河南工業(yè)大學生物工程設備習題集-資料下載頁
2025-04-04 23:33本頁面
【正文】 床層壓力降低于Δp，其差值正好表明溝流的嚴重程度。氣—固接觸不良，使傳熱傳質過程不能很好進行，降低產品質量和設備的生產效能；而死床部分容易產生產品的“燒結”現(xiàn)象。研究表明，顆粒性質、床層高度、設備結構、氣體流速等因素，都會導致溝流的產生，例如，床層很??；顆粒很細、太濕、易粘合成團塊、物料顆粒帶靜電，易產生“抱團”；氣速過低或氣流分布不均勻；分布板結構不合理，如開孔率大小不合適，床內構件阻礙氣體流動等。消除溝流與死床的辦法有：加大氣速；若物料太濕，可進行預先干燥；分布板開孔率大小不合適時，可應用小型試驗進行檢驗確定。 (2)騰涌 流化床內的氣泡匯合長大，當其直徑接近床層直徑時，把以上的顆粒物料像活塞一樣向上托起，達到一定高度以后崩裂，顆粒被拋出很高，然后紛紛落下。這種現(xiàn)象稱為“騰涌”，又稱活塞流等，見圖 (c)所示。產生騰涌時，床層壓降劇烈波動。此時床層極不均勻，傳質傳熱很難進行，固體顆粒嚴重磨損和帶出，設備零件被沖擊而損壞。顆粒性質、床層高度和氣速等，都會引發(fā)騰涌產生，例如，床高H0與床徑D之比值H0/D較大時，大顆粒比小顆粒更易產生騰涌；H0/D較大而氣速又較高，也易產生此現(xiàn)象，一般當H0/D設備比較大(D1m)以及床層內加設內部構件等，均可防止騰涌。(3)層析現(xiàn)象 在氣固系統(tǒng)中，往往因為固體顆粒大小相差較大或密度不同，在操作過程中會產生層析現(xiàn)象。如臥式沸騰干燥箱的操作過程中，細顆?；蚍勰畹奈锪媳粴怏w帶出，一般中等顆粒的物料能逐漸向卸料口接近而卸出，而大顆粒的物料由于層析現(xiàn)象沉降于床層底部，造成無法流化或結疤現(xiàn)象。在生產中經常有此現(xiàn)象，最后用人工取出。裝有往復推料器時能全部自動出料，避免了此現(xiàn)象的發(fā)生．29. 流化床干燥中的返料在流化床干燥中料液一邊霧化，一邊加入晶核，在操作上稱為返料，開始操作時必須預先在干燥器內加入一定量的晶核（稱底料）才能噴入料液，以防止噴入的料液黏壁。加入晶核顆粒大小與產品粒度有關，晶核大者，產品顆粒大，返料量小時，則產品顆粒大，因此，可用調節(jié)返料量來控制床層的粒度分布。二. 計算題1． 一臺連續(xù)滅菌設備，培養(yǎng)基流量 Q = 18 M3／h，發(fā)酵罐裝料容積 72 M3 ，培養(yǎng)基的原始污染程度為 105 個／ml，%，即 Ns= 103個／批，滅菌溫度 T = 398 K，查圖得此時的反應速度常數(shù)為 k=11 分1，維持段采用無縫鋼管公稱直徑 Dg = 150 mm 。試求培養(yǎng)基連續(xù)滅菌過程中維持時間τ以及維持管的長度 L 約需多少。2．某丙酮丁醇廠需新建 100 M丙酮丁醇發(fā)酵罐,已計算出主發(fā)酵期生物合成熱 Q1 =410kj/h,蒸發(fā)熱損失Q2 為Q1 的 5%,查有關資料可知罐向周圍環(huán)境散失的熱損失 Q3 =10kj/h,醪液的比重為ρ=10 kg/M，發(fā)酵溫度為 30 ℃，冷卻水進口溫度為 20 ℃，出水溫度為 25 ℃，冷卻水的平均比熱 Cp= kj/(kg.℃),罐內采用蛇管冷卻,冷卻蛇管為水煤管,其規(guī)格為 53/60 (mm),，其導熱系數(shù)λ=188 kj/(.℃),根據(jù)生產經驗數(shù)據(jù)可取傳熱系數(shù)α1和α2分別為2700 kj/(.℃)和 10kj/(M .h.℃),另外管壁水垢層的熱阻取 1/16750 M .h.℃/kj,試求發(fā)酵罐冷卻面積、蛇管總長度和冷卻水耗量。解:1. 總的熱量Q=4105%410 =10 (kJ/h) 2. 冷卻水耗量 W === 17600 (kg/h) 3. 對數(shù)平均溫度差 Δt== (℃) 4. K == = 1931 kJ/(M h℃) 5. 冷卻面積 F == = M 答:..._3． 設計一臺通風量為50M/min的棉花活性炭空氣過濾器， 空氣壓力為 MPa(絕對壓力)，已知棉花纖維直徑 d=16 微米，填充系數(shù)α= 8%，空氣線速度為 M/sec，若進入空氣過濾器的空氣含菌量是 5000 個/M ， %，發(fā)酵周期 100 hr。工作溫度為 40℃，平均氣溫為 20℃，計算空氣過濾器的尺寸(過濾介質厚度和過濾器直徑)。表1 纖維直徑 d=16 微米，填充系數(shù)α= 8% 時棉花纖維的K39。值空氣流速 v (M/sec)k39。 (1/cm)解： 查表： 當v0= M/sec 時,K39。=N1= 50005060100 = 10N2= 10∴P1 = MPa P2= MPaV1= 50 M/min = M/sec由氣態(tài)方程得： （M）答: 該空氣過濾器的過濾介質厚度為 cm ,過濾器直徑為 M.10 / 1
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