Главная | Обратная связь | Поможем написать вашу работу!
МегаЛекции

Расчет механической мешалки ферментатора




При выращивании микроорганизмов на жидких питательных средах глубинным способом вследствие образования биомассы повышается вязкость культуральной жидкости, в результате чего ухудшается перемешивание и аэрирование среды. С целью интенсификации перемешивания суспензии рекомендуется применять турбинные мешалки [8, 14], диаметр которых , где внутренний диаметр ферментатора.

Для перемешивания среды с вязкостью принимается окружная скорость мешалки , м/с [8].

Частота вращения мешалки:

. (2.3)

По полученной величине частоты вращения мешалки принимают ее фактическую скорость [2, 8]. При работе мешалки для перемешивания растущей культуры без учета влияния вспомогательных устройств потребляемая мощность (Вт):

, (2.4)

где плотность среды, кг/м3;

и число оборотов, об/с, и диаметр мешалки, м;

критерий мощности, зависящий от интенсивности перемешивания и характеризующийся центробежным критерием Рейнольдса: [10].

Центробежный критерий Рейнольдса:

, (2.5)

где динамическая вязкость, Па с.

Значение для турбинной мешалки можно определить при помощи эмпирической зависимости:

. (2.6)

Показатель :

, (2.7)

где коэффициенты для турбинных мешалок и .

Расчетная мощность на валу мешалки:

. (2.8)

Коэффициент, учитывающий степень заполнения аппарата перемешиваемой средой:

, (2.9)

где высота слоя перемешиваемой жидкости, м.

Среда, применяемая для выращивания культур, в период роста культуры образует пену. Во избежание выбрасывания пены высота .

Коэффициент, учитывающий увеличение потребляемой мощности в результате повышения сопротивления среды в процессе развития культуры микроорганизмов, .

При расчете рабочей мощности мешалки необходимо также учитывать увеличение потребляемой мощности, вызываемое вспомогательными устройствами, находящимися внутри аппарата. Для этого вводится коэффициент :

, (2.10)

где коэффициент сопротивления отражательных перегородок, расположенных у стенок аппарата по направлению радиусов;

коэффициент сопротивления дополнительной мешалки
с таким же размером, что и основная;

коэффициент сопротивления трубы для подвода воздуха;

коэффициент сопротивления гильзы для термометра.

Значения , , и в зависимости от типа мешалки приведены в таблице А.7.

Мощность на преодоление трения в сальнике вала:

, (2.11)

где число оборотов, об/с:

диаметр вала, м;

толщина набивки сальника вала, м;

рабочее давление воздуха в аппарате над уровнем жидкости, Па;

высота набивки сальника, м; .

При определении мощности рекомендуется принимать Па из-за возможного повышения давления сверх принятого для нормальных условий эксплуатации.

Определение диаметра приводного вала мешалки производят по приближенной формуле, исходя из его прочности на кручение:

, (2.12)

где крутящий момент на валу мешалки, Н м;

допускаемое напряжение на кручение для материала вала, Па [8];

прибавка на коррозию, эрозию и износ; мм.

Крутящий момент на валу мешалки:

, (2.13)

где передаваемая расчетная мощность на валу, Вт;

запас прочности.

Окончательная установленная мощность приводного электродвигателя мешалки:

, (2.14)

где = 1,25 коэффициент запаса, учитывающий особенности пускового периода;

КПД привода.

Затем по величине подбирают вертикальный привод, тип электродвигателя, его мощность и частоту вращения.

Входящий в формулу (2.4) критерий мощности для данного типа мешалки определяется только величиной центробежного критерия Рейнольдса. В области турбулентного режима обтекания жидкостью лопасти мешалки критерий не зависит от критерия Рейнольдса. Поэтому при условии можно считать независимо от того, перемешивается ли гомогенная жидкость или газожидкостная смесь, имеющая другую плотность и вязкость [10].

 

Поделиться:





Воспользуйтесь поиском по сайту:



©2015 - 2024 megalektsii.ru Все авторские права принадлежат авторам лекционных материалов. Обратная связь с нами...