Обоснование значений газосодержания в оборудовании микробного синтеза

Конструктивная особенность аппарата для культивирования микроорганизмов, которая влияет на расчёт скоростей жидкой фазы в газожидкостном потоке. Зависимость скорости газожидкостного потока от скорости газа, свойств среды, газосодержания в различных зонах.

Рубрика Производство и технологии
Вид статья
Язык русский
Дата добавления 09.10.2018
Размер файла 128,0 K

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Обоснование значений газосодержания в оборудовании микробного синтеза

Массообмен, газосодержание в аппарате для культивирования микроорганизмов, выбор штамма микроорганизма играют большую роль в процессе микробного синтеза. Массообмен играет решающую роль в достижении заданной производительности аппарата, если соблюдаются технологические и микробиологические условия.

На рис. 1 приведена структурная схема аппарата для культивирования микроорганизмов, состоящая из трёх зон:

- зона 1 - зона интенсивной массопередачи;

- зона 2 - зона охлаждения, включающая объём биореактора, в корпусе которого находится теплообменник; в этой зоне наряду с массопередачей и биосинтезом происходит охлаждение среды;

- зона 3 - циркуляционная зона; в этой зоне уменьшается газосодержание среды и интенсивность массопередачи.

микроорганизм культивирование аппарат газосодержание

Рис.1. Структурная схема аппарата для культивирования микроорганизмов:1 -зона интенсивной массопередачи; 2 - зона охлаждения; 3 -зона циркуляции

На поверхности культуральной среды в процессе культивирования микроорганизмов образуется пена. Диаметр пенного пузырька определяется размером отверстий в барботере и физико-химическими свойствами культуральной жидкости:

,(1)

где: d-диаметр отверстия;

?-поверхностное натяжение;

q - ускорение свободного падения;

рж -плотность жидкости;

рr- плотность газа.

Тогда количество пузырьков:

,(2)

где Vr -общий объемный расход воздуха при нормальных условиях.

Содержание кислорода в оборудовании при научном обосновании значений газосодержания в аппаратах микробного синтеза, осуществляющих подвод кислорода [1-4], рассчитывается по формуле:

(3)

Для колонны с подводом кислорода:

(4)

Для газлифтной колонны:

(5)

При исследовании процесса абсорбции кислорода в питательной среде различной вязкости для расчета газосодержания принято уравнение:

(6)

где D - диаметр аппарата.

На данный период времени рядом ученых проведены систематические исследования [5-8] и даны рекомендации для определения ц следующей зависимостью:

(7)

При исследовании газосодержания в рециркуляционной колонне диаметром ? 0.15 м и высотой Н =10.5 м авторами [4, 7] было получено следующее уравнение:

(8)

По данным [9, 10], при исследованиях на модели аппарата, изготовленной из стеклянных труб высотой 3 метра и диаметрами 0,055; 0,08 и 0,11 м, получена зависимость, которая позволяет определять скорость жидкости в транспортных Эрлифтах (газлифтах):

2 (9)

Здесь о - суммарное гидравлическое сопротивление эрлифта, равное:

о = 0,5+л 0,5 +0,2, (10)

где: л - коэффициент гидравлического трения при движении в трубе жидкости с той же приведенной скоростью;

0 - газосодержание в месте выхода потока из эрлифта.

Для расчета , по данным [3, 11-14], рекомендуется использовать уравнение Бернулли, преобразованное для циркуляционного контура, следующего вида:

H() *g = б+?Pц (11)

На данный момент в процессе производства кормового белка при культивировании микроорганизмов в культуральной жидкости происходит ряд реакций в ферментационной жидкости с кислородом. Рядом авторов [7, 11] для реакций с кислородом жидкостей, получивших широкое распространение в промышленности, для расчета Wж рекомендуется зависимость:

H()*g = . (12)

Данный расчет выполняется методом приближений по одному из выбранных уравнений, которые подходят для определений газосодержания в культуральной среде. При давлении до 4 мпа на среде со свойствами, близкими к свойствам системы «вода-воздух», и соотношении барботажных и циркуляционных зон ѓб*ѓц-1=1, приближенном к значение приведенной скорости жидкости, этими же авторами предлагается рассчитать Wж по упрощенному уравнению:

Wж = 3,5 (13)

где оk = 5,1+0,03( )- коэффициент сопротивления циркуляционного контура.

На поверхности раздела газ-жидкость воздушного пузырька образуются воздушные пленки. Они проходят через культуру, затрудняют диффузию кислорода по объему ферментатора и снижают образовавшееся сопротивление.

Исследованию процессов абсорбции кислорода в ферментаторах посвящен ряд работ [1, 7, 11].

Если рассматривать данный случай при плохо растворимом газе (кислород), значения mpc и Kr велики, и диффузионным сопротивлением в газовой фазе можно пренебречь, и соблюдается неравенство:

, (14)

Откуда следует:

(15)

На основании равенства уравнение массопередачи

=*х,

Левый член уравнения: , называющегося скоростью объемного массопереноса кислорода, или скоростью растворения кислорода, для абсорбции кислорода воздуха культуральной жидкостью запишется в следующем виде:

.(16)

Список использованных источников

микроорганизм культивирование аппарат газосодержание

1. Кокиева Г.Е. Анализ особенностей эксплуатации аппаратов для культивирования. Сб. Потенциал развития отрасли связи Байкальского региона. - Новосибирск. - 2013.

