m_воды = Q_3/ (t_{к. в} - t_{н. в}) 4190,где t_{к. в} - конечная температура воды, С;

t_{к. в} = 20 C [1];

t_{н. в} - начальная температура воды, С;

t_{н. в} = 8 С [1];

m_воды = 592,6272· 10^6/ (20 - 8) 4190 = 11786,5000 кг.

Q_общ = 684,3799 · 10⁶ + 30,6778· 10⁶ + 592,6272· 10⁶ = 1307,6849· 10⁶ Дж.

3.5 Тепловой расчет стерилизации посевного аппарата со щелочью

График режима стерилизации аппарата со щелочью представлен на рисунке 5

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рисунок 5 - График режима стерилизации аппарата со щелочью.

I режим - нагрев: t_н = 20 С; t_к = 100 С;

II режим - выдержка: t = 100 C; ф_выд = 60 мин.;

III режим - охлаждение: t_н = 100 С; t_к = 40 C;

Уравнение теплового баланса

Q_общ = Q₁ + Q₂ + Q_3,г

де Q₁ - тепло, необходимое на нагрев, Дж;

Q_{2 -} тепло, необходимое на выдержку, Дж;

Q_{3 -} тепло, отводимое, Дж;

I Режим - нагрев пустого аппарата

3.2.2.1 Расчет тепла, необходимого на нагрев Q₁, Дж,

Q₁ = Q_ап + Q_изол + Q_пот + Q_{ср. (}Дж),

Объяснение в пункте 3.1.2.1

3.2.2.2 Расчет количества тепла, необходимого на нагрев аппарата Q_ап, Дж,

Q_ап = m_ап · С_ст · (t_к - t_н) (Дж),

где t_к - конечная температура стерилизации, С;

t_к = 100 С [1];

t_{н -} начальная температура, С;

t_н = 20 С [1];

Q_ап = 5883,7202· 502 · (100 - 20) = 236,2902· 10⁶ Дж.

3.2.2.3 Расчет тепла, необходимого на нагрев изоляции Q_изол, Дж,

Q_изол = F_из · у_из · с_из · С_мат · (t_{из. ср} - t_{н. из}) (Дж),

Объяснение в пункте 3.1.2.3

где F_из - площадь наружной поверхности изоляции, м²;

F_из = 38,2479 м^{2 (}3.1.4.3.1);

Q_изол = 38,2479 · 0,12 · 1500 · 920 · (70 - 40) = 190,0156· 10⁶ Дж.

Расчет тепла, необходимого на нагрев среды в аппарате Q_ср., Дж,

Q_ср. = m_ср · С_ср · (t_к - t_н) (Дж),

Объяснение в пункте 3.2.4

где m_{ср. -} масса раствора щелочи, кг; m_ср. = 15600 кг [1];

Q_ср. = 15600 · 4190 · (100 - 20) = 5229,12· 10⁶ Дж.

3.2.2.4 Расчет количества потерь тепла в окружающую среду Q_пот, Дж,

Q_пот = 10% · (Q_ап + Q_изол) (Дж), где Q_ап = 236,2902 · 10⁶ Дж (3.2.5.2);

Q_изол = 190,0156 · 10⁶ Дж (3.2.5.3);

Q_ср. = 5229,12· 10⁶ Дж (3.2.5.4)

Q_пот = 0.1 (236,2902 · 10⁶ + 5229,12· 10⁶ +190,0156 · 10⁶) = 565,5426· 10⁶Дж.

Q₁ = 236,2902· 10⁶ + 190,0156· 10⁶ + 5229,12 · 10⁶ + 565,5426· 10⁶ =

= 6220,9684· 10⁶Дж.

II Режим - выдержка аппарата со щелочью

3.2.2.5 Расчет тепла, необходимого на выдержку Q₂, Дж,

Q₂ = б · F_из · (t_{н. из. -} t_возд) · ф_{выд (}Дж),

Объяснение в пункте 3.1.2.6

где F_из - площадь наружной поверхности изоляции, м²;

F_из = 38,2479 м^{2 (}3.2.4.3.1); Q₂ = 11.14 · 38,2479· (40 - 20) · 3600 = 30,6778· 10⁶Дж.

