Оборудование процессы микробиологических производств

F_г = к* D_А*Н_см                                                     (40)

F_г = 3,14 * 2.06 * 7.42 = 48 м²

Получаем что Fг > F что означает допустимость использования теплообменника «Тепловая рубашка».

4. Разработка и расчет трубчатого газораспределителя для пустотелых барботажных аппаратов

        

Для подачи воздуха в ферментатор, диспергирования и распределения его равномерно по всему поперечному сечению ферментатора применяются трубчатые газораспределители. Трубчатый газораспределитель состоит из центрального коллектора и симметрично расположенных перфорированных аэрационных трубок.

        Аэрационные  трубки имеют отверстия для  выхода газа. Отверстия по сечению  трубок могут размещаться с  угловым шагом в диапазоне  15+22,5°

         Аэрационные трубки размещаются  вдоль коллектора с шагом t_тр, при этом трубки расположенные с одной стороны коллектора имеют различную длину, так как сечение ферментатора представляет собой окружность. Длина аэрационные трубок должна учитывать удобство монтажа и недопущения касания трубок стенок корпуса ферментатора. Поэтому диаметр описываемой окружности трубчатой аэрационной системы D_тр принимается равным не более

                                                              D a.c =D_A-2b                                                      (41)

где b принимается равной в зависимости от диаметра трубы. Принимаем b=0,1 Дм.

                                                         D_а.с = 2,06 -2 *0,1 =1,86 (м)

      Температура  воздуха на выходе известна: t_г - 30° С. Расход воздуха Q_г=0,793 м³ /с.

      Другим  условием, принятым во внимание, является равенство значений  расходов через проходные сечения:  коллектора S_K, всех аэрационных трубок   ∑ S_тр   и всех отверстий ∑S_отв

                                                          S_к =   =                                                     (42)

      Площадь  поперечного сечения коллектора  определяют задаваясь скоростью движения воздуха в коллекторе. Рекомендуемые значения выбирают из диапазона *_к =10 ÷ 50 м/с. Принимаем *_k = 10 м/c.

                                                                  S_к =                                                                   (43)

                                                              S_к = = 0,08 м²

 

 

и диаметр коллектора трубчатого газораспределителя

                                                               d_k =                                                                  (44)

                                                                       d_k = = 0,22 м

 

Число отверстий, размещенных  на всех аэрационных трубках газораспределительной  системы, находят задавшись диаметром отверстия d_{0 тв}.

Рекомендуемый диапазон d_отв = 0,8 ÷ 3 мм. Принимаем 1мм, тогда число отверстий

∑n _отв=                                                               (45)

где S_0TB - площадь поперечного сечения отверстия, м²

S _отв = 0,785•d ² _отв                                                   (46)

                                                          S_отв = 0,785 * 1 * 10^-6 (м²)

                                                    ∑n _отв = = 100974 штук            

Рекомендуемое значение d_тр следует выбирать из диапазона                      (47)

Принимаем 0,037 (м), принимаем d_тр= 40 мм.

Суммарная площадь проходного сечения всех трубок равна площади  проходного сечения коллектора. Тогда  количество аэрационных трубок газораспределителя будет равно

                                                                      ∑ n_тр=                                                          (48)

                                                            где S _тр = 0,785 d ² _тр                                             (49)

                                              S_Tр = 0,785 * 0,04² = 1,25 * 10^-3 (м²)

                                                         ∑ n_тр = = 64 штук

 

 

По каждой стороне коллектора будут размещены 0,5∑ n_тр  симметрично друг другу. Размещение аэрационных трубок по длине коллектора осуществляется от центральной аэрационной трубки равномерно с межосевым шагом t к концам коллектора.

     Длина отдельно  взятой боковой трубки зависит  от ее расположения на коллекторе. Для центральной (самой большой)  трубки ее длина будет равна

                                                         L_T = 0,5D _а.с - 0,5d _кол – l_м._п                                   (50)

где d_кол - наружный диаметр коллектора, м; l _{м п} - длина монтажного патрубка, установленного неразъёмно с коллектором, м, l _мп = 0,1 м. Принимаем d _кол=0,3м.

                                                        L_T = 0,5*1,86-0,5*0,3-0,1=0,7 (м).

Межосевой шаг t определяется по уравнению

                                                              t =                                                           (51)

                                                          t = = 0,06 м

Смещение трубок от центра коллектора к корпусу аппарата вызывает уменьшение длины аэрационных трубок.

Длина каждой трубки с одной  стороны коллектора определяется графически из эскиза газораспределителя.

Число отверстий, размещенных  на 1 погонном метре длины аэрационной  трубки, определяется по уравнению

                                                                    n₁ = zm                                                       (52)

где z -число отверстий в одном сечении; т -число сечений на 1 погонном метре аэрационной трубки, м^-1. Принимаем z = 6 штук, m = 10 м^-1.

                                                          n₁ = 6 * 10 = 60 штук/п. м.

Суммарная длина всех аэрационных  трубок газораспределителя

                                                                  ∑L_тр =                                               (53)

                                                             ∑L_тр = = 1682,9 м

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Сводная таблица основных показателей  установки

 

Наименование показателя	Единицы измерения	Численное значение
*V - максимальное значение объемного коэффициента массоотдачи	1/с	0,47
Qq -максимальный теплоприток	кВт/час	194,31
DA-внутренний диаметр рабочего объема ферментатора	М	2.06
Нж max- максимальная высота жидкости	м	6
Hсм -высота газожидкостной смеси	м	7,46
НГ-геометрическая высота рабочего объёма	м	12,37
ωГ - приведенная скорость газа в аппарате	м/с	0,79
Q - расход воздуха для подачи в ферментатор	м3/с	0,793
dК - диаметр коллектора	м	0,3
dтр - диаметр аэрационных трубок	м	0,04
t - межосевой шаг	м	0,06
LT- длина центральной аэрационной трубки	м	0,7
∑Lrp- суммарная длина аэрационных трубок	м	1682,9

 

 

 

Список использованной литературы

1. http://www.ikar.ru/, 18 мая 2007 года статья в СМИ о состоянии дрожжевого производства в России
2. http://www.pakmayaclub.ru/,28 июня 2010 года Отчет о состоянии дрожжевого производства в России
3. http://www.hlebopechka.net/, статья «Хлебопекарные дрожжи»
4. Новоселов А.Г., Дужий А.Б., Сивенков А.В. Разработка и проектирование ферментационного оборудования для аэробного культивыирования одноклеточных микроорганизмов: Метод, указания для выполнения курсового проекта студентами, обучающимися по специальности 260602 по дисциплинам “Оборудование и процессы микробиологических производств” и “Микробиологические процессы и аппараты в пищевой технологии” для всех форм обучения. - СПб.: СПбГУНиПТ, 2008. - 69с.
5. Дытнерский Ю.И. (ред.) Основные процессы и аппараты химической технологии. Пособие по проектированию. Издательство: Химия, 1991.
6. Новаковская С.С., Шишацкий Ю.И.  Производство хлебопекарных дрожжей: Справочник. – М.: Агропромиздат, 1990.- 335 с.: ил.

 

 

¹  Наиболее оптимальное отношение равно 6, исходя из соображений энергоэффективности.