2. Кокиева Г.Е. Анализ технологии измерения рабочих поверхностей при дефектации аппаратов для культивирования микроорганизмов. Научно-технический Вестник Поволжья. Сб. №3, 2014. - Казань.

3. Юдин Э.Г. Системный подход и принципы деятельности. - М.: Наука. - 1978. - 392 с.

4. Черноиванов В.И. Восстановление деталей машин. - М.: Мир. - 1977. 522 с.

5. Шарифуллин В.Н., Бояринов А.И., Гумеров А.М. Связь перемешивания и массопередачи на примере барботажно-эрлифтного аппарата. В кн.: Массообменные процессы и аппараты химической технологии. - Казань. - 1980. - С. 17-18.

6. Шебатин В.Г., Доманский И.В. и др. Эрлифтное транспортирование жидкостей и суспензий // ЖРХ. - 1977, №4. - С. 86-87.

7. Черноиванов В.И. Совершенствование техники: автореф. дис…д-ра техн. наук. - Л. - 1984. - 54 с.

8. Черноруцкий И.Г. Методы оптимизации в теории управления: Учебное пособие. - Спб.: Питер. - 2004. - 256 с.

9. Шенк Х. Теория инженерного эксперимента // Пер. с англ. Е.К. Коваленко. - М.: Мир. - 1972. - 384 с.

10. Юдинг В.М. Ресурсосберегающие технологии при ремонте машин: автореф. дис… д-ра техн. наук. - М. - 2001. - 35 с.

11. Яковлев Н.А., Соломаха Г.П. Об учете энергии газового потока при изучении массопереноса в аппаратах с мешалками. Тезисы докладов III Всесоюзной конференции по теории и практике перемешивания в жидких средах. - М.: НИИТЭхим. - 1976. С. 123-126.

12. Якушкин В.А. Исследование и разработка методики расчета трубчатых газлифтных аппаратов для выращивания кормовых дрожжей: автореферат канд. дисс. ЛТИ им. Ленсовета. - Л. - 1974. - 23 с.

13. Янчевский В.К., Коваленко В.И., Шевченко В.И. Интенсификация биосинтеза дрожжевой биомассы в бродильных производствах / Обз. инф. АгроНИИТЭИПП. Спиртовая и ликероводочная промышленность. - 1984, № 4. - 20 с.

14. Черноиванов В.И. Организация и технология восстановления деталей машин. - М.: Агропромиздат. - 1989. - 336 с.

Размещено на Allbest.ru


Подобные документы

  • Экспериментальное изучение зависимости гидравлического сопротивления слоя от фиктивной скорости газа. Определение критической скорости газа: скорости псевдоожижения и скорости свободного витания. Расчет эквивалентного диаметра частиц монодисперсного слоя.

    лабораторная работа [1,1 M], добавлен 23.03.2015

  • Анализ причин расхождения расчетных значений скорости резания, преимущества и недостатки существующих методик. Расчет скорости резания альтернативным методом. Разработка блок-схемы алгоритма автоматизированного выбора скорости резания для станков с ЧПУ.

    курсовая работа [308,1 K], добавлен 04.04.2013

  • Основные характеристики и структурная схема насадки, принцип работы при различных гидродинамических режимах. Зависимость сопротивления орошаемой насадки от фиктивной скорости газа в колонне. Физическая и математическая модели ее удерживающей способности.

    лекция [104,8 K], добавлен 31.01.2009

  • Влияние конструктивных и режимных параметров циклонной камеры на ее аэродинамику. Скоростные характеристики ядра потока газа; турбулентный обмен. Определение общего сопротивления циклонной камеры скорости потока, ее вращательной и осевой составляющих.

    курсовая работа [867,2 K], добавлен 10.11.2015

  • Определение экспериментального значения коэффициента гидравлического сопротивления сухой тарелки. Экспериментальная и расчетная зависимость гидравлического сопротивления орошаемой тарелки от скорости газа в колонне. Работа тарелки в различных режимах.

    лабораторная работа [130,3 K], добавлен 27.05.2010

  • Зависимость деформационных свойств пластмасс от температуры. Зависимость прочности полимеров от скорости нагружения. Усталостные свойства пластмасс. Проектирование экономически эффективных изделий из пластмасс. Метод механической обработки заготовок.

    реферат [20,9 K], добавлен 29.01.2011

  • Описание аппарата синтеза метанола из конвертированного газа на медьсодержащем катализаторе. Теоретический анализ процесса. Обоснование оптимальных технологических параметров. Описание технологической схемы синтеза, анализ экологической безопасности.

    курсовая работа [389,7 K], добавлен 23.06.2014

  • Классификация автомобильных и мотоциклетных спидометров, их основные метрологические характеристики. Зависимость скорости, измеряемой спидометром от частоты вращения. Поверка спидометров, определение основной и относительной погрешности по скорости.

    контрольная работа [28,0 K], добавлен 23.04.2011

  • Схема непрерывно действующей ректификационной установки. Описание конструкции аппарата, обоснование выбора. Определение теплофизических свойств теплоносителей, расчет средней скорости и критериев Рейнольдса. Гидравлический расчет установки для разделения.

    контрольная работа [2,5 M], добавлен 09.12.2014

  • Определение передаточных функций звеньев. Логарифмические характеристики и проверка на устойчивость. Расчет зависимости угловой скорости от задающего напряжения и момента сопротивления в статическом режиме работы. Переходные процессы изменения скорости.

    курсовая работа [1,0 M], добавлен 24.10.2015

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.