发酵罐的比拟放大课件.pptVIP

對照項原型罐放大罐V有效（m3）0.0612放大倍數1200HL/D1.51.5D/d33Q(VVM)10.46P0/V(kW/m3)0.980.84Pg/V(kW/m3)0.550.64N(r/min)350106kd(mol.ml-1.min-1.atm-1(po2))3.38×10-63.38×10-6將原型罐與放大罐的結果對照如下：三、攪拌功率及攪拌轉速的放大1、以單位體積培養液所消耗的功率相等原則放大此時，P02/V2=P01/V1因為P0∝N3d5，V∝D3∝d3P0/V∝N3d2所以(N3d2)2/(N3d2)1=1N2/N1=(d1/d2)2/3P02/P01=(d2/d1)3m2、以單位體積培養液所消耗的通氣功率相同原則放大此時Pg2/V2=Pg1/V1因為P0＝NpN3d5ρ∝N3d5，Qg＝π/4×D2ωg∝d2ωgMichel修正式Pg=2.25×10-3×(P02Nd3/Qg0.08)0.39Pg∝[(N3d5)2Nd3/(d2ωg)0.08]0.39∝N2.73d5.01/ωg0.03Pg/V∝N2.73d2.01/ωg0.03故N2/N1=(d1/d2)0.736[(ωg)2/(ωg)1]0.01P02/P01=(d2/d1)2.792[(ωg)2/(ωg)1]0.03例題4.2按例4.1中的數據，用P0/V相等為準則比擬放大。解：因幾何相似，V∝d3，由P0=2×NpN3d5ρ，推出P0/V∝N3d2依據P01/V1=P02/V2，則N2/N1=(d1/d2)2/3N2=(0.125/0.72)2/3×350＝109r/minP0,2=2×NpN3d5ρ=2×4.7×(109/60)3×0.725×1010=11013(W)=11kW例題4.3有一個5m3生物反應器，罐徑為1.4m，裝液量為4m3,液深為2.7m，採用六彎葉渦輪攪拌器，葉徑為0.45m，攪拌轉速N=190r/min，通風比為1:0.2，發酵液密度為1040kg/m3，發酵液黏度為1.06×10-3Pa.s，現需放大至50m3，試求大罐尺寸和主要工藝條件。（提示：放大原則：幾何相似原則，kLa值相等原則，單位體積液體消耗功率相等原則）解：（1）根據幾何相似原則確定大罐的尺寸：（2）根據kLa值相等原則確定大罐的空氣流量：（3）根據單位體積液體消耗功率相等原則確定大罐的攪拌轉速與功率：解：（1）小罐工藝參數：ReM=d12N1ρ/μ=6.3×105104屬湍流，六彎葉渦輪攪拌器,Np=4.7兩擋攪拌消耗的功率:P01=2KN13d15ρ=5728w通風量為Qg1=0.2×4=0.8m3/min空氣線速度Wg1=Qg1/(60×π/4×d12)=0.00866m/sPg計算：方案一（Michel修正式)：Pg1=2.25×10-3×(P12×N1×d13/Qg10.08)0.39=3.821kw方案二：通風准數Na=Qg1/(N1d13)=0.8/(190×0.453)=0.0460.035Pg1=P1(0.62-1.85×Na)=3.062kw(2)大罐幾何尺寸與工藝參數1）主要幾何尺寸依據幾何相似原則：D23/D13=50/5D2=3.0mH2=7.0md2=3×0.45/1.4=0.96m2)發酵液體積VL2=50×4/5=40m3發酵液高度HL2=40/(π/4×D22)=5.66m3)採用kLa值相等的原則放大kLa∝(Qg/VL)HL2/3(Qg/VL)2/(Qg/VL)1=(HL1/HL2)2/3Qg2=4.88m3/min空氣線速度Wg2=Qg2/(60×π/4×d22)=0.112m/s4)按單位體積液體消耗功率相等原則放大P0,2/V2=P0,1/V1P0,2=608.