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發酵罐熱工設計計算

作者:發酵罐 時間:2018-04-11 08:40
發酵罐熱工設計計算 一、計算依據 計採用A 3 剛作發酵罐材料aaaa,用8號槽鋼做冷卻夾套aaaa,分三段冷卻aaa,筒體二段aaaaa,椎部一段aaaa,夾套工作壓力爲2.5kg/cm 2 冷媒爲20%(V/V)酒精溶液aaaaa,T 進 =-4℃aaaa,T 出 信息摘要:
發酵罐 熱工設計計算 一、計算依據 計採用A 3 剛作發酵罐材料aaaa,用8號槽鋼做冷卻夾套aaa,分三段冷卻aaaaa,筒體二段aaa,椎部一段aaa,夾套工作壓力爲2.5kg/cm 2 冷媒爲20%(V/V)酒精溶液aaaaa,T 進 =-4℃aaaa,T 出 爲-2℃aaa,麥汁發酵溫度維持12℃(主要

發酵罐熱工設計計算

食用菌液體菌種具有培養時間短aaaaa,雜菌污染與否容易用顯微技術觀察aaa,接種速度快aaaaa,接種到栽培料上後萌發快、吃料快、抗雜菌能力強、生長速度快、培菌時間短、產量高等優點aaa。所以食用菌菌種液體發酵技術從60年代開始便有人開始探索aaaa,至80年代開始用於生產實踐aaaaa,到目前爲止aaa,國內主要還是使用的在位滅菌氣升式發酵罐aaaa,我們稱之爲第一代食用菌液體菌種發酵設備aaaa。幾年前由於食用菌工廠化栽培的發展aaaa,一些有實力的廠家從韓國引進食用菌菌種液體發酵技術aaaaa,這是一種將發酵罐整體放置於大型滅菌器中滅菌aaaa,然後再冷卻並移出滅菌器在無菌程度很高的環境中接種、培養的方法aaaaa,我們稱之爲第二代食用菌液體菌種發酵設備aaaa。

第一代食用菌液體菌種發酵設備目前推廣的很多aaa,嘗試的很多aaaa,但幾乎沒有能成功的應用於連續的工廠化生產中者aaaaa。究其原因aaaa,主要是可靠性差aaaaa。食用菌工廠化栽培具有連續性aaaaa,如果菌種出現污染就會使工廠停工aaaa,滅菌後的栽培料如果不能及時接種aaa,也會增加污染的風險aaaa,而且幾乎沒有什麼可靠的補救措施aaaa,唯一的辦法就是儘可能提高液體菌種發酵成功的可靠性從而把液體菌種污染率降低到2%以下aaaaa,並且還得有萬一出現菌種污染後的應急措施aaa。然而目前第一代食用菌液體菌種發酵設備的管道、閥門、安全閥、壓力錶、過濾器、取樣口都易存在滅菌死角aaa,而且操作過程十分複雜aaaaa,稍有不慎aaa,不鏽鋼發酵罐aaa,會滅菌不徹底而前功盡棄aaaaa,用其進行食用菌菌種液體發酵aaa,其成功率遠遠達不到工廠化連續生產的要求aaaaa,甚至很多根本就不能成功發酵出純菌種來aaaa,只能用添加抑菌劑的辦法來獲得純度並不高的食用菌液體菌種aaaa,而且這種方法也很不穩定aaaa。

第二代食用菌菌種液體發酵技術可靠性提高了aaa,完全可以用於食用菌工廠化連續栽培中aaaaa,但設備比較貴aaaaa,使用起來也比較麻煩aaa,對無菌條件要求比較高aaaa,難以走進中小食用菌企業aaaaa。

爲了解決第一代及第二代食用菌菌種液體發酵技術存在的缺陷aaaaa,公司研發出了第三代食用菌液體菌種發酵設備及與之相配套的技術aaaa,具有可靠性高aaaa,操作簡單aaa,對環境的無菌條件要求不高aaaaa,培養週期短aaa,使用成本低aaaaa,用液體菌種接種栽培瓶/袋時接種方便aaa,比較容易實現自動化aaa,安全性高等特點aaaaa。相信在不遠的將來aaaa,這項技術必將爲食用菌行業的的發展做出巨大的貢獻aaaaa。

 

發酵罐熱工設計計算

發酵罐熱工設計計算

 

一、計算依據

計採用A3剛作發酵罐材料aaa,用8號槽鋼做冷卻夾套aaaaa,分三段冷卻aaaa,筒體二段aaaa,椎部一段aaaaa,夾套工作壓力爲2.5kg/cm2冷媒爲20%(V/V)酒精溶液aaa,T=-4℃aaaa,T爲-2℃aaa,麥汁發酵溫度維持12℃(主要發酵5-6天aaaaa,封頭及筒體部分保溫層厚度爲200mmaaaa,椎底部分爲98mm)

二、總髮酵熱計算

 

 

