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。
这三种推动力随罐高H增大而增大，由于传统发酵槽仅2m，而露天的圆柱锥形罐一般大于8m，所以此推动力将加速发酵，尤其在双儿酰还原阶段B、P趋于一致，但t3～t1可控，又因罐高，酵母沉降慢，发酵液仍保持强对流而促进代谢发酵。
第二章 露天发酵罐设计
一、啤酒发酵罐的化工设计计算 ㈠、发酵罐的容积确定
设计需要选用V有效=24m3的发酵罐 则V全=V有效/φ=24m3/80%=30m3 ㈡、基础参数选择
1．D∶H：选用D∶H=1∶4 2．锥角：取锥角为90° 3．封头：选用标准椭圆形封头
4．冷却方式：选取槽钢盘绕罐体的三段间接冷却
5．罐体所承受的最大内压：2.5㎏/cm3 外压：0.3㎏/cm3 6．锥形罐材质：A3钢材外加涂料，接管均用不锈钢
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7．保温材料：硬质聚氨酯泡沫塑料，厚度200㎜ 8．内壁涂料，环氧树脂
㈢、D、H的确定
由D∶H=1∶4，则锥体高度H1=D/2tan45°=0.50D 封头高度 H2=D/4=0.25D
圆柱部分高度 H3=（4－0.50－0.25）D=3.25D 又因为V全=V锥＋V封＋V柱
?D2?? =??H1??D3??D2?H3
34244 =0.131D3＋0.131D3＋2.553 D3=30m33 得D=2.20m
查JB1154-74《椭圆形封头和尺寸》取发酵罐直径D=2400mm 再由V全=30m3 D=2.4m 得径高比 D∶H=1:3.72 由D=2400mm查表得 椭圆形封头几何尺寸为：
h1=600mm h0=40mm F=6.52m2 V=2.00m3 筒体几何尺寸为：
H=6614mm F=49.84㎡ V=29.9m3 锥体封头几何尺寸为：
h0=40mm r=280mm H=1714mm F=πd2/4[(0.7+0.3cosα)2/sinα+0.64]=6.91㎡
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V=πd3/24[(0.7+0.3cosα)2/tanα+0.72]=2.16m3 则锥形罐体总高：H=600＋40＋6614＋40＋1714=9008mm 总容积：V全=2.00＋29.9＋2.16=34.1m33 实际充满系数ψ=24/34.1=70.4% 罐内液柱高：
H′=[（24-2.16）/(3.14×1.22)/4] ×102+(1714+40)=3686㎜ ㈣、发酵罐的强度计算 ⑴罐体为内压容器的壁厚计算
①．标准椭圆封头
设计压力为1.1×2.5=2.75㎏／㎝2 S=
PDg2?????Pt?C
式中：P=2.75㎏／㎝2
[σ]：A3钢工作温度下的许用力取1520. ㎏／㎝2
ψ：焊接系数，本设计采用双面对接焊作为局部无探伤0.9 壁厚附加量：C=C1＋C2＋C3
查表得：C1：钢板厚度的负偏差取0.8负偏差 C2：腐蚀裕量取2.0 C3：制造减薄量取0.6
则：S=(2.75×2400/2×1520×0.9-2.75)＋3.4=5.8mm 取S0=8mm 直边高h0=40mm 校核
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σ=
PD中?D中??? ??4s?2h?=[2.75×(2400+8)/4×8] ×(2400＋8)/(2×900) =369.1≦[δ]t ②．筒体
P设=1.1×(P工作＋P静)
=1.1×（2.5+0.61）=3.42㎏／㎝2 S=
PD?C（取C1=0.6，C2=2，C3=0.6）
2?????P =3.42×2400/(2×1520×0.9－3.42)＋3.2=6.2mm 取S=7mm 校核 σ2=
PD中2s=588.0≦ψ[σ]t
③．锥形封头 1）过渡区壁厚 S=
KP设Dg2?????0.5Pt?C
P设=1.1×（2.5＋0.9）=3.74㎏／㎝2（0.9为静压） K=0.716 S=
KP设Dg2?????0.5Pt?C
=0.716×3.74×2400/(2×1520×0.9－0.5×3.74) ＋C =2.35＋C
=2.35＋0.6＋2＋0.59
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=5.54mm 2)锥体 S=
f?PDg?????0.5Pt?C
S0=
f?PDg t?????0.5P=0.60×3.74×2400/(1520×0.9－0.5×3.74) （f查表为0.60） =3.94mm
S= S0＋C=3.94＋0.6＋2＋0.59=7.13mm 取S=10mm h0=40mm 校核锥体所受最大应力处： σ=
PD中2scos45?
=3.74×2410/(2×10×cos45°) =637.3≦[σ]t ⑵锥体为外压容器的壁厚计算
①．标准椭圆封头 设S0=5mm R内=0.9Dg=2160mm
R内／100S0=2160／(100×5)=4.32 查图表4-1得B=275
[P ]=B×S0／R内=275×5／2160=0.64㎏／㎝2＞0.3㎏／㎝2 满足要求
取C1=0.5mm，C2=2mm，C3=0.5mm
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