2024年5月30日发(作者：)
5.2 发酵罐体积的确定
本次设计选用锥底发酵罐，由物料衡算可知，糖化设备一次性糖化麦汁发酵
液量67.9m3。一日糖化8次。选用发酵罐的有效容积（三锅装一罐）为：
Vs=67.9×3=203.7 m³
发酵罐H:D=1.5—6:1,这里选用4.4:1；锥角60—85°，这里选用60°；装料
系数取80%--85%，这里取Φ=85%。接种量范围在0.7%--0.8%，这里取0.8%。
则容积为：
V
有
=V
s
(1+0.8%)
=203.7×（1+0.8%）
=205.3 m³
V
有效
=V
有
/Φ=205.3÷85%=241.5m³
主要尺寸比例：
V
圆柱
=πD²H/4
V
椭圆
=π/4[D²（h+D/6）]=πD³/24
V
锥底
=πD²/12h=
3
πD³/24
对此发酵罐采用标准椭圆形封头为上封头，60°锥角的锥形封头为下封头，
柱体部分高与直径比为4:1。则可得：
V
O
’=πD²×4.4D/4+
3
πD³/24+πD³/24=（27.4+
3
）π
D³/24
241.5=(27.4+
3
)πD³/24
D=3.986 m
取 D=4，则H=4×4.4=17.6m。
V
O
=(27.4+
3
)π4.4³/24
=244.1m³
最后圆整取V
O
=244.1 m³的发酵罐体。
校核： V
有
/V
总
=205.3/244.1=84.1% ，符合要求。
5.3 发酵罐材料的选择
本设备采用不锈钢制作，外壁使用0Cr18Ni9不锈钢,内壁图以T-541涂料。
因为发酵罐里面所装的溶液是酸性的，而CIP清洗液中仅有碱性溶液，因此，
选用材料必须耐酸耐碱耐腐蚀， 因此，材料应选用不锈钢。
(1) 发酵罐圆柱体部分壁厚确定：
Sd=PcDi/(2【б】
t
Φ-Pc)+C
上式：Pc---设计压力
工作压力的确定：
发酵罐的高度（不加椭圆封头）即筒体与锥体的高度
H
1
=17.6+
3
/2×4=21.064m
封罐之前，由于与外界接触，则罐内的压力只有液柱力，但如封罐以后，罐
内压力上升，而封罐之后压力最大0.12Mpa。发酵罐内的液体全部装满时的最高
工作压力为：
P
最高工作压力
=P
表
+P
液柱
=0.12+pgh
=0.12+1.012×10
3
×10×21.064×10
-6
=0.333Mpa
所以，P
c
=1.1P
工作压力
=0.3665Mpa
在此，设计压力P
c
取0.4 Mpa
S=P
c
D
i
/(2【б】
t
Φ-Pc)
=0.4×4000/（2×137×1-0.4 4）
=5.85mm
式中： Di—发酵罐内径 4000 mm
【б】—不锈钢许用应力【б】=137，出自《化工设备机械基础》 P
319
Φ—焊缝系数Φ=1，双面对接头100%
C—壁厚附加量
C
1
—钢板负偏差，C
1
=0.6
C
2
—腐蚀裕量，不锈钢，腐蚀裕微量，一般单面腐蚀C
2
=1,双面C
2
=2
C3—加工减薄量C3=0(冷加工C3=0，热加工C3=1mm)
S
d
=S+C
2
=5.85+2=7.85 mm
查《化工设备机械基础》P
97
表4-9得C1=0.60mm
所以：Sn=7.85+0.6=8.45mm
圆整后取Sn=10mm，发酵罐的筒体厚度为10mm的0Cr18Ni9钢板制作。
(2) 标准椭圆封头壁厚计算
一般中低压容积采用椭圆形封头，为了便于设计加工，本设计选用标准椭
圆形封头，也是用不锈钢0Cr18Ni9制作起许用应力【б】
t
137
S=PcDi/(2【б】
t
Φ-0.5Pc)+C
=0.4×4000/(2×137-0.5×0.4)+2.6
=8.44 mm
圆整后取S
d
=10mm
由《发酵工厂设计概论》表15和《材料与零部件》（上）得：
表5-1 椭圆封头系数
公称直径 曲面高度 直边高度 内表面积 容积V б
Dg(mm) H1 h F(㎡) m³ mm
4000 1000 50 17.9 9.02 10
(3)罐底锥形封头的设计选型
选用不锈钢【б】
t
=137的0Cr18Ni9制作，锥壳半顶角30°，可选用无折
边不需加强锥形封头，便于收集和卸除这些设备。
S
d
=P
c
D
i
/{(2【б】
t
Φ-Pc)cosα}+C
=0.4×4000/{（2×137-0.4）×cos30°}+2.6
=9.13mm
无折边锥形封头锥体大端与圆筒连接时，应按下述方法确定连接处锥壳大端
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