3.2.2.6 Расчет массы пара m_пара, кг,

m_пара = Q₁ + Q_2/ (J_пара - J_конд) (кг),

где Q₁ - тепло, необходимое на нагрев, Дж;

Q₁ =6220,9684 · 10⁶ Дж (3.2.5.1);

Q₂ - тепло, необходимое на выдержку, Дж;

Q₂ = 30,6778 · 10⁶ Дж (3.2.5.6);

J_пара - энтальпия пара, Дж/кг;

J_пара = 2678,5·10³ Дж/кг [8];

J_конд - энтальпия конденсата, Дж/кг;

J_конд = 419·10³ Дж/кг [8];

m_пара = 6220,9684 · 10⁶ + 30,6778· 10^6/ (2678,5·10³ - 419·10³) = 2766,8272 кг

3.6 Тепловой расчет стерилизации пустого ферментатора

I режим - нагрев: t_н = 20 С; t_к = 135 С;

II режим - выдержка: t = 135 C; ф_выд = 25 мин.;

III режим - охлаждение: t_н = 135 С; t_к = 30 C;

Уравнение теплового баланса

Q_общ = Q₁ + Q₂ + Q₃ (Дж),

где Q₁ - тепло, необходимое на нагрев, Дж;

Q_{2 -} тепло, необходимое на выдержку, Дж;

Q_{3 -} тепло, отводимое, Дж;

I Режим - нагрев пустого аппарата

3.3.1.1 Расчет тепла, необходимого на нагрев Q₁, Дж,

Q₁ = Q_ап + Q_изол + Q_пот (Дж),

3.3.1.2 Расчет количества тепла, необходимого на нагрев аппарата Q_ап, Дж,

Q_ап = m_ап · С_ст · (t_к - t_н) (Дж),

где m_ап - масса аппарата, кг;

3.3.1.3 Определяем массу аппарата

m_ап = m_{пуст. ап} + m_змеев (кг),

3.3.1.4 Определяем массу пустого аппарата

m_{пуст. ап} = [р · D_ап · Н_ап I_ап +2р · (r_ап ² + h_ап²) I_ап+р · (r_р ² + h_р²) I_р+ р · D_р · Н_р I_р] с_cn

где D_ап - диаметр аппарата, м;

D_ап = 3,5 м [5];

I_ап - толщина стенки аппарата, м;

I_ап =0,016м [5];

Н_ап - высота аппарата, м;

H_ап = 10,3991 м;

с_cт - плотность стали, кг/м³;

с_cт =7850 кг/м³ [9];

г_{сф. ап} - радиус аппарата (D_ап / 2), м;

r_{сф. ап} = 1,75 м;

h_{сф. ап} - высота сферической части аппарата (7% от H_ап), м;

h_{сф. ап} = 0,8319 м;

D_р = 3,6 м [5];

r_р = 1,8 м [5];

I_р =0,008м [5];

H_р = 6,9327м;

h_р = 0,5546 м;

m_{пуст. ап} = [3,14 · 3,5 · 10,3991• 0,016 +2· 3,14 (1,75 ² + 0,8319²) 0,016+3,14 (1,8 ² + 0,5546²) 0,008+3,14 · 3,6 · 6,9327• 0,008] •7850 =22936,915 кг

3.3.1.5 Определяем массу змеевиков

m_змеев =р · l · (R² +r ²) •с_cn,

Объяснение в пункте 3.1.4.2.3

3.3.1.6 Расчет длины труб змеевика, м

l = F_охл /р•d,

где F_охл = 166 м² [5]; d - наружный диаметр трубы змеевика, м;

d = 0,057 м [10]; l = 166 /3,14•0,057 =927,4779 м,

m_змеев =3,14 · 927,4779· (0,0285² +0,025²) •7850 =4572,2803 кг.

m_ап = 22936,915+ 4572,2803 =27509, 195 кг.

Q_ап = 27509, 195 · 502 · (135 - 20) = 1588,1057· 10⁶ Дж.

