В расчете на одну операцию

Q ₁ = q × V,

где q – тепловыделение в процессе биосинтеза:

– для мелассной среды максимальное тепловыделение

q _max = 46 МДж/(м³×ч),

– для ацетатной q _max = 62,8 МДж/(м³×ч);

V – объем среды в ферментаторе, м³.

Q ₁ = 46 × 70 = 3220 МДж/ч = 890 кВт

Количество тепла, вносимого в ферментатор перемешивающим устройством:

Q ₂ = N × h,

где N – мощность привода перемешивающего устройства, кВт

(зависит от объема ферментатора);

h – коэффициент полезного действия электропривода.

Q ₂ = 160 × 0,8 = 128 кВт

Количество тепла, вносимого в ферментатор воздухом:

Q ₃ = m × r ₁ × I,

где m – расход воздуха на ферментацию, м³/ч;

r ₁ – плотность входящего воздуха, кг/м³;

I – теплосодержание входящего воздуха, кДж/кг сухого

воздуха.

Влагосодержание воздуха и его энтальпию можно определить по I - x – диаграмме Рамзина или рассчитать аналитически по уравнениям [1]:

I = (1,01 + 1,97 × х) × t + 2493 × х,

где х – влагосодержание воздуха, кг водяного пара / кг сухого

воздуха;

t – температура воздуха, °С;

р _нас – давление насыщенного водяного пара при темпера-

туре воздуха t, Па;

П – общее давление воздуха, Па;

j – относительная влажность воздуха, масс. доли.

Плотность влажного воздуха определяют по уравнению:

r = (3,48×10^-3: T) × (П – 0,378 × j × р _нас),

где Т – температура воздуха, К.

кг/кг

В качестве исходных данных принимаем для расчета следующие параметры входящего воздуха:

t = 60°С = 333 К; j = 0,4;

р _нас = 19,92 кПа (по табл. XXXVIII [1] при 60°С).

Тогда

I = (1,0 + 1,97 × 0,021) × 60 + 2493 × 0,021 =

= 63,08 + 52,35 = = 115,4 кДж/кг;

кВт,

кг/м³;

где 60 – расход воздуха на ферментацию, м³/(м³_*ч);

70 – объем среды в ферментаторе, м³.

Отработанный воздух имеет следующие параметры:

температура t ₂ = 30°С = 303 К; j = 1,0;

давление воздуха на выходе из ферментатора П ₂ = 20 кПа;

р _нас = 19,92 кПа (по табл. XXXVIII [1] при 30°С).

Тогда

кг/кг;

I = (1,01 + 1,97 × 0,165) × 30 + 2493 × 0,165 = 451,4 кДж/кг;

кг/м³;

кВт.

Количество тепла, отводимого от ферментатора оборотной водой:

Q ₅ = Q ₁ + Q ₂ + Q ₃ – Q ₄ – Q ₆ =

= 890 + 128 + 336,6 – 110,6 – 40,6 = 1203,4 кВт

Потери тепла в окружающую среду:

Q ₆ = 0,03 × (Q ₁ + Q ₂ + Q ₃) = 0,03 × (890 + 128 + 336,6) = 40,6 кВт

Дата добавления: 2015-07-10