Раздел 3. Расчетное задание для курсового проекта

3.1. Выбор центрифуг

При выборе центрифуг главными факторами являются их технические характеристики и физические свойства обрабатываемого материала, дисперсный состав твердой фазы, вязкость жидкой фазы, концентрация суспензии, а так же фактор разделения.

Для промышленного производства важной проблемой является повешение производительности и эффективности аппаратуры машин, в том числе и центрифуг. Эффективность центрифугирования характеризуется индексом производительности. Набольшего значения индекса производительности достигают при удалении ротора и увеличении частоты его вращения. Основным способом повышения эффективности осадительных центрифуг является деление потока суспензии на тонкие слои. Повышение эффективности разделения эмульсий достигается рациональным выбором частоты вращения ротора, изменением скорости подачи и отвода эмульсии, выбором оптимального расстояние между тарелками.

Технологический расчет процесса центрифугирования состоит из определения основных параметров разделения суспензий и эмульсий, фактора разделения центрифуги, времени цикла фугования, производительности центрифуги.

Согласно заданному заданию, были выданы исходные данные. Целью данного расчета является рассчитать процесс центрифугирования для трубчатой конструкции.

3.2. Расчет процесса центрифугирования трубчатой конструкции

Задание: Рассчитать процесс центрифугирования трубчатой конструкции.

Исходные данные:

L – 1100 мм - длинна барабана;

D – 700 мм - внутренний диаметр барабан;

d – 95 мм – диаметр сливного цилиндра;

n – 4600 об/мин – количество оборотов барабана;

S_c – 810 кг/м³ – плотность дрожжевой суспензии;

S₁ – 1025 кг/м³ – плотность агломерированных клеток;

μ_c - 8 ˙ 10^-4 Па ˙ с – вязкость суспензии при 35 ˚ С;

d_k – 6 ˙ 10^-6 м – диаметр клеток дрожжей.

1. Для начала рассчитывают фактор разделения:

Ƒ = d/2 ˙ n² /900 (3)

Ƒ = 0,095 ˙ (4,6 ˙ 10³)² / 2˙ 900 =

2. Скорость осаждения частиц рассчитывают по закону Стокса:

W = d_k² (S₁ - S_c) g / 18 ˙ μ_c (4)

W = ( 6 ˙ 10^-6)² (1025 – 810) ˙ 9,8/18 ˙ 8˙ 10^-4 =

3. Центробежная скорость осаждения рассчитывается :

W_ц = W_ос. Ƒ (5)

W_ц =

4. Рабочий объем барабана центрифуги:

V_р. = 0,785 (D² – d²) L (6)

V_р = 0,785 ˙ (0,7² – 0,095²) ˙ 1,1 =

5. Высота слоя жидкости в барабане:

H_{ж =} D – d / 2 (7)

H_{ж =}

6. Производительность центрифуги:

П = W_ц V_р. / H_ж 3600 (8)

П =

Проверочным расчетом уточняется режим осаждения (ламинарность) и режим потока в барабане, который для удовлетворительной работы центрифуги (без уноса) должен соответствовать значению Re < 350.

W₆ = П/F (9)

W₆ =

d_экв. = 4π (D² – d²) / 4(π D +6 H_ж) (10)

d_экв. =

Re = W₆ ˙ d_экв ˙ S_c / μ_c ˙ 9,8 (11)

Re =

Заключение

Центрифугирование имеет как свои достоинства, так и недостатки. Главные достоинства центрифугирования и сепарирования - вы­сокая производительность и высокая степень концентрирования по­зволяют успешно конкурировать с другими способами выделения и концентрирования как в промышленных, так и в лабораторных услови­ях. Применяется при выделении целевого продукта из культуральной жидкости при производстве дрожжей, отделении различных целевых продуктов микробиологического синтеза, таких как, антибиотики, витамины, ферменты, предварительно переведенных в твердую фазу.

Недостатками центрифугирования являются сложная конструкция, энергоемкость и стоимость. Так же есть сложность в эксплуатации, необходимость периодической разборки и мойки, вибрации и шумы, которые могут негативно действовать на обслуживающий персонал. Нужно обеспечивать асептические условия, что достигается довольно трудно.

Несмотря на свои недостатки, центрифугирование остается одним из самых эффективных методов выделения и концентрирования конечных продуктов в микробиологической промышленности. Имеются различные виды центрифуг, различные режимы, что позволяет использовать их для множества различных веществ. Центрифугирование используют в химической, атомной, пищевой, нефтяной промышленностях. Основное преимущество центрифугирования по сравнению с методами отстаивания и фильтрования заключается в увеличении производительности и эффективности разделения.

Список использованной литературы

1. М.Д. Безуглый, В.О.Головко, И. Ю. Бисюк и др. – Х.: Гимназия, 2012. – 464 с.

2. Т.П. Пирог, О.А. Ігнатова. Загальна біотехнологія. Підручник. Київ, НУХТ, 2009

3. К.П. Гапонов. Процессы и аппараты микробиологических производств. М.: «Пищепром», 1981

4. А.В. Саруханов. Оборудование микробиолгических производств. Справочник / Раруханов А.В., Быков А.М. – Минск: Выш. Школа, 1993

5. Т. Боуэн. Введение в ультрацентрифугирование, пер. с англ., М.: 1973, А.Д. Морозкин

6. Лукьяненко В.М, Таранец А.В. Промышленные центрифуги. М.: «Химия», 1974

7. В.Н. Соколов. Аппаратура микробиологической промышленности/ Соколов В.Н., Яблонова М.А. – Л.: Машстрой, 1988

8. В.М. Кантере и др. Основы проектирования предприятий микробиологической промышленности. Учебное пособие – М.: Агропромиздат, 1990

					ПЗ.6.051401	Арк.
Зин.	Арк.	№ докум.	Підпис	Дата