3.3.1.7 Расчет тепла, необходимого на нагрев изоляции Q_изол, Дж,

Q_изол = F_из · у_из · с_из · С_мат · (t_{из. ср} - t_{н. из}) (Дж),

Объяснение в пункте 9.1.3

где t_{из. ср -} температура в средней точке изоляции, С;

t_{из. ср} = (t_выд. + t_{н. из}) / 2,t_{из. ср} = (135 + 40) / 2 = 87.5 С

3.3.1.8 Определяем площадь наружной поверхности изоляции, F_из, м²;

F_из = р · D_ап · Н_ап + р · (r_{сф. ап} ² + h_{сф. ап}²) + р · D_р · Н_р + р · (r_р ² + h_р²),

Объяснение в пункте 3.2.6.2.2

F_из = 3.14 · 3,5 · 10,3991+ 3.14· (1,75² + 0,8319²) + 3.14 · 3,6 · 6,9327+ 3.14· (1,8² + 0,5546²) = 215,5822 м².

Q_изол = 215,5822 · 0,12 · 1500 · 920 · (87.5 - 40) = 1695,7653· 10⁶ Дж.

3.3.1.9 Расчет количества потерь тепла в окружающую среду Q_пот, Дж,

Q_пот = 10% · (Q_ап + Q_изол) (Дж),

где Q_ап - тепло, необходимое на нагрев аппарата, Дж;

Q_ап = 1588,1057· 10⁶ Дж (3.3.6.2);

Q_{изол -} тепло, необходимое на нагрев изоляции, Дж;

Q_изол = 665 · 10⁶ Дж (3.3.6.3);

Q_пот = 0,1 (1588,1057· 10⁶ + 1695,7653 · 10⁶) = 328,3871· 10⁶Дж.

Q₁ = 1588,1057· 10⁶ + 1695,7653 · 10⁶ + 328,3871· 10⁶= 3612,2581· 10⁶Дж.

II Режим - выдержка пустого аппарата

3.3.1.10 Расчет тепла, необходимого на выдержку Q₂, Дж,

Q₂ =_. б · F_из · (t_{н. из. -} t_возд) · ф_{выд (}Дж),

Объяснение в пункте 3.1.1.5

где F_из - площадь наружной поверхности изоляции, м²;

F_из = 215,5822 м^{2 (}9.6.3.1);

ф_выд - время выдержки, с;

ф_выд = 1500 c [1];

Q₂ = 11.14 · 215,5822 · (40 - 20) · 1500 = 72,0476 · 10⁶Дж.

3.3.1.11 Расчет массы пара m_пара, кг,

m_пара = Q₁ + Q_2/ (J_пара - J_конд) (кг),

где J_пара - энтальпия пара, Дж/кг;

J_пара = 2733·10³ Дж/кг [8];

J_конд - энтальпия конденсата, Дж/кг;

J_конд = 568,2·10³ Дж/кг [8];

m_пара = 3612,2581· 10⁶ + 72,0476· 10^6/ (2733·10³ - 568,2·10³) = 1701,915 кг

III Режим - охлаждение пустого аппарата

3.3.1.12 Расчет тепла, необходимого на охлаждение Q₃, Дж,

Q₃ = Q_ап + Q_изол (Дж),

где Q_ап - тепло, отводимое от аппарата, Дж;

Q_изол - тепло, отводимое от изоляции, Дж;

Q_изол = 1695,7653 · 10⁶ Дж (3.3.6.3);

3.3.1.13 Расчет тепла, отводимого от аппарата Q_ап, Дж,

Q_ап = m_ап · С_ст · (t_н - t_к) (Дж),

где m_{ап -} масса аппарата, кг;

m_ап = 27509, 195 кг (3.3.6.2.1);

t_к - конечная температура, С;

t_к = 30С [1];

t_{н -} начальная температура, С;

t_н = 135С [1];

Q_ап = 27509, 195 · 502 · (135 - 30) = 1450,0095 · 10⁶ Дж.

Q₃ = 1450,0095 · 10⁶ + 1695,7653 · 10⁶ = 3145,7748· 10⁶ Дж.

3.3.1.14 Расчет воды на охлаждение аппарата m_воды, кг,

m_воды = Q_3/ (t_{к. в} - t_{н. в}) 4190 (кг),

где t_{к. в} - конечная температура воды, С;

t_{к. в} = 20 C [1];

t_{н. в} - начальная температура воды, С;

t_{н. в} = 8 С [1];

m_воды = 3145,7748· 10^6/ (20 - 8) 4190 = 62565,1 кг.

