Очистка воздуха перед подачей в ферментер (стр. 2 из 2)
Длина прямолинейных участков с диаметром воздуховода d в= 0,5 м – 7 м
Количество прямолинейных участков с диаметром воздуховода d в= 0,2 м – 2
Длина прямолинейных участков с диаметром воздуховода d в= 0,2 м - 1 м
Гидравлический коэффициент сопротивления воздуховода:
 |
Для прямолинейного участка с диаметром воздуховода d в= 0,5 м:
 |
Для прямолинейных участков с диаметром воздуховода d в= 0,2 м
Потери напора на трение воздуха о стенки воздуховода на прямолинейных участках с d в= 0,5 м:
 |
Потери напора на трение воздуха о стенки воздуховода на прямолинейных участках с d в= 0,2 м:
 |
8.1.2. Потери напора в отводе диаметром 1 м всасывающего воздуховода:
 |
| |
Потери напора при переходе от воздуховода с d в= 0,5 м: к воздуховоду с d в= 0,2 м:
 |
Суммарное сопротивление всасывающего воздуховода:
Нвсас = Н1тр.в + Н1тр. + Нотв + Нпер + Нфил = 1,37+0,83+0,78+0,78+95,8 = 99,5 Н/м2
8.2. Потери напора в нагнетательном трубопроводе.
8.2.1 Потери напора на трение воздуха о стенки воздуховода на прямолинейных участках:
Длина и количество прямолинейных участков нагнетательного воздуховода:
| длина, м | количество |
| 1 | 7 |
| 8 | 1 |
| 7,330 | 1 |
7,300м – длина воздуховода, проходящего внутри ферментера к барботеру. [ 5 ] стр. 246 рис. 76
Длина прямых участков нагнетательного воздуховода:
L = 1+8+7,330=16,33 м.
 |
Местные потери сопротивления:
 |
Общие потери давления на нагнетательном трубопроводе:
Hнагн = Нтр.в. + Нотв + Нфил. г. оч. + 4Нфил. тон. оч. + Нбарб + Нж + Нф = 8,09 + 0,55 + 95,8 + 4 * 274,4 + 0,78 + 732 * 103 + 49050 » 781000 Па
где Нф – избыточное давление в ферментере. Нф = 0,5 атм = 49050 Па
8.3. Общие потери давления в нагнетательном и всасывающем трубопроводе.
Нпол = 1,1(Нвсас + Ннагн + Нп) = 1,1 (781000 + 98,1 + 99,5) = 859373 Па = 8,7 кгс/см2
где Нп – потери давления, Нп = 10 кг/м3* 9,81 = 98,1 Па
9. Выбор компрессора по каталогу.
Компрессор «Егерь».
Производительность – 7800 м3/ч
Выходное давление – 9,0 кгс/см2
Число оборотов в мин – 8350
Потребная мощность привода машины – 700 кВт
Габаритные размеры: длина – 6150
ширина – 2000
высота – 1500
Для снабжения воздухом четырех ферментеров в схему включаются четыре компрессора.
10. Расчет теплообменника к компрессорной установке.
При сжатии воздуха до избыточного давления 9,0 кГ/см2 температура его повышается от 20°С дна всасывании до 144°С на выходе из воздуходувки. Перед подачей в ферментер воздух охлаждают до 30°С. Для охлаждения воздуха примем предварительно кожухотрубный теплообменник ТН с неподвижными трубными решетками.
диаметр корпуса ………………………….. 426/400 мм
диаметр и длина теплообменных труб….25/21 и 3500 мм
количество теплообменных труб ………..121
Воздух проходит внутри трубок, охлаждающая вода – по межтрубному пространству.
Параметры воздуха, поступающего в компрессор:
Р1=1 кГ/см2 ; t1=20°C ; r1=1,12 кг/м3; j1=70% ; V1=7200 м3/ч
Параметры воздуха, выходящего из компрессора:
Р2=8,7 кГ/см2 ; t2=144°С ;
 |
Производительность компрессора по сжатому воздуху:
Плотность сжатого воздуха на выходе из компрессора:
 |
Количество тепла, отводимого от воздуха в холодильнике:
 |
С2 – средняя теплоемкость воздуха при изменении его температуры от 144 до 30 °С (tср=87°С)
 |
Расход воды на охлаждение воздуха
где 0,99 – коэффициент, учитывающий потерю тепла в окружающую среду излучением:
с – теплоемкость воды. 4190 Дж/кг К
 |
Скорость движения воздуха в трубках:
где F – площадь сечения трубок теплообменника, F=0,042 м2
 |
Объем воздуха при средней температуре 87°С:
 |
Критерий Рейнольдса воздушного потока в трубках
Критерий Рейнольдса больше 2300 и меньше 10000, следовательно режим движения в трубках - ламинарный.
Коэффициент теплоотдачи от воздуха к стенке: a1=38,8 Вт/м2 град
Скорость движения воды в межтрубном пространстве:
 |
 |
Где F- проходное сечение межтрубного пространства – 0,0727 м2
При средней температуре воды
rв=998 кг/м3 и gв = 0,998 т/м3
Критерий Рейнольдса потока охлаждающей воды в межтрубном пространстве теплообменника:
 |
Где m=0,001 Па с при средней температуре воды 20°С.
 |
dэ – эквивалентный диаметр межтрубного пространства:
П – смоченный периметр межтрубного пространства. Он рассчитывается как
П = p(D + nd) = 3.14(0.4 + 132.0.025) = 11.65 м
В этой формуле D – внутренний диаметр кожуха, 0,4 м;
d – наружный диаметр трубы, 0,025 м
n – количество труб., 132
Коэффициент теплоотдачи от стенки к воде при ламинарном потоке в теплообменнике ( так как Re=2096<2300) a2=1604
Коэффициент теплопередачи от воздуха к охлаждающей воде:
 |
Где d = 0,002 м - толщина стенки труб и l=58,15 Вт/(м2 град)
11. Определим среднюю логарифмическую разность температур сред в теплообменнике при противоточном движении:
144°С 30°С25°С 15°С
 |
 |
12. Потребная поверхность теплообмена
13. Подбираем теплообменник кожухотрубный с поверхностью теплообмена 140 м2: [ 2 ]
число труб – 442
длина труб – 4м
число ходов – 2
d труб – 25х2 мм
d кожуха – 800 мм.
FЛИТЕРАТУРАF
1. Гинзбург А. С., Гребенюк С. М. И др. Лабораорный практикум по процессам и аппаратам пищевых производств – М.:Агропромиздат, 1990. – 256 с.
2. Иоффе И. Л. Проектирование процессов и аппаратов: химическая технология – учебник для техникумов – Л.: Химия 1991 – 352с, ил.
3. Калунянц К. А. и др. Оборудование микробиологических производств: Агропромиздат, 1987.- 398 с.: ил.
4. Каталог оборудования микробиологической промышленности
5. Колосков С. П. Оборудование предприятий ферментной промышленности. М.: Пищевая промышленность, 1969 г., 383 с.