生物工程设备计算题【附答案.pdf

习题答案习题答案 2012 1 从工程上分析影响培养基湿热灭菌的因素有那些 培养基成分 起泡程度 培养基颗粒大小 罐内空气排除 搅拌混合均匀等 2 有一发酵罐装料为 28m3 盘管传热面积为 30m2 实罐灭菌后要求在 5 小时内从 120 冷却到 30 若冷却水进口温度为 10 传热系数为 1600 kJ m2 h 水与料液比热均 为 4 187 kJ kg 求 1 冷却水流量为多少 2 若冷却水流量为 20m3 h 冷却水温度为 15 冷却所需时间为多少 Sf SS tt tt A A CW CG 21 21 2 1 ln 1 2 CW FK eA 2 lncA FK W 1030 10120 ln 1187 4 187 4 28000 5 A A W 187 4 ln 301600 A W46 1 A hr kg W30293 774 1 187 420000 301600 2 e eA CW FK 25 6 1530 15120 ln 1774 1 774 1 187 4 20000 187 4 28000 hr 1 若有一空气净化系统 其吸气状态温度为 30 相对湿度为 80 经压缩后 空气压力 为 0 2MPa 表压 然后将压缩空气经冷却器冷却到 20 经析水器 加热器 空气过滤器 通入发酵罐 已知发酵罐内装液为 35m3 通气量为 0 8VVM 发酵温度为 30 培养时间为 168h 排气压力 0 1MPa 相对湿度为 100 求一个罐批中发酵液因蒸发而减少的液量为多 少 2 已知装料量为 35m3 发酵罐 通气量为 0 8VVM 发酵温度为 30 空气进入温度为 45 求每小时由于空气温度高于发酵液温度而释放出的热量为多少 约占发酵热的百分率为 多少 已知发酵热为 21000 kJ m3 h S S PP P X 622 0 干空气 水 kg kg 0216 0 004243 0 8 01013 0 004243 08 0 622 0 0 2 1 1 2 244 1 773 0 p p T T x x 干空气 湿空气 kg m x 3 888 0 1 273 30273 0216 0 244 1 773 0 min 08 31 273 30273 358 0 3 m Vg 干空气 水 kg kg 00489 0 002339 0 3 0 002339 0 622 0 2 干空气 水 kg kg 0276 0 004243 0 1 0 004243 0 622 0 1 h kg L 干空气 2100 888 0 6008 31 水 kg W 8012 00489 0 02756 0 1682100 kg kJ m kg 1 01 1 293 3 标准状态下空气比热为 标准状态下空气密度为 干空气 hr kJ tcVQ g 32909 3045 01 1 293 1 608 035 空气 hr kJ Q7350003521000 发酵 045 0 735000 32909 发酵 空气 Q Q 1 有一 50m3 的发酵罐 装料系数为 0 7 罐的直径为 3m 采用三层搅拌器进行搅拌 搅 拌桨直径为 1 1m 低层采用圆弧叶涡轮搅拌器 上二层采用四宽叶螺旋式叶轮搅拌器 湍 流状态下 圆弧叶涡轮搅拌器的 K 值为 6 3 四宽叶螺旋式叶轮搅拌器的 K 值为 1 6 搅拌转速为 130rpm 罐内装有四块挡板 通气量为 25m3 min 罐压为 0 05MPa 表压 培养温度为 28 发酵液的粘度为 0 1 Pa s 密度为 1050kg m3 罐封头直边高度为 0 04m 封头凸出高度为 1 4 D 求 1 液柱高度 HL 及 H D 2 不通气时的搅拌功率为多少 3 通气时的搅拌功率为多少 米氏公式 2 2 54 6 04 0 3785 0 313 0 50 785 0 13 0 2 3 2 3 D H m h D DV H b m D D DV DHH L CL 21 5 325 0 3785 0 313 0 7 050 25 0 785 0 13 0 4 1 2 3 2 3 22758 1 0 10501 1 60 130 Re 2 2 dn m kww dnKP 5 2727520 10501 1 60 130 6 1 5 3 53 3 2 kww dnKP 4 108108360 10501 1 60 130 3 6 5 3 53 1 kwPm121552 2 kwP55 3 5 2724 108 123 198 1 1 1 21 5 1 1 3 3 1 3 1 d H d D f L kwPfPf145121198 1 Michel 法 电机功率 Pg 实际选用电机功率为 95 kW min 54 15 0105 0 21 5 5 005 0 1 0 1 0 273 28273 25 3 m Vg 4 0