3.3.1.15 Проводим проверку площади поверхности теплообмена

F_охл = Q₃ /К·Д t_ср ·ф_охл (м²),

где Q₃ - тепло, уносимое при охлаждении, Дж;

Q₃ = 3145,7748 · 10⁶ Дж (3.3.7.7);

К - коэффициент теплопередачи, Вт/ (м²к);

К =300 Вт/ (м²к) [11];

Д t_ср - средний температурный напор, С;

3.3.1.16 Определяем средний температурный напор, С,

t_ап 135°С - 30°С

t_воды 20°С - 8°С

Д t_кон 115°С - 22°С Д t_нач

Д t_ср = Д t_{кон -} Д t_нач /2,3 lg Д t_нач / Д t_кон

Д t_ср = 115 _- 22 /2,3 lg 115/22 =56,2923°С.

F_охл = 3145,7748 · 10⁶ /300·56,2923·1500 =124,1 м².

3.7 Тепловой расчет стерилизации ферментатора со щелочью

График режима мойки ферментатора со щелочью представлен на рисунке 7

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рисунок 7 - График режима мойки ферментатора щелочью.

I режим - нагрев: t_н = 20 С; t_к = 100 С;

II режим - выдержка: t = 100 C; ф_выд = 60 мин.;

III режим - охлаждение: t_н = 100 С; t_к = 40 C;

Уравнение теплового баланса

Q_общ = Q₁ + Q_{2 (}Дж),

где Q₁ - тепло, необходимое на нагрев, Дж;

Q_{2 -} тепло, необходимое на выдержку, Дж;

I Режим - нагрев пустого аппарата

3.3.2.1 Расчет тепла, необходимого на нагрев Q₁, Дж,

Q₁ = Q_ап + Q_изол + Q_пот + Q_{ср. (}Дж),

Объяснение в пункте 3.1.2.1

3.3.2.2 Расчет количества тепла, необходимого на нагрев аппарата Q_ап, Дж,

Q_ап = m_ап · С_ст · (t_к - t_н) (Дж),

где

t_к - конечная температура стерилизации, С; t_к = 100 С [1]; t_{н -} начальная температура, С; t_н = 20 С [1];

Q_ап = 27509, 195 · 502 · (100 - 20) = 1104,7692· 10⁶ Дж.

3.3.2.3 Расчет тепла, необходимого на нагрев изоляции Q_изол, Дж,

Q_изол = F_из · у_из · с_из · С_мат · (t_{из. ср} - t_{н. из}) (Дж),

Объяснение в пункте 9.2.3

Q_изол = 215,5822 · 0,12 · 1500 · 920 · (70 - 40) = 1071,0097· 10⁶ Дж.

3.3.2.4 Расчет тепла, необходимого на нагрев среды в аппарате Q_ср., Дж,

Q_ср. = m_ср · С_ср · (t_к - t_н) (Дж),

Объяснение в пункте 9.2.4, где m_{ср. -} масса раствора щелочи, кг; m_ср. = 72800 кг [1],

Q_ср. = 72800 · 4190 · (100 - 20) = 24402,56· 10⁶ Дж.

3.3.2.5 Расчет количества потерь тепла в окружающую среду Q_пот, Дж,

Q_пот = 10% · (Q_ап + Q_изол) (Дж),

где Q_ап - тепло, необходимое на нагрев аппарата, Дж;

Q_ап = 1104,7692· 10⁶ Дж (3.3.3.2);

Q_{изол -} тепло, необходимое на нагрев изоляции, Дж;

Q_изол = 1071,0097 · 10⁶ Дж (3.3.3.3);

Q_ср - тепла, необходимого на нагрев среды в аппарате_., Дж;

Q_ср., = 24402,56· 10⁶ Дж (3.3.3.4); Q_пот = 0,1 (1104,7692 · 10⁶ + 1071,0097 · 10⁶+24402,56· 10⁶) = 2657,8338· 10⁶Дж.

