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由《发酵工艺》第四章第一节可知，每克分子麦芽糖发酵时，将释放出-48.8~-72kal的自由能，自由能将转化成热量，使麦汁升温，现取平均放热量58kal/g分子，每公斤麦芽糖发酵放出热量q为：
q =(58/342)*1000=169.6kal/kg
Q2发酵=G(Bx1-Bx2)q=794.57*1000*1.04*（11%-7%）*169.6=4.20*106kal/kg.℃ 发酵时间为5天：则每小时放热量为q/=Q2/t q/=4.20*106/（24*5）=3.5*104 kal/kg.℃
升温所需时间为t/= Q/ / q/=2.35*106/3.5*104=67.14 h
故发酵阶段所需冷凝剂带出的热量Q1=4.20*106-2.35*106/（24*6-67.14）=34998.11 kal/ h (2) 高温还原双乙酰阶段： 温度由10 12?C，定性温度11?C， 糖度由7Bx 5 Bx ，定性糖度6 Bx ， c=0.37*6%+(1-6%)*1=0.9622kcal/kg ?C,
升温所需热量Q2/=Gc(t2-t1)=794.57*103*1.04*(12-10)*0.9622=1.59*106 kcal 发酵放热Q2//=G(Bx1-Bx2)q=2.80*106kcal
设从发酵结束到双乙酰还原完毕所需时间为5天，则每小时放出的热量 q//=
Q??24*5=2.80*106/（24*5）=22358.24kcal
?Q2q??所需时间为t2=
=1.59*106/22358.24=71.11 h
则第二阶段高温还原双乙酰所需冷凝剂带出的热量为： Q=
???Q2?Q224*5?68.53?581679?332167.615*24?68.53?4847.71kcal/h
(3) 降温阶段：温度由12℃ -1℃，糖度由5.0 4.4 Bx 定性温度：6.5℃ 定性糖度：4.7Bx 比热c=0.37*4.7%+1*(1-4.7%)=0.9704kcal/kg?C
则降温放出热量：Q3??G*c(t4?t3)?794.57*1.400*0.9704*（12+1）*1000=1.04*10 7 kcal 发酵放出的热量：Q3???G(Bx3?Bx4)q?794570*1.0400*（5.0%-4.4%）*169.6=8.41*105kcal 设降温所需时间为2天，则降温阶段所需冷凝剂带出的热量为：
Q3????Q3?Q32*24=234185.35 kcal
4、冷凝剂带出总热量Q计算：
通过计算可知，第三阶段冷凝剂带出的热量最多，故以下各部分以第三段为依据 Q=Q3+Q辐+Q传
(1) Q辐的计算：查《化工手册》上卷1070 Q辐?c0?0F[()100T14?()] 100t14 c0—辐射系数4.96kcal/m2 ε0——黑度 ε0=0.94
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T1—大气温度，以夏季为准28℃ F—罐表面积367.061m2 t1—罐温度，-1℃
则Q辐=4.96*0.94*769.22*{[(28+273)/100]4-[(-1+273)/100]4=98085.08kcal/h (2)Q传热 Q传=F*k1*(T 外－T内) k1----罐壁（包括保温层）的传热系数，取0.3kcal/m2.h. ℃ T外----外壁温度，28?℃ T内----内壁温度，-1℃ Q传=769.22*0.3*(28+1) =6927.111kcal/h
则Q总=Q3+Q辐+Q传=234185.35+98085.08+6927.11=339197.54kcal/h 5、传热系数K的确定： K?11/?1?1/?2??/?
