Розрахунок потужності на перемішування та аерацію

Задача розрахунку створити в промисловому ферментері такі ж умови аерування та перемішування, які існували в лабораторних ферментерах признятті характеристик і визначенні констант в рівняннях. Ціль розрахунку - визначення потужності, що витрачається на аерування та перемішування.

Розрахунок оснований на використанні емпіричних рівнянь зв’язку об’ємного коефіцієнту масопередачі k_v і питомої вводимої потужності ( ) :

• для апаратів з мішалкою та барботером:

k_v = 370 ( )^0,7 год^-1 (5.1)

• для апаратів барботажного та ерліфтного типів:

k_v = 140 ( ) + 130 год^-1 (5.2)

• для струйних апаратів і апаратів із всмоктуваючою мішалкою:

k_v = 315 ( )^0,75 год^-1 (5.3)

При розрахунку треба взяти по літературним даним або вибрати величину коефіцієнту масопередачі (див. табл. 9.4 додатку 9).

Нижче приведений порядок розрахунку ферментерів різного типу.

1. Розрахунок барботажних та ерліфтних ферментерів

1. Питома введена потужність по рівнянню (5.2):

кВт/м³ (5.4)

2. Потужність двигуна компресора:

N_к = кВт (5.5)

де  - загальний к.п.д. компресора.

3. Тиск, створюваний компресором:

Р_к = Р_А + + Р_б + Р_тр Па (5.6)

де: Р_А – тиск над рівнем рідини в ферментері, Па;

Н_F – висота слою рідини, м;

_F – щільність мікробної суспензії, кг/м³ ;

Р_б – втрати тиску газового потоку в барботері, Па;

Р_тр – втрати тиску на тертя в лінії подічі, Па.

4.Вибір компресора по величині Р_к і витрати газу на аерацію W_G , що визначається по рівнянню (3.10).

4. Газовміст в ферментерах:

• для барботажного ферментера

 = ехр ( ) (5.7)

• для ерліфтного ферментеру

 = (5.8)

де _G – фіктивна швидкість газу в ферментері, м/с.

2. Розрахунок струйних ферментерів

1. Питома введена потужність - по рівнянню (5.3)

2. Потужність двигуна насосу:

N_дв = кВт (5.9)

де  - загальний к.п.д. насосної установки.

3. Напор, створюваний насосом:

Н_н = , м (5.10)

де W_G – видаток газу на аерацію, м³/год;

Н_тр – втрати напору на тертя, м.

5.3 Розрахунок ферментерів з всмоктуючою мішалкою

1. Питома введена потужність - по рівнянню (5.3)

2. Загальна введена потужність:

N = кВт (5.11)

3. Потужність двигуна мішалки:

N_дв = кВт (5.12)

де  - загальний к.п.д. передачі.

Додаток 8.

Оптимізація процесу отримання біомаси мікроорганізмів

в батареї ферментерів

Під оптимізацією процесу слід розуміти визначення кількості ферментерів в батареї n , величини швидкості розбавлення D та питомої потужності на перемішування таких, при яких буде забезпечуватися оптимальне значення попередньо вибраного критерія оптимальності.

Система рівнянь математичного опису (СРМО) стаціонарного процесу представлена залежностями (1.4). Кінетична модель росту представлена рівняннями (1.2) або (1.3). Зв’язок між коефіцієнтом масопередачі та питомою потужністю на перемішування представлена рівняннями (5.1) – (5.3). Для рішення нелінійної СРМО (1.4) необхідно реалізовувати на ЕОМ ітераційний алгоритм , блок-схема якого для будь-якого апарату батареї представлена на рисунку 4.