Q₁ = 1104,7692 · 10⁶ + 1071,0097 · 10⁶ + 24402,56 · 10⁶ + 2657,8338· 10⁶ =

= 29239,172 · 10⁶Дж.

II Режим - выдержка аппарата со щелочью

3.3.2.6 Расчет тепла, необходимого на выдержку Q₂, Дж,

Q₂ = б · F_из · (t_{н. из. -} t_возд) · ф_выд (Дж),

Объяснение в пункте 3.1.2.6, где F_из - площадь наружной поверхности изоляции, м²;

F_из = 215,5822 м^{2 (}3.3.2.1);

Q₂ = 11,14 · 215,5822 · (40 - 20) · 3600 = 172,9141· 10⁶Дж.

3.3.2.7 Расчет массы пара m_пара, кг,

m_пара = Q₁ + Q_2/ (J_пара - J_конд) (кг),

где J_пара - энтальпия пара, Дж/кг;

J_пара = 2678,5·10³ Дж/кг [8];

J_конд - энтальпия конденсата, Дж/кг; J_конд = 419·10³ Дж/кг [8];

m_пара = 29239,172· 10⁶ + 172,9141· 10^6/ (2678,5·10^{3 -} 419·10³) = 13015,740 кг.

3.8 Тепловой расчет процесса биосинтеза

Q_биос. = Q_перем. + Q_возд. + Q_{жиз. (}Дж),

где Q_{перем. -} тепло, образовавшееся за счет вращения мешалки аппарата, Дж;

Q_{возд. -} тепло, приносимое в аппарат с воздухом, Дж;

Q_{жиз. -} тепло, выделенное продуцентом в результате жизнедеятельности, Дж;

3.3.3.1 Расчет тепла, выделяющегося при перемешивании Q_перем., Дж,

Q_перем. = N_дв. · 10³ · ф · ? · 3600 (Дж),

где N_дв. - мощность, затраченная на перемешивание, кВт; N_дв. = 120 кВт [1]; ф - время ферментации, ч;ф = 185 ч; ? - коэффициент полезного действия; ? = 0,85 [11];

Q_перем. = 120 · 10³ · 185 · 0,85 · 3600 = 67932· 10⁶ Дж.

3.3.3.2 Расчет тепла, приносимого в аппарат с воздухом Q_возд., Дж,

Q_возд = V_возд. · с_возд. · С_возд. · (t_{вх. -} t_вых.) (Дж),

где V_возд - объем воздуха, м³; V_возд = 1210500 м^{3 (}1.6.4, таб.8); с_{возд. -} плотность воздуха, кг/м³;

с_возд. = 1,66 кг/м^{3 (}1.6.4.8.1);

С_{возд. -} теплоемкость воздуха, Дж/кг С;

С_возд. = 1000 Дж/кг С [12];

t_{вх. -} температура воздуха, входящего в аппарат, С;

t_вх. = 55 С [1];

t_{вых. -} температура воздуха, выходящего из аппарата С;

t_вых. = 40 C;

Q_возд = 1210500· 1,66 · 1000 · (55 - 40) = 30141,45· 10⁶ Дж.

3.3.3.3 Расчет тепла, выделенного продуцентом в результате жизнедеятельности Q_жиз. Дж,

Q_жиз. = V • g • ф (Дж),

где V - объем культуральной жидкости, м³; V= 94,2241 м^{3 (}7.4, таб.9); g - теплоемкость, Дж/кг С; g = 3,9386· 10⁶ Дж/м³ч (экспериментальные данные); ф - время ферментации, ч; ф = 185 ч [1];

Q_жиз. = 94,2241• 3,9386· 10⁶ • 185 = 68655,542 · 10⁶ Дж.

Q_биос. = 67932· 10⁶ + 30141,45· 10⁶ + 68655,542 · 10⁶ = 166728,99· 10⁶ Дж.

3.3.3.4 Расчет воды на охлаждение аппарата m_воды, кг,

m_воды = Q_биос / (t_{к. в} - t_{н. в}) С_в (кг),

где t_{к. в} - конечная температура воды, С; t_{к. в} = 20 C [1];

t_{н. в} - начальная температура воды, С; t_{н. в} = 8 С [1];

m_воды = 166728,99· 10^6/ (20 - 8) •4190 = 3316010,00 кг.

