目前,啤酒工业已是食品工业中的支柱行业,随之而起的啤酒装备制造业也进入快速发展时期。本课题的研究对象为啤酒巴氏杀菌机,杀菌作为啤酒生产工艺中至关重要的一环,对啤酒杀菌机进行研究,有助于推进啤酒生产工艺的改善。本文首先对杀菌机进行热学分析,依据能量守恒定律,计算各温区的喷淋水温度,并以此为基础,根据传热学理论,分析杀菌机在工作过程中存在的传热方式,建立喷淋水与啤酒的传热模型,推导计算出各温区喷淋水与啤酒传热的总传热系数,并求出每个温区喷淋水与啤酒的传热量;建立杀菌机外壁和空气之间的传热模型,求出杀菌机在工作时本身损失的热量。然后通过热平衡分析,求出每个温区所需喷淋水流量,并对管道、水泵进行选型;针对喷淋水出口压力不均,喷淋水喷淋不均匀等问题,对杀菌机喷淋系统进行优化,设计出离心旋流式喷嘴喷淋管,并优化了喷嘴的安装方式。建立杀菌过程的CFD数值模型,将各温区喷淋水的温度、喷淋时间以及喷淋水的流量等主要工艺参数联系在一起,建立了固液耦合的复合共轭传热系统。并基于ANSYS Fluent对瓶装啤酒的巴氏杀菌过程进行了数值模拟,对啤酒内部的温度场分布、传热规律、出口温度、PU值以及传热过程中的热流量进行了分析。通过实验,验证了通过理论计算得到的各温区温度、水泵流量、管道尺寸以及优化后的离心旋流式喷嘴喷淋管均符合杀菌工艺要求;整个巴氏杀菌过程数值模拟的结果和实验结果也基本吻合。本文的创新点在于:利用传热学理论对巴氏杀菌过程进行分析,为杀菌工艺参数的制定提供了理论依据;设计出新型的喷淋管,解决了现存问题;利用ANSYS Fluent热分析模块,将巴氏杀菌过程以计算机实现,得到一种可以反映整个杀菌过程的CFD数值模型,为研究人员在杀菌工艺改进方面提供了依据。