Студопедия
Случайная страница | ТОМ-1 | ТОМ-2 | ТОМ-3
АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатика
ИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханика
ОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторика
СоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансы
ХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника

Тепловой расчет процесса стерилизации и охлаждения пустого ферментатора

Читайте также:
  1. IV. Участники образовательного процесса
  2. Quot;Театрализация" политического процесса
  3. А также используются данные табельного учета, штатное расписание, расчетно-платежные ведомости.
  4. А) Традиционный способ расчета продажных цен
  5. Анализ, определение потребности и расчеты количества заказываемых ресурсов.
  6. Безопасность технологического процесса и оборудования
  7. Бенчмаркинг процесса

Стерелизация пустого аппарата производят только острым паром (через барботер).

 

Тепловой баланс процесса стерилизации пустого ферментатора острым паром рассчитывается по уравнению:

 

Qостр. пара = Q апп. + Qизол.+ Q потерь ЛК +Q конд.,

где: Q апп. – количество теплоты, затрачиваемое на нагрев аппарата, кДж;

Q изол - количество теплоты, затрачиваемое на нагрев изоляции, покрывающей аппарат, кДж;

Q потерь ЛК . - количество теплоты, выделяющееся в окружающую среду (потери за счет лучеиспускания и конвекции), кДж;

Q конд. - количество теплоты, выделяемое при конденсации острого пара, кДж.

 

1. Определяем количество теплоты, затрачиваемое на нагрев аппарата, кДж:

Qапп. = ,

 

где: m апп. – масса аппарата, кг;

m апп = 5250 кг;

С апп. – удельная теплоемкость материала аппарата, кДж/кг ∙ К; [1,стр.528]

С апп = 0,5 кДж/кг ∙ К – удельная теплоемкость стали;

tстер = 140 оС – температура стерилизации ферментатора; [по д.з]

tнач = 30 оС – температура начальная. [по д.з]

 

Qапп. = 5250 ∙ 0,5 (140 – 30) = 288750 кДж

  1. Определяем количество теплоты, затрачиваемое на нагрев изоляции, кДж:

 

Q изол = ,

 

где: mизол. – масса изоляции аппарата, кг;

С изол. – теплоемкость изоляции, принимаем равной 1,47 кДж/кг ∙ К; [1,стр.528]

t нач. изол. = t цеха = 20 оС – температура изоляции начальная, принимаем равной температуре цеха; [по д.з]

t ср. изол – средняя температура изоляции.

 

mизол = Fизол. ∙ δизол. ∙ ρизол.,

где: Fизол. - поверхность изоляции аппарата, м2;

δизол – толщина изоляции, равная от 0,05 до 0,1 м, принимаем равной 0,07 м;

ρизол – плотность изоляции, кг/м3;

ρизол = 1380 кг/м3, (в качестве материала изоляции принимаем текстолит) [1,стр.528]

Fизол. = 1,3 F руб.,

где: F руб – поверхность рубашки (теплообмена), м2, определяем по каталогу. [7]

 

Fизол. = 1,3 ∙ 18,5 = 24,05 м2

mизол = 24,05 ∙ 0,07 ∙ 1380 = 2323,23 кг

 

t ср. изол = ,

 

где: t изол. вн. – внутренняя температура стенки, оС;

t изол. вн = t стенки сос ст.изол. = t стер. = 140 оС; [по д.з]

t изол. нар. – температура наружной изоляции, принимаем равной 30 оС.

 

t ср. цеха = оС

Q изол = кДж

 

  1. Определяем количество теплоты, выделяющееся в окружающую среду (потери эа счет лучеиспускания и конвекции), кДж:

Q пот. = ,

где: общий коэффициент теплоотдачи лучеиспусканием и конвекцией, Вт/м2∙К;

Fизол . = 24,05 м2 - поверхность изоляции аппарата, м2;

время, за которое пар расходуется на компенсацию теплопотерь, с.

 

,

 

где: время на нагрев аппарата; [по д.з]

время выдержки, если идет расчет не по слабым точкам то принимаем 30-40 мин.

 

мин = 3600сек

 

где: разность температур наружного воздуха и наружного слоя изоляции.

Вт/м2∙К

 

Q пот. = Дж

 

  1. Определяем количество теплоты, выделяемое при конденсации острого пара, кДж:

Q конд.. = ,

где: m конд. = 1133,38 кг - масса конденсата, кг (cтр. материальный баланс приготовления и стерилизации питательной среды для ферментации стадии ТП.);

i конд . – удельная энтальпия сконденсированного пара, принимается по давлению пара,

i конд = 589,5 кДж/кг [1,стр.548]

 

Q конд.. = кДж

Qостр. пара = 288750 + 221984,63+ 9038,95 +668127,5 = 1187901,08 кДж

 

  1. Масса острого пара, кг:

,

где:: i п – удельная энтальпия насыщенного водяного пара, принимается по давлению пара;

i п = 2730 кДж/кгж; [1 стр. 549]

i конд . – удельная энтальпия сконденсированного пара, принимается по давлению пара,

i конд = 588,9 кДж/кг [1,стр.548]

 

кг

 

Уравнение теплового баланса охлаждения пустого аферментатора после стерилизации.