3.3.3.5 Расчет необходимой поверхности теплообмена

F_охл = Q_биос /К·Д t_ср ·ф_охл (м²),

где К - коэффициент теплопередачи, Вт/ (м²к); К =300 Вт/ (м²к) [11]; ф _сек= 666000 сек [1];

Д t_ср - средний температурный напор, С;

t_кж 24,5°С - 24,5°С

t_воды 20°С - 8°С

Д t_кон 4°С - 16°С Д t_нач

Д t_ср = Д t_{кон -} Д t_нач /2,3 lg Д t_нач / Д t_кон

Д t_ср = 16 _- 4 /2,3 lg 16/4 =8,6667°С.

F_охл = 166728,99· 10⁶ /300·8,6667·666000 =96,2 м².

3.9 Энергетические расчеты

Расчет расхода пара

Определим общую массу пара m_п, кг;

m_п=m_{пара на стер. ин}+m_{пара при мойке ин.} +m_{пара на стер. пит. ср. в ин.} +m_{пара на стер. п. а.} +m_{пара при мойке п. а.} +m_{пара на стер. ферм.} +m_{пара при мойке ферм. (}кг),

где m_{пара на стер. ин} =154,8689 кг

m_{пара при мойке ин.} =782,4022 кг

m_{пара на стер. пит. ср. в ин}=352,0529 кг

m_{пара на стер. п. а}=328,9981 кг

m_{пара при мойке п. а}=2766,8272 кг

m_{пара на стер. ферм.} =1701,915 кг

m_{пара при мойке ферм}=13015,749 кг

m_п=154,8689+782,4022+352,0529+328,9981+2766,8272+1701,915+

+13015,749=19102,813 кг.

В связи с учетом вспомогательных операций массу пара увеличиваем на 25%

m_{пара общ} =19102,813· 1,25 =23878,516 кг.

Осуществляем перевод пара в Гкал

1000 кг пара=0,667 Гкал, 23878,516 кг - х Гкал

х=23878,516 *0,667/1000=15,92697 Гкал.

Расчет нормы расхода пара N_{р. п}, Гкал/ млрд. Ед;

N_{р. п}=х/ G_{кж с 1 опер},

где G_{кж с 1 опер} =2463,5833 млрд. Ед (7.4);

N_{р. п}=15,92697 /2463,5833 =0,0065 Гкал/млрд. Ед.

Расчет расхода воды на охлаждение

Находим общую массу воды

m_{общ. в.} = m_{в. на охл. ин.} +m_{в. на охл. пит. ср. в ин.} +m_{в. на охл. пос. а.} +m_{в. на охл. ферм.} +m_{в. на охл. при биос.,}

где m_{в. на охл. ин.} =5335,1 кг;

m_{в. на охл. пит. ср. в ин.} =22307,8 кг;

m_{в. на охл. пос. а.} =11786,5 кг

m_{в. на охл. ферм.} =62565,1 кг

m_{в. на охл. при биос.} =3316010,00 кг

m_{общ. в.} =5335,1+22307,8+11786,5+62565,1+3316010,00=3,4180045тыс. м³.

Расчет нормы расхода воды N_{р. общ. в}, тыс. м³/млрд. Ед;

N_{р. общ. в}= m_{общ. в.} / G_{кж с 1оп.,}

N_{р. общ. в}=3,4180045/2463,5833=0,0014 тыс. м³/млрд. Ед

Расчет расхода питьевой воды

Находим общую массу питьевой воды

m_{общ. в. п.} = m_{в. для пригот пит. ср. ин.} +m_{в. на пригот. пит. ср. в п. а.} +m_{в. на пригот. пит. ср. в ферм}+m_{в. в подк. (}кг),

где m_{в. для пригот пит. ср. ин.} =1529,7498 кг (1.6.2.6);

m_{в. на пригот. пит. ср. в п. а.} =6060,5122 кг (1.6.3.5);

m_{в. на пригот. пит. ср. в ферм.} =44751,151 кг (1.6.4.4.2);

m_{в. в подк.} =37150,946 кг (1.6.4.5);

m_{общ. в.} = 1529,7498 +6060,5122 +44751,151 +37150,946 =89492,359 м³.

