发酵罐溶氧速率测定实验

发酵罐溶氧速率测定实验发酵罐溶氧速率测定实验 一 实验目的一 实验目的 了解机械搅拌通风式发酵罐的搅拌功率 搅拌转速及通风量三者之间的关 系及其对溶氧速率的影响 学习测量液体中溶解氧的方法 二 实验任务二 实验任务 1 测定不同风量 不同转速下的溶氧速率及功率消耗 2 研究风量 转速及功率消耗对溶氧速率的影响 三 实验装置三 实验装置 本实验装置的主要组成部分是一台小型机械搅拌通风式反应器 发酵罐 总容积 5 L 装有两档六弯叶涡轮搅拌器 搅拌器可无级变速 这是通过调压 变压器改变输入搅拌电机的电压实现的 其实际转速由转速数字显示仪配合光 电转速传感器测量和显示 所消耗功率由电流表和电压表显示 四 实验原理及方法四 实验原理及方法 好气性微生物在深层液体中培养是利用溶解状态的氧 所以反应器的溶氧 速率是标志该反应器性能的一个重要参数 通常 在恒定搅拌转速时 风量增 大 溶氧速率应增大 风量一定时 搅拌转速的改变能改变气泡的分散度 亦 即改变气 液两相接触界面和接触时间 液体中含气量的变化会引起液体密度的 变化 从而使搅拌功率发生变化 本实验是测取常压状态下 不同风量 不同转速时的溶氧速率及其功率消 耗 具体步骤如下 1 向反应器内注入 3 5L 自来水 在慢速搅拌下加入 1 07g 硫酸铜作催化剂 加入 0 4g 无水亚硫酸钠以除去水中的氧 2 当溶氧值降至 0 时 通入空气 保持低通风量一段时间 以确保无水亚硫 酸钠反应完全 在溶氧值升至 12 左右 调准所要求的风量及搅拌转速 记录 此时的搅拌功率 3 液体中溶氧值开始升高后 用秒表记录溶氧值升至 20 30 40 50 60 所需要的时间 4 当溶氧值大于 60 后 停止通风 搅拌器维持低速搅拌 重新加入 0 4g 无 水亚硫酸钠去氧 然后重复 2 3 步骤 测取另一组数据 五 实验结果五 实验结果 由溶氧浓度由溶氧浓度 1212 开始计时 开始计时 1 搅拌转速为 100r min 时 其电流恒为 0 13A 电压为 15V 其他各项数据为 表一 表一 通 风 量 溶 氧 L h 1 浓 度 60150210300 2087704345 3019714110195 40325222172150 50473319250216 氧 饱 和 时 间 s 6066644365 2 搅拌转速为 150r min 时 其电流恒为 0 13A 电压为 20V 其他各项数据为 表二 表二 通 风 量 溶 氧 L h 1 浓 度 60150210300 20110585439 3024614212293 40388232200152 50539332280214 氧 饱 和 时 间 s 60124503905 3 搅拌转速为 200r min 时 其电流恒为 0 13A 电压为 25V 其他各项数据为 表三 表三 通 风 量 溶 氧 L h 1 浓 度 60150210300 2069464129 301491049268 氧 饱 和 40234168150108 50326234208156 时 间 s 604385270214 六 数据整理及分析六 数据整理及分析 由于机器原因 在溶氧率的测定时 数字会产生跳动 以致在第 2 第 3 组数 据的 20 和 60 的测定时刻产生误差 甚至漏测 所以选择了 30 50 的数 据 较为准确 氧饱和时间 时刻 50 时刻 30 已知发酵罐的电流不变 以调节电压改变转速 所以由以上数据得出下表四 表四表四 100150200 电压 V 141924 功率 电流 A 0 130 130 13 60 氧饱和时间 s 276293177 电压 V 141924 功率 电流 A 0 130 130 13 150 氧饱和时间 s 178190130 电压 V 141924 功率 电流 A 0 130 130 13 210 氧饱和时间 s 149158116 电压 V 141924 功率 电流 A 0 130 130 13 300 氧饱和时间 s 12112188 本实验的测取是在常压状态下 而在标准大气压下 20 时氧在纯水中的饱 和溶解度是 9 02 mg L 因此根据氧溶解度从 30 上升到 50 时候的氧的溶解 量可计算出功率转速风量各因素与溶氧的关系 表五 搅 拌 速 率 r min 1功 率 及 溶 氧 风 量 L h 1 表五 表五 功率转速风量与溶氧的关系 100150200 功率 W 1 822 473 1260 溶氧速率 mg L 1 h 1 23 5322 16436 69 功率 W 1 822 473 12150 溶氧速率 mg L 1 h 1 36 48634 1849 956 功率 W 1 822 473 12210 溶氧速率 mg L 1 h 1 43 58641 10455 986 功率 W 1 822 473 12300 溶氧速率 mg L 1 h 1 53 67253 67273 8 七七 结果讨论结果讨论 1 作出功率 转速 风量与溶氧速度的关系曲线图 并分析讨论各参数对溶氧 速率的影响 在本实验条件下 哪个因素对溶氧速率的影响较为显著 答 以下三图为功率 转速 风量与溶氧速度的关系曲线图 搅 拌 速 率 r min 1功 率 及 溶 氧 风 量 L h 1 从上图可以得出 总体上 溶氧速率与转速成正比 随着转速的增加溶氧 速率增大 从上图可以得出 溶氧速率与功率成正比 虽然溶氧速率中间有所降低 但 总体上随着功率的增加溶氧速率增大 从上图可以得出 在同一转速下 溶氧速率与通风量成正比 随着通风量的增 加溶氧速率增大 且增大的幅度较为明显 因此 通过对以上三图的比较可以得出 在本实验条件下 通风量对溶氧速 率的影响较为显著 2 若试验介质不用水 而是实际生产中的发酵液 在相同的操作条件下 你认 为溶氧速率如何变化 为什么 答 实际生产中