воздухом водой

 

Q охл. = Q охл. апп. + Q изол. - Q пот. .,

 

где: Q охл.апп. – количество теплоты, затрачиваемое на охлаждение аппарата, кДж;

Q изол - количество теплоты, затрачиваемое на охлаждение изоляции, покрывающей аппарат, кДж;

Q пот . – количество теплопотерь при охлаждении, кДж.

 

1. Количество теплоты, затрачиваемое на охлаждение аппарата, кДж:

Qохл.апп. = ,

 

где: m апп. – масса аппарата, кг;

m апп = 5250 кг;

С ст. – удельная теплоемкость материала аппарата, кДж/кг ∙ К;

С ст = 0,5 кДж/кг ∙ К – удельная теплоемкость стали; [1,стр.528]

tнач = 80 оС – температура до которой аппарат охлаждают стерильным сжатым воздухом; [по д.з]

tкон = 35 оС – температура до которой аппарат охлаждают водой. [по д.з]

Qапп. = 5250 ∙ 0,5 (80 – 35) = 118,125 кДж

2. Количество теплоты, затрачиваемое на охлаждение изоляции, покрывающей аппарат, кДж:

Q изол = ,

 

где: mизол. =2323,23 кг – масса изоляции аппарата, кг;

С изол . – теплоемкость изоляции, принимаем равной 1,47 кДж/кг ∙ К; [1,стр.528]

t цеха = 20 оС – температура цеха; [по д.з]

t ср. изол – средняя температура изоляции.

t ср. изол =

Q изол =

 

3. Количество теплопотерь при охлаждении, Дж:

Потери составляют 2-5% от количества теплоты на охлаждение ферментатора.

 

Q охл. = 118,125 . + 119,53 - 0,05 Q охл.

1,05 Q охл.= 237,655

Q охл.= 226,34 кДж

 

4. Масса воды на охлаждение ферментатора, кг:

 

где: 4,19 – теплоемкость воды; [1,стр.537]

температура воды, выходящая из рубашки (средняя).

 

,

 

где: средняя температура по поверхности теплообмена, разность температур между холодным и горячим теплоносителем (средний температурный напор), оС;

 

Принимаем начальную температуру воды , пусть вода нагревается на 3оС.

Тогда Θ2 = 18 + 3 = 21 оС

оС > 3 оС → вода выбрана правильно.

Рассчитаем константу А для данного процесса теплообмена:

А= =

≤ 49оС вода выбрана правильно.

Δtср=

кг

 

5. Расчет поверхности теплообмена, м2:

F т/о = ,

 

где: Qохл. – количество теплоты, которое необходимо отвести в процессе охлаждения, кДж;

K – коэффициент теплопередачи, Вт/м2 ∙ К; (принимаем К = 360 Вт/м2 ∙ К);

τ охл. = τ нагр – время, за которое происходит охлаждение аппарата, с, (принимаем τ нагр = 30 мин= 1800 сек); [по д.з]

температура по поверхности теплообмена, разность температур между холодным и горячим теплоносителем (средний температурный напор), оС.

 

F т/о = < =18,5 м2 времени наохлаждение достаточно.

 

6. Время необходимое на охлаждение, ч:

7.

где: Qохл. – количество теплоты, которое необходимо отвести в процессе охлаждения, кДж;

K – коэффициент теплопередачи, Вт/м2 ∙ К; (принимаем К = 360 Вт/м2 ∙ К);

температура по поверхности теплообмена, разность температур между холодным и горячим теплоносителем (средний температурный напор), оС.

 

 

 


Дата добавления: 2015-08-03; просмотров: 139 | Нарушение авторских прав


Читайте в этой же книге: Материальный баланс стадии ТП.2.2 приготовления и стерилизации питательной среды для инокуляторов | Материальный баланс стадии ТП.2 выращивания вегетативного посевного материала в инокуляторе | Материальный баланс стадии ТП. 3.2 приготовления и стерилизации питательной среды посевного аппарата | Материальный баланс стадии ТП.3 выращивания вегетативного посевного материала в посевном аппарате | Материальный баланс стадии ТП. 4.3 приготовления и стерилизации питательной среды для ферментаторов | Материальный баланс стадии ТП.4.2 приготовления и стерилизации | Материальный баланс стадии ТП.4 Биосинтеза леворина | Материальный баланс стадии ТП.5 коагуляции и фильтрации культуральной жидкости леворина с получением мицелиально-перлитовой массы | РАСЧЕТ И ПОДБОР ОСНОВНОГО и ВСПОМОГАТЕЛЬНОГО ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ | Спецификация оборудования |
<== предыдущая страница | следующая страница ==>
Тепловой баланс процесса ферментации леворина| Перечень важнейших контрольных точек

mybiblioteka.su - 2015-2024 год. (0.018 сек.)