管敦仪主编：啤酒工业手册，中国轻工业出版社，1991年1月 [6]．高孔荣主编：发酵设备，中国轻工业出版社，1998年9月 [7]．袁庆辉主编：发酵生产设备，轻工业出版社，1988年 [8]．赵国方主编：化工工艺设计概论，原子能出版社，1990年

[9]．靳士兰、巨勇智主编：化工设备机械基础，延边大学出版社，2000年

[10]．[苏]M.M.科罗博夫等著，程跃芳等译：发酵生产工艺计算，轻工业出版社，1984年3月

23

系别：专业：班级：题目： 川 理 工 学 院 程 设 计 书

生物工程学院 生物工程专业 生物工程07级3班 年产量10万吨12度淡色啤酒厂煮沸锅设

24

四

课