|
Содержание работы или список заданий
|
Вариант 5. КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА
Задание. Рассчитать биореактор установки периодического аэробного культивирования дрожжей на глюкозе при следующих данных:
- производительность по сухой биомассе, кг/сут. Gсух;
- максимальная удельная скорость роста, ч–1 μmax;
- константа Михаэлиса, моль/л KS;
- экономический коэффициент у;
- концентрация глюкозы (субстрата) в питательной среде, г/л
- начальная S0;
- остаточная S;
- время вспомогательных операций совместно с лаг-фазой, ч τвсп;
- начальная концентрация биомассы (дрожжей) в питательной среде, г/л Х0;
- степень заполнения аппарата φ;
- соотношение высоты и диаметра биореактора k;
- избыточное давление, кПа Ризб;
- температура биосинтеза, ⁰С tc.
Требуется определить:
- номинальный объем реактора, м3 Vн;
- удельный расход воздуха на биосинтез, м3/(мин∙м3) vг;
- мощность двигателя привода мешалки, Вт Nдв;
- диаметр барботера, м dб.в;
- расход кислорода на биосинтез, кг/ч GO2;
Кроме этого следует привести конструкцию биореактора.
Исходные данные к задаче.
Обозначение величины Единицы измерения Вариант по последней цифре шифра
5
Gсух кг/сут 140
μmax ч–1 0,51
KS∙105 моль/л 19
у – 0,59
S0 г/л 20
S г/л 0,108
Обозначение величины Единицы измерения Вариант по предпоследней цифре шифра
4
τвсп ч 4,8
Х0 г/л 0,2
φ – 0,75
k – 3
Ризб кПа 50
tc ⁰С 24
Цель работы
Целью работы является:
– ознакомление с работой аэролифтного ферментатора;
– расчет скорости уноса твердых частиц.
Схема лабораторной установки
Лабораторная установка состоит их двух прозрачных цилиндров, вставленных один в другой, заполненных дистиллированной водой:
1 – колонка, 2 – компрессор, 3 – шарик, 4 – воздухораспределитель
Во внутреннем цилиндре находятся разноцветные шарики. В нижнюю часть внутреннего цилиндра подается газ, нагнетаемый компрессором. Скорость газа соответствует или превышает скорость уноса шарообразных частиц.
Достигнув верхнего уровня внутреннего цилиндра, шарики попадают в кольцевой объем, образуемый внутренним и внешним цилиндрами. В этом кольцевом объеме происходит осаждение частиц. С целью снижения скорости осаждения между внутренним и внешним цилиндрами расположена спиралевидная перегородка, по которой, осаждаясь, скользят шарики.
Опустившиеся на дно шарики подхватываются потоком воздуха и вновь уносятся вверх во внутреннем цилиндре.
При выполнении работы следует провести расчет скорости уноса шариков, имитирующих частицы дрожжей в жидкой среде (вода).
Исходными данными для работы являются:
- диаметр шариков, (мм) d;
- плотность материала частиц, (кг/м3) ρч;
- температура воды, (⁰С) t.
Исходные данные для варианта 5
Вариант Диаметр шарика d, мм Плотность шарика ρч;кг/м3 температура t, ⁰С
5 2 1045 20
Цель работы
Целью работы является:
– ознакомление с конструкцией реактора для проведения биохимического процесса (ферментера);
– расчет мощности, затрачиваемой на перемешивание, в ферментере с механическим перемешиванием.
Схема ферментера
1- корпус; 2- рубашка; 3- лопастная мешалка; 4- вал; 5- торцевое уплотнение; 6- подшипниковый узел; 7- привод; 8- муфта; 9- опора-лапа; 10- труба наполнения; 11- стойка; 12- отражательная перегородка
Рисунок 1- Конструкция ферментера с механическим перемешиванием
Конструкция ферментера приведена на рисунке 1. При проведении работы необходимо определить основные параметры ферментера с мешалкой и перемешиваемой в нем жидкости (воды).
К основным параметрам ферментера с мешалкой относятся:
- диаметр сосуда, м D,
- диаметр мешалки, м dм,
- частота вращения мешалки, с-1 n.
Характеристики мешалок приведены в приложении А (таблице А1).
Основными параметрами перемешиваемой среды являются:
- высота жидкости, м Нж,
- плотность, кг/м3 ρж,
- динамический коэффициент вязкости, Па∙с μж.
Высота слоя жидкости приведена в приложении А (таблица А1), плотность ρж и вязкость μж жидкости определяются в зависимости от температуры tж и приведены в приложении А (таблица А2).
Исходные данные для варианта 5
Вариант Тип мешалки (табл. А1) Диаметр ферментера, D, мм температура tж, ⁰С Частота вращения, n, (с–1)
5 9 700 20 12
Цель работы
Целью работы является:
• ознакомление с процессом адсорбционной очистки;
• получение данных по адсорбционной очистке на модельной среде;
• расчет адсорбционного процесса по полученным данным.
Схема лабораторной установки
Рисунок 1- Конструкция адсорбционной установки.
1 – крышка, 2 – верхний резервуар для воды, 3 – жесткий керамический внутри полый фильтр, 4 – переходник, 5 – многослойный адсорбционный картридж, 6 – картридж с минералами, 7 – нижний резервуар для очищенной воды, 8 – крана, 9 – основание.
Вода в количестве Gн и с начальной концентрацией примеси Сн, заливается в верхний резервуар 2, из которого, проходя через полый керамический фильтр 3, очищается от не растворимых элементов размером > 0,3 мкм, которые находятся в водопроводной воде. Далее, очищенная от механических примесей вода поступает в адсорбционный картридж 5, в котором происходит поглощение примесей. Пройдя через адсорбционный картридж 5, вода попадает в нижний резервуар 7. Проба на анализ содержания примесей после адсорбционной очистки Ск отбирается из крана 8. Анализ адсорбционной очистки определяется общим количеством солей в водопроводной воде до и после процесса адсорбции. Анализируется вода на общее содержание солей кондуктомером DIST.
Методика проведения работы
1. Определяют количество примеси Сн (в ммоль/л) в воде до процесса адсорбционной очистки.
2. Заливают воду в верхний резервуар 2 в количестве Vн (мл).
3. Замеряют время прохождения воды (V) через адсорбционный картридж τ (мин.).
4. После заполнения нижнего резервуара очищенной водой из крана 8 отбирают пробу воды для определения количества примеси Ск (ммоль/л).
5. Данные по очистки модельных примесей приведены в таблице.
Таблица исходных данных (вариант 5)
Вариант Примесь V, мл Сн, ммоль/л Ск, ммоль/л τоп, мин
5 нитробензол 300 0,22 0,012 4
V - объем воды прошедшей очистку; Сн – концентрация примеси в воде до очистки; Ск -–концентрация примеси в воде после очистке; τоп – продолжительность опыта.
|