Q=q*v=119*70=8330kg/hr

 

 

q爲每立方米發酵麥汁在主發酵期間每小時的放熱量aaaaa;

 

 

v爲發酵麥汁量

1、冷卻夾套型號選擇

 

 

選取8號槽鋼起截流面積爲A=hb-截面積=8*4.3-10.24=24.16cm2

 

 

冷卻劑流量爲(三段冷卻)

 

 

3*24.16*10-4*1=7.284*10-3m3/s

 

 

查得20%(V/V)酒精溶液Δt平=-3℃下的ρ=976kg/m3

 

 

Cρ=1.04kcal/kg·℃

冷卻劑的冷卻能力爲:

Q=7.248*103*976*1.041*2*3400=49131.3kcal/hr

故可選取8號鋼槽爲冷卻夾套aaaaa。

2、發酵罐冷卻面積的計算

 

 

考慮生產過程中aaaaa,隨着技術的改進aaa,工藝曲線可能更改aaa,按目前我國工藝曲線看aaaaa,日降溫量較大的爲13℃到5℃aaaa,爲了將來工藝更改留下餘量aaaaa,設計取13-5=8℃爲設計的日降溫量aaa,取0.6℃/hr爲設計的小時降溫量aaa,則由Q=KAΔtm求得冷卻面積aaaaa。

2.1傳熱係數K的確定

2.1.1醪液α1的計算

α1=0.64*C*=0.64*185*=185.3kcal/m2·h·℃

 

 

2.1.2冷卻夾套的α2的計算

溼潤周邊=80+(80+4*8.0)+2*(43-1)

de=(4*流體流動截面面積)/溼潤周邊

=204mm=20.4cm

de=4*24.16/20.4=4.74cm=0.0474m

20%(V/V)酒精在定性溫度t=(-4-2)/2=-3℃下

μ=5.05CP=5.05*103Pa·s

λ=0.402kcal/hr·m·℃=0.468W/m·℃

Cp=1.041kcal/kg·℃=4.358*103J/kg℃

ρ=976kg/m2

μ=1m/s

Re=duρ/μ=9160=104

故可視爲強制湍流流動得n=0.4

α2=0.023λ/d(Re)0.8(Cpμ/λ)0.4=1348.4kcal/hr·m·℃

因爲計算時冷卻盤管爲直管的aaaa,先修正:

α=α(1+1.77d/R)

=1348.4*(1+12)*0.0474/1.829

=1410.3kcal/hr·m·℃

 

 

 

 

 

  1.  

    筒體部分傳熱係數K

 

 

 

1/KA2=1/α1A1+Rs1/A1+b/λA2+1/α2A3+Rs2/A3

 

 

代入數據可得:

 

 

1/K=7.325*10-3

 

 

所以:K=136.5kcal/m2·℃

 

 

注:h爲假設夾套高度(m)

3、錐形罐筒體需冷卻的熱量

1)醪液放熱 Q=Q1 + Q2

Q1= 62110×0.055×146.6 = 4552.7kcal / hr

Q2= 62110×0.9519×0.6 = 35473kcal / hr

所以,Q =Q1+Q2= 40026kcal / hr

2)外界與罐體的傳熱量

a. 封頭部分Q1= KF(t外平+t0附-t

帶入數據得KF=0L.2

Q1= KF(t外平+t0附-t

=2.02×(10%+1)×(32+8.5-5)

78.72kcal / hr

b. 筒體部分:

帶入數據:

1/KF=1/αA1+ δ11A222A232A4+1/αA5

得: KF = 15.67kcal/K·°C

Q2=KF(t外平+t0附-t

=1.1×15.6(32+8.5-5)

= 6119kcal/hr

4、筒體冷卻面積A初定

Q=KAΔtm

A=40716.8/136.5×11.3=26.4m2

則醪液的冷卻負荷爲:

26.4/62110=0.425m2/T>0.3m3/T

故冷卻面積能夠滿足要求aaaaa。

5、發酵罐冷卻面積的確定

 

 

 

 

 

  1.  

    筒體部分

 

由前面敘述可知aaaa,筒體部分相同的冷卻段aaaa,選用8#槽鋼筒體冷卻段面積爲26.4m2aaaaa,則槽鋼長=26.4/0.08=330

取相鄰兩槽鋼間距爲40mm

一圈槽鋼長:

l0=[(3.14×3.62)2+0.122]1/2= 11.367m

330m長的槽鋼可繞圈數330/11.367 ≈30圈

則二段各繞15圈

冷卻段高度爲:

15×(80+40)-40=1760mm

筒體時機冷卻面積爲:

30×11.367×0.08=1.439m2/T

 

 

 

 

 

  1.  

    錐底部分

 

錐體部分醪液量爲4.91×1.0484=5.32

錐體部分冷卻面積爲

5.32×0.439=2.33m2

則槽鋼長爲2.33/0.08=29.1m

繞制高度爲1000mm

 

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