锥罐罐体厚度取7mm (1)α1确定：
①冷凝剂总量的计算：α1为冷凝剂在夹层的传热膜系数（kcal/h.m2. ℃）
a?12~5b，取a=30mm,b=120mm
冷凝剂流量Vs计算：Q=Vs*c*(t2-t1)
冷凝剂采用乙醇水（25%）进口温度-4℃，出口温度-1℃ 冷凝剂比热 c=1.012kcal/kg. ℃
Vs?81373.65?7.24kg/s
(?1?4)*1.012*3600②凝剂流速u的计算： ρ=968kg/m3,查《发酵生产设备》 u=30.97/（0.968*1000*0.03*0.12）=8.84m/s ③Pr的计算：
冷剂物性参数查《化工原理》，
得μ=0.93cp，λ=0.434w/m.. ?C , ρ=968kg/m3 cp=4.27kj/kg℃
Re?deu??4ab
de?2(a?b)?4*0.03*0.122*(0.03?0.12)?0.048
则 Re=10391.95
Pr?100*cp*??1000*4.27*9.3*100.434?3??91.5
④α1的确定：
直管管路：?1??0.027*(?de)*Re0.8*Pr0.33*(PrPrm)0.25=1859.64
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?(1?弯管管路： ?1??11.77dRe) 设R=1.8m
则α1=1895.64*（1-1.77*0.048/1.8）=1771.86
(2)α2的确定：α2为麦汁在罐内的传热膜系数，经验t,H较高时，α2=80~270kcal/h. .m2℃
本设计取α2= 240kcal/h. .m2. ?C
K?11/?1?1/?2??/??11/1771.86?1/240?0.007/15?192.39
Δtm的确定： ?t?T1?T2lnT1?t1T2?t2*B?1BlnB
式中：B——校正系数，
??T2?t2T2?t1 T1——麦汁初温 7℃
T2——麦汁后温，-1?℃ t1——冷剂入口温度，-4?℃
t2——冷剂出口温度，-2?℃
则代入数据得，B=0.33
?t?ln7?17?4?1?2Q总K*?tm?79887.02?67.96m
2*0.33?10.33ln0.33?6.11℃
6、冷却夹层面积计算： F?192.39*6.117、保温层厚度δ的确定，查《发酵工程与设备》 ???[1k ?(1?1?1?2???s?s)]
δ λ
不锈钢罐 7mm 15 保护层（钢） 3mm 52 λ——保温层介质导热系数取0.053kcal/ h. .m2?℃
k——大气和罐壁的传热系数，一般为0.1~0.3 kcal/ h. .m2?℃，取0.3 kcal/ h. .m2?℃ α1——麦汁传热膜系数（考虑到罐壁），则α1=140 kcal/ h. .m2?℃
α2——大气在保温层外的传热膜系数，一般为8~30 kcal/ h. .m2?℃，取25 kcal/ h. .m2?℃
??0.053[10.3?(1140?125?7*10153?3*10523)]?0.174m?174mm
保温层采用强质聚胺酯泡沫塑料 8、锥形罐冷却夹套的分布
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设锥底冷却夹套与柱相距300~500mm，本设计取500mm，锥底人孔直径Φ650mm
锥底夹套高度为 h/=5.63-0.5-0.65*0.5*ctg30?=4.57mm
柱体分布两段冷却夹套，锥底一段冷却夹。
4.9 硅藻土过滤机
本设计采用硅藻土过滤机，每天过滤量为794.57*（1-2.5%）*1.015=786.33T/天 每天过滤时间为8h，则每小时处理量为786.33/8=98.29T/小时
4.10 清酒罐：
本设计采用卧式清酒罐，以暂贮过滤后的啤酒，设取6个清酒罐，每罐150 m3
?DH=150 取D：H=1：4 则D=3.63m H=14.51m
第五章 车间平面布置及说明
参考文献
1、《啤酒工业手册》上、下册 管敦仪主编 中国轻工业出版社 2、《酿造酒工艺学》 顾国贤主编 中国轻工业出版社 3、《生物工程设备》高孔荣 中国轻工业出版社 4、《化工原理》 天津大学出版社 5、《生物工业分析》 王福荣 中国轻工业出版社 6、《化学工程手册》 化学工业出版社， 1989
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