В связи с промывкой оборудования и трубопроводов общую массу питьевой воды увеличиваем на 15%

m_{общ. в.} = 89492,359· 1,15 =102916,21 кг =102,91621 м³.

Расчет нормы расхода воды N_{р. общ. в}, м³/млрд. Ед;

N_{р. общ. в}= m_{общ. в.} / G_{кж с 1оп.,}

N_{р. общ. в}=102,91621 /2463,5833=0,0418 м³/млрд. Ед

Расчет расхода воздуха V_{воз. общ}, м³;

V_{воз. общ}= V_{воз. ин} + V_{воз. п. а} + V_{воз. БФ,}

где V_{воз. ин -} расход воздуха в инокуляторе, м³;

V_{воз. п. а -} расход воздуха в посевном аппарате, м³;

V_{воз. БФ} =1210500 м^{3 (}7.4.8.1);

Расчет расхода воздуха для инокулятора V_{воз. ин}, м³;

V_{воз. ин}= V_ин ·ц_{сл. ин} ·n_воз ·60·К_ин·К_{п. а.} ·ф_час (м³),

где V_ин =4 м³ (1.6.1.3.2);

ц_{сл. ин} =0,5 [1];

n_воз =1,83 [1];

К_ин=1,2 [1];

К_{п. а.} =1,15 [1];

ф_час=55 ч [1].

V_{воз. ин}= 4 ·0,5 ·1,83 ·60·1,2·1,15 ·55 =16667,64 м³

Расчет расхода воздуха для посевного аппарата V_{воз. п. а.,} м³;

V_{воз. п. а.} = V_{п. а} ·ц_{сл. п. а} ·n_воз ·60·К_{п. а.} ·ф_час (м³),

где V_{п. а} =20 м³ (7.1.2.3);

ц_{сл. п. а.} =0,5 [1];

n_воз =1,67 [1];

К_{п. а.} =1,15 [1];

ф_час=24 ч [1].

V_{воз. ин}= 20 ·0,5 ·1,67 ·60·1,15 ·24 =27655,2 м³

V_{воз. общ}= 16667,64 + 27655,2+ 1210500 =1254822,8 м³

С учетом потерь воздуха на продувки и вспомогательные операции при биосинтезе расход воздуха увеличиваем на 15%.

V_{воз. общ}= 1254822,8 ·1,15 =1443046,2м³ = 1443,0462 тыс. м³

Расчет нормы расхода воздуха N_{р. общ. воз}, тым. м³/млрд. Ед;

N_{р. общ. воз}= V_{общ. воз.} / G_{кж с 1оп.,}

N_{р. общ. в}=1443,0462 /2463,5833=0,5858 тыс. м³/млрд. Ед

Определим расход электроэнергии на технологический процесс.

Наименование оборудования	Мощность двигателя, кВт	Часы работы двигателя, ч	Расход электроэнергии на 1 операцию, кВт·ч
1	2	3	4
Инокулятор Посевной аппарат Ферментатор	4 10 120	55 24 185	220 240 22200
итого			22660

Расчет фактической потребляемой энергии Е_факт, кВт·ч;

Е_факт = ? Е_факт·К_спроса/ з _сем ·з_двиг,

где К_спроса=0,6;

з _сем =0,98;

з_двиг =0,85 [11];

Е_факт = 22660·0,6/ 0,98 ·0,85 =16321,728 кВт·ч.

Расчет нормы расхода электроэнергии N_{р. эл. эн}, кВт·ч/млрд. Ед;

N_{р. эл. эн} = Е_факт. / G_{кж с 1оп.,}

N_{р. эл. эн} =16321,728 /2463,5833=6,6252 кВт·ч/млрд. Ед.

Заключение

В ходе курсового проекта, темой которого является проектирование участка ферментации бензилпенициллина с годовой мощностью 430000 млрд. ед по готовому продукту, были изучены: применение бензилпенициллина, характеристика сырья, полупродуктов и готового продукта, обеспечение безопасности жизнедеятельности, охрана труда и пожарная профилактика, краткая характеристика стадий производства.

