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

Дата добавления: 2015-10-21