Тепловой расчет ферментации для получения посевного материала

Уравнение теплового баланса процесса ферментации в общем виде можно представить выражением:

,                            (3.35)

где – количество тепла, вносимого в ферментатор соответственно
за счет жизнедеятельности продуцентов лизина (биологическое тепло), перемешивающим устройством и со стерильным воздухом;

– количество тепла, отводимого от ферментатора отработанным воздухом и охлаждающей водой;

–потери тепла в окружающую среду.

В расчете на одну операцию:

,                                             (3.36)

где –тепловыделение в процессе биосинтеза:

 – для мелассной среды максимальное тепловыделение = 46 МДж/(м³∙ч),

 – для ацетатной = 62,8 МДж/(м³∙ч);

V – объем среды в ферментаторе, м³.

= 46∙6 = 276 МДж/ч = 77 кВт

Количество тепла, вносимого в ферментатор перемешивающим устройством:

,                                            (3.37)

где N – мощность привода перемешивающего устройства, кВт (зависит
от объема ферментатора);

 – коэффициент полезного действия электропривода.

= 160∙0,8 = 128 кВт.                                (3.38)

Количество тепла, вносимого в ферментатор воздухом:

= ,                                        (3.39)

где m – расход воздуха на ферментацию, м³/ч;

– плотность входящего воздуха, кг/м³;

I – теплосодержание входящего воздуха, кДж/кг сухого воздуха.

Влагосодержание воздуха и его энтальпию можно определить по I-x – диаграмме Рамзина или рассчитать аналитически по уравнениям [5]:

                         (3.40)

I = (1,01 + 1,97∙х)∙t + 2493∙х,                        (3.41)

где х – влагосодержание воздуха, кг водяного пара/кг сухого воздуха;

t – температура воздуха, ^○С;

– давление насыщенного водяного пара при температуре воздуха t, Па;

П – общее давление воздуха, Па;

 – относительная влажность воздуха, масс.доли.

Плотность влажного воздуха определяют по уравнению:

= (3,48∙10^-3:T)∙(П – 0,378∙ ∙ ),            (3.42)

гдеТ – температура воздуха, К.

В качестве исходных данных принимаем для расчета следующие параметры входящего воздуха:

t = 60^○С = 333 К; = 0,4;

= 19,92 кПа (по табл. XXXVIII [5] при 60 ^○С).

кг/кг.

Тогда:

I = (1,0 + 1,97∙0,021)∙60 + 2493∙0,021 =

= 63,08 + 52,35 = 115,4 кДж/кг;

кг/м³;

 кВт.

где 60 – расход воздуха на ферментацию, м³/(м³∙ч);

6 – объем среды в ферментаторе, м³.

Отработанный воздух имеет следующие параметры:

температура = 30^○С = 303 К;  = 1,0;

давление воздуха на выходе из ферментатора П₂= 20 кПа;

= 4,2 кПа (по табл. XXXVIII [5] при 30 ^○С).

Тогда:

кг/кг;

I = (1,01 + 1,97∙0,165)∙30 + 2493∙0,165 = 451,4 кДж/кг;

кг/м³;

кВт.

Количество тепла, отводимого от ферментатора оборотной водой:

=

= 77 + 128 + 28,85 – 9,48 – 7,02 = 217,35кВт. (3.43)

Потери тепла в окружающую среду:

 = 0,03∙(77 + 128 + 28,85) = 7,02 кВт[2].

---

Дата добавления: 2019-07-17; просмотров: 290; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

---

---

Мы поможем в написании ваших работ!