В курсовом проекте были выполнены материальные, тепловые и энергетические расчеты, а также расчет и подбор основного и вспомогательного оборудования.

Для ведения процесса необходимо установить 8 единиц больших ферментаторов, 2 единиц посевных аппаратов и 5 инокуляторов.

Для обеспечения заданной мощности необходимы следующие энергоносители: пар, холодная вода, воздух, электроэнергия.

Участок ферментации расположен на площади 3024 м².

Библиографический список

1. Промышленный регламент № 64-0206-27-93 на производство бензилпенициллина калиевой соли для получения 6-АПК, 1993.

2. Сенов П.Л. Фармацевтическая химия. М.: Медицина, 1981.530 с.

3. Герольд М., Вондрачек М., Нечасек А., Антибиотики.: Медицина, 1966.406с.

4. Егоров Н.С. Основы учения об антибиотиках: Учебник для студентов биологических специальностей университетов - 4-е изд., перераб. И доп. - М.: Высшая шк., 1986.448 с.

5. Стальная эмалированная аппаратура: Каталог. Черкассы: НИИТЭХИМ, 1987.18 с.

6. Рабинович В.А., Ховин З.Л. Краткий химический справочник. Изд.2-е испр и доп.

7. Плановский А. Н,, Гуревич Д.А. Аппаратура промышленности органических полупродуктов и органических красителей. М.: Политучтеххимиздат, 1961.504 с.

8. Руководство к практическим занятиям процессов и аппаратов химической технологии. Учебное пособие для вузов (под ред.П.Г. Романкова) - 6 - е изд., перераб. и доп.: Химия, 1990.272 с.

9. Лащинский А.А., Гнощинский А.Р. Основы конструирования и расчета химической аппаратуры.2-е изд. л.: Машиностроение, 1970.752 с.

10. Иоффе И.А. Проектирование процессов и аппаратов химической технологии: Учебник для техникумов-Л.: Химия, 1991.352 с.

11. Краткий справочник физико-химических величин.8-е изд., пер. (Под ред.А. А. Равделя) Л.: Химия, 1983.232 с.

12. Техника безопасности и охрана труда в производстве антибиотиков. Методическое пособие разработанное на АО "Биосинтез".13.А. А. Пашаян, А.Л. Осиновский, В.П. Гамазин. Очистка сточных вод, содержащих формальдегид. Экология и промышленность России. Москва, октябрь, 2001г., с. 20-22.

14. Беккер М.Е. Введение в биотехнологию. - М.: "Пищевая промышденность", 1978.

15. Беспамятнов Г.П., Кротов Ю.А. Предельно допустимые концентрации химических веществ в окружающей среде, Л.: Химия 1987.

16. Воронин Е.С., Тихонов И.В., Грязнева Т.Н. и др. Основы биотехнологических процессов.Ч. II. Промышленное культивирование микроорганизмов // Учебно-методическое пособие по биотехнологии. - М.: МГАВ-МиБ, 2000.

17. Воронин Е.С., Тихонов И.В., Грязнева Т.Н. и др. Основы биотехнологических процессов.Ч. III. Выделение, концентрирование и очистка биопреператов // Учебно-методическое пособие по биотехнологии. - М.: МГАВ-МиБ, 2000.

18. Елинов Н.П. Основы биотехнологии. Для студентов институтов, аспирантов и практических работников. Изд. фирма "Наука" СПБ 1995, 600 стр, 166 ил.

19. Иоффе И. Л." Проектирование процессов и аппаратов химической технологии ": Учебник для техникумов - Л: Химия, 1991 - 352 с., ил.

20. Ковалев В.Ф., Тихонов И.В., Симонова Н.И. Проектирование и оборудование биотехнологических предприятий // Практикум по процессам и аппаратам биотехнологии. - Ч.I. - М.: ВУ РХБЗ МО РФ, 2000.

21. Лощинский А.А., Толчинский А.Р. "Основы конструирования и расчета химической аппаратуры", 1970 г.

22. Машковский М. Д." Лекарственные средства". В двух томах. Т.2. - Издание 13-е, новое - Харьков: Торсинг, 1998 - 592 с.

23. Навашин С.М., Бринберг С.Л., