Главная Обратная связь

Дисциплины:

Архитектура (936)
Биология (6393)
География (744)
История (25)
Компьютеры (1497)
Кулинария (2184)
Культура (3938)
Литература (5778)
Математика (5918)
Медицина (9278)
Механика (2776)
Образование (13883)
Политика (26404)
Правоведение (321)
Психология (56518)
Религия (1833)
Социология (23400)
Спорт (2350)
Строительство (17942)
Технология (5741)
Транспорт (14634)
Физика (1043)
Философия (440)
Финансы (17336)
Химия (4931)
Экология (6055)
Экономика (9200)
Электроника (7621)






Расчет трубчатой воздухораспределительной системы



Диаметр нагнетательного воздуховода:

( 7 )

где - скорость воздуха в воздуховоде, м / с ( =14...17 м / с ); - плотность воздуха, кг / м 3.

Диаметр воздухораспределительного коллектора принимаем равным D.

Суммарную площадь отверстий в воздухораспределительных трубках принимаем равной площади сечения коллектора, м 2 :

, м2 ( 8 )

Скорость воздуха на выходе из отверстий воздухораспределительных трубок, м / с:

, м / с ( 9 )

Диаметр отверстий в воздухораспределительных трубках принимаем

d = 0,8 мм. Тогда количество отверстий n, шт., в трубках:

n = Fотв / fотв = 4 · Fотв / d 2, ( 10 )

где fотв - площадь отверстия, м 2.

Принимаем наружный диаметр трубки 20 мм, толщину стенки 1,5 мм. В поперечном сечении трубки размещено три ряда отверстий через 300,по длине отверстия располагаются с шагом 5 мм. Тогда общее число отверстий, приходящихся на 1 м трубки, равно:

n1 = ( 1000 / 5 ) · 3 = 600 шт ( 11 )

Общая длина распределительных трубок, м:

Lобщ = n / 600, м. ( 12 )

Площадь воздухораспределительной системы может быть определена как площадь круга ( Fсист = 0,7854 · ) или как площадь прямоугольника (Fсист = Lср· Dсист ). Из полученного равенства находим Lср:

Lср = 0,7854 · Rсист, м (13)

Диаметр воздухораспределительной системы может быть определен как разность между диаметром аппарата ( Dап ) величиной зазора между концами трубок и обечайкой ( величину зазора примем равной 150 мм) и диаметром коллектора ( D ):

Dсист = Dап - 2 · 0,15 - D , м ( 14 )

Количество трубок рассчитываем по формуле:

nтр = Lрбщ / Lср, шт ( 15 )

Расстояние между трубками по осям:

Lо = Dсист / nтр + 1, м ( 16 )

Длина каждой трубки может быть определена по формуле:

, м ( 17 )

где z - порядковый номер трубки в аэрационной системе.

Порядок оформления отчета

Отчет о расчетно-проектной работе оформляется в соответствии с требованиями, изложенными в методических указаниях по курсовому проектированию, и включает в себя:

n цель работы;

n теоретическую часть, в которой излагаются основы процесса ферментации; факторы, влияющие на процесс ферментации; типы применяемых ферментаторов и их характеристика; существующие системы воздухораспределения и их характеристики; требования к ферментаторам;

n расчетную часть, выполненную по приведенной методике и в соответствии с индивидуальным заданием.



 

Контрольные вопросы

1. Каковы основные фазы динамики роста микроорганизмов и краткая характеристика каждой фазы?

2. Каковы основные требования к ферментаторам ?

3. Каковы требования к воздухораспределительной системе ?

4. В чем заключается сущность аэрации ?

5. Какие компоненты питательной среды подаются в ферментатор в период его работы?

6. С какой целью и как осуществляется пеногашение ?

7. Каковы способы отвода выделяемого биологического тепла от ферментатора ?

8. В чем сущность теплового расчета ферментатора?

