4.6 Розрахунок часу, якій потрібен для перемішування

Основною умовою доцільності використання реакторів періодичної дії є достатньо високий ККД [16]:

де - час, необхідний для процесу перемішування;

- допоміжний час роботи реактора;

– загальний час роботи реактора.

Приймаємо =0,75 [16]. Знайдемо кількість реакторів періодичної дії в одній установці:

Допоміжний час роботи реактора складається з:

-Час підготовки реактора ( ,с).

-Час заповнення реактору рідиною ( ,с).

-Час розігріву реактору і реакційної маси ( ,с).

- Час спорожнення реактору ( ,с).

Час підготовки реактора до нового циклу задається регламентом і лежить в межах =10….60 хв. Приймемо [16]:

= 15 хв= 900 с.

Вибраний реактор з номінальним об’ємом міститиме рідини:

Час заповнення реактора рідиною розраховуємо за формулою:

де V_p – об’єм рідини в реакторі (м³);

– продуктивність насоса, який подає рідину в реактор (м³/c);

Для заповнення апарату реакційною масою використовуємо насос Ах-4, який має продуктивність м³/год [16]:

Для розрахунку часу охолодження реактора при відомій площі теплообміну рубашки використовуємо формулу:

де F- площа теплообміну;

Q – кількість теплоти, що витрачається на нагрівання розчину і реактора, (Дж);

К – коефіцієнт теплопередачі при нагріванні, ;

– середня різниця температур,( ).

Час спорожнення реактора через нижній зливний штуцер розраховуємо за формулою [13]:

За цими даними знайдемо допоміжний час роботи реактора:

Знаходимо час роботи реактора за формулою:

тоді:

Знаходимо продуктивність реактора:

Умовна продуктивність усієї установки [4]:

а – коефіцієнт, який включає час ремонту реактора: a=0,15…0,2;

Маса розчину, що витрачається за добу:

4.7. Тепловий баланс. Розрахунок поверхні теплообміну

Розрахуємо масу рідини у ферментері:

Розрахуємо надходження теплоти:

1. Надходження теплоти із поживним середовищем:

2. Надходження теплоти із посівним матеріалом:

3. Кількість теплоти, що вноситься із повітрям:

де

де V_г – витрати повітря. За методичними рекомендаціями [16] приймаємо

400 м³/год.

4. Кількість теплоти, що надходить від двигуна мішалки:

5. Від повітря:

де

6. Від теплоти реакції:

Загальна сума надходження теплоти:

Розрахуємо витрати теплоти:

1. З культуральною рідиною:

2. З парою:

3. З повітрям:

4. Теплові витрати:

Сумарна кількість надходження теплоти:

Сумарна кількість витрати теплоти:

Тоді запишемо тепловий баланс із урахуванням витрат від теплоносія

Кількість теплоти, що віддається теплоносієм до середовища, що розчиняється:

Тоді теплота, що втрачається у навколишнє середовище:

Враховуючи Q_втр визначаємо дійсну теплоту, що віддається теплоносієм до середовища, що розчиняється:

Розрахункова поверхня теплообміну складатиме:

Оскільки дійсна поверхня теплообміну в апараті менша за розрахункову, то умови теплообміну в інокуляторі виконуються