Главная | Обратная связь | Поможем написать вашу работу!
МегаЛекции

Обработка опытных данных и составление отчета




 

Эффективность перемешивания жидкости в аппарате и затраты энергии на вращение мешалки зависят от ряда факторов: плотности
и вязкости перемешиваемой жидкости, типа, размеров и частоты вращения мешалки, размеров и конструкции аппарата (наличие отбойников, змеевиков и др.), объема рабочей жидкости, расхода воздуха, подаваемого на аэрацию.

Для каждого типа перемешивающего устройства проводят расчеты в следующем порядке.

При заданной частоте вращения мешалки по показаниям тахометра 14 интенсивность перемешивания среды в аппарате характеризуется центробежным критерием:

, (2.19)

где плотность жидкости в аппарате, кг/м3;

динамическая вязкость жидкости, Па с (см. таблицы А.1 А.3).

Определяют потребляемую мощность при работе мешалки без учета влияния вспомогательных устройств по уравнению (2.4).

Критерий мощности , входящий в уравнение (2.4), зависит от интенсивности перемешивания и от типа используемой мешалки (см. рисунок Б.3). Для турбинной мешалки значение можно определить при помощи эмпирических зависимостей (2.6) и (2.7).

Далее находится расчетная мощность на валу мешалки по зависимости (2.8). Предварительно следует определить значение коэффициентов , учитывающих влияние вспомогательных устройств (формулы (2.9), (2.10), см. таблица А.7).

Определяется окончательная установленная мощность , потребляемая приводным электродвигателем мешалки по уравнению (2.14). В этом уравнении мощность на преодоление трения в уплотнении вала находится в зависимости от вида используемого уплотнения на установке [8].

Экспериментальное определение величины мощности , потребляемой приводным электродвигателем мешалки, определяется по уравнению:

, (2.20)

где полезная мощность, потребляемая на перемешивание, найденная опытным путем соответственно по электрической мощности, потребляемой электроприводом, и по крутящему моменту на валу мешалки, Вт.

Для нахождения величины пользуются данными по электрической мощности, потребляемой электроприводом мешалки. Значение

определяют по тарировочному графику «показания амперметра – полезная мощность» (см. рисунок Б.1).

Значение величины определяется по уравнению:

, (2.21)

где крутящий момент на валу мешалки, Н м;

угловая скорость мешалки, рад/с.

Окружная скорость мешалки рассчитывается по уравнению:

. (2.22)

Величина крутящего момента на валу определяется по нагрузке, создаваемой на валу и фиксируемой показаниями индикатора 26. Величина крутящего момента на валу мешалки определяется по тарировочному графику «показания индикатора – крутящий момент» (см. рисунок Б.2).

Все данные заносят в таблицу 2.2.

Далее проводится расчет затрат мощности на перемешивание при аэрации среды.

По показаниям U-образного дифференциального манометра диафрагмы рассчитывают расход воздуха, поступающего по воздуховоду
в барботер:

, (2.23)

где коэффициент расхода диафрагмы в трубопроводе (см. таблицу А.5);

поправочный множитель, учитывающий шероховатость стенок трубопровода (см. таблицу А.6);

площадь отверстия диафрагмы, м2;

диаметр отверстия диафрагмы, м;

разность уровней жидкости в дифманометре, м;

плотность жидкости в дифманометре, кг/м3;

плотность воздуха, протекающего по воздуховоду, кг/м3.

Рассчитывают скорость движения воздуха по воздуховоду из уравнения расхода:

, (2.24)

где внутренний диаметр воздуховода, м.

Для каждого рабочего значения частоты вращения мешалки в условиях аэрирования рассчитывается число аэрации:

. (2.25)

Рассчитывается отношение затрачиваемых энергий на перемешивание в системе газ-жидкость и в жидкости без газа, , по зависимости (2.18). Значения коэффициентов и , входящих в уравнение, определяется в зависимости от типа используемой мешалки по таблице 2.1. Определяется экспериментальное значение затрачиваемой мощности в условиях аэрации аналогично нахождению величины , описанному выше. Рассчитывается экспериментальное отношение затрачиваемых энергий на перемешивание в системе «газ-жидкость» и в жидкости без газа . Все данные заносят в таблицы 2.2 и 2.3.

 

Таблица 2.2 – Результаты экспериментов по определению мощности, затрачиваемой на перемешивание неаэрируемой жидкости

мешалка , с-1 , Вт Вт А, А , Вт , Н . мм , Вт Вт
                   
                   
                 

 

Таблица 2.3 – Результаты экспериментов по определению мощности, затрачиваемой на перемешивание аэрируемой жидкости

мешалка , с-1 , мм , м3 А, , Вт , Н . мм , Вт , Вт
                       
                       
                     

Отчет о выполненной работе должен содержать: титульный лист (см. Приложение В), цель работы, задание, описание конструкции
и принципа работы ферментатора с механической мешалкой и барботером, основы расчета затрат энергии на перемешивание, схему установки, отчетную таблицу, необходимые расчеты, графические зависимости, выводы по проделанной работе.

В выводах следует изложить основные результаты работы, оценить влияние интенсивности перемешивания на затраты мощности, оценить изменение затрат мощности на перемешивание аэрируемой
и неаэрируемой сред, выдать рекомендации по величине скорости вращения перемешивающего устройства, при которой обеспечивается полноценное диспергирование потока воздуха в жидкость, сравнить экспериментальные и расчетные значения затрат мощности при аэрации.

 

2.7 Контрольные вопросы

 

1. Какие процессы относят к биохимическим?

2. Назовите производства пищевой промышленности использующие продукты микробиологического синтеза.

3. Какие процессы протекают в ферментаторе при культивировании микроорганизмов?

4. Какая стадия является основой микробиологического синтеза, и в каких аппаратах она проводится?

5. Что понимается под оптимальными условиями ферментационного процесса?

6. По каким параметрам можно оценить эффективность различных ферментационных аппаратов?

7. Какова конструкция и принцип работы промышленных ферментаторов с комбинированным подводом энергии?

8. Какие конструкции перемешивающих устройств используются в ферментаторах?

9. Каков принцип работы самовсасывающей мешалки?

10. Какими достоинствами обладают ферментаторы с комбинированным подводом энергии?

11. За счет чего возможно варьирование массообменных характеристик ферментатора в широких пределах?

12. Как обеспечивается герметичность ведения процесса культивирования в ферментаторе?

13. Для чего ферментатор оснащают рубашкой?

14. Какие функции в аппарате играют мешалки?

15. От чего зависит эффективность перемешивания и затраты энергии в ферментаторе?

16. Как взаимно располагаются в аппарате барботер и мешалка?

17. Как определяются затраты мощности на перемешивание в аппарате?

18. Каким образом происходит равномерное диспергирование аэрируемого воздуха в аппарате большого объема с комбинированным подводом энергии?

19. Объясните характер изменения затрат мощности на перемешивание в аэрируемой жидкости.

 

ПРИЛОЖЕНИЕ А

(обязательное)

Поделиться:





Воспользуйтесь поиском по сайту:



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