9. В чем заключается сущность воздухораспределительной системы ферментатора ?


 

 

Индивидуальные задания

 

№№ Рабочий объем Характеристика процесса ферментации
п / п аппарата, м3
0,5 1,1 1,7 2,3 2,9 3,5 4,1 4,7 5,3 5,9 6,5 7,3 7,9 8,5 9,1 9,7 10,3 10,9 11,5 12,1 12,7 13,3 13,9 14,5 58,0 56,0 54,0 52,0 50,0 48,0 46,0 44,0 42,0 58,0 56,0 54,0 52,0 50,0 48,0 46,0 44,0 42,0 58,0 56,0 54,0 52,0 50,0 48,0    

 

Примечание: показатели процесса ферментации:

1 - выход биомассы, г / л;

2 - температура ферментации, 0С;

3 - продолжительность ферментации, ч;

4 - плотность среды, кг / м3.

 

Пример. Провести тепловой расчет ферментатора объемом 0,5 м3 с механической мешалкой и барботером и расчет его трубчатой воздухораспределительной системы.



Исходные данные при расчетах принимаем:

n температура входящего воздуха ( Т1 ), 0С - 20;

n относительная влажность входящего воздуха ( j1 ), % - 80;

n температура уходящего воздуха ( Т2 ), 0С - 28;

n относительная влажность уходящего воздуха ( j2 ), %; - 100 %.

n массовый расход воздуха в аппарате ( Vвоз) м3 в час на 1 м3 сбраживаемой среды - 80;

n температура воды на входе в аппарат ( Тн), 0С - 16;

n температура воды на выходе из аппарата ( Тк), 0С - 27;

n коэффициент теплопередачи от охлаждающей воды к охлаждаемой культуральной жидкости ( К ), Вт / (м 2 · К), при расчетах можно принять К = 3600 Вт / (м 2 · К);

n прирост биомассы ( m ), кг /ч

n удельное тепловыделение дрожжей ( Сдр ), кДж / кг; Сдр = 4171 кДж / кг.

 

Тепловой расчет аппарата

Определим выход биомассы дрожжей для данного аппарата:

Мдр = 500 · 58 = 29 000 г или 29 кг.

Прирост биомассы составит:

m = 29 / 24 = 1,21 кг / ч

Теплоту, выделяемую при выращивании дрожжей, определяем по формуле ( 2 ) :

Qбиол = 4171 · 1,21 = 5046,91 кДж

Теплоту, уносимую с уходящим из аппарата воздухом, рассчитываем по формуле ( 3 ), предварительно рассчитав объем уходящего воздуха:

Vвоз = 80 · 0,5 = 40 м 3 / ч

Qвозд = 40 · ( 85 - 56 ) · 1,141 = 1323,56 кДж

Теплоту, затраченную на охлаждение вносимых в аппарат мелассной рассиропки, растворов солей и воды, ориентировочно принимаем за 25 % от тепла, выделяемого в процессе ферментации:

Qпит = 0,25 · Qбиол = 0,25 · 5046,91= 1261,73 кДж

Теплоту, отводимую за счет излучения, ориентировочно принимаем за 1 % от тепла, выделяемого в процессе ферментации:

Qизл = 0,01 · 5046,91= 504,69 кДж

Теплоту, отводимую за счет воды, определяем по формуле ( 1 ):

Qв = 5046,91 - 1323,56 - 1261,73 - 504,69 = 1956,93 кДж

Расход воды для отвода теплоты определяем по формуле ( 5 ):

Мв = 1956,93 / ( 4,187 · 1000 · ( 27 - 16 ) = 0,043 м 3 / ч

Необходимую площадь поверхности охлаждения аппарата рассчитываем по формуле ( 6 ):

F = 1956,93 / ( 3,6 · 300 · 8 ) = 0,23 м2.

 


Эта страница нарушает авторские права

allrefrs.ru - 2019 год. Все права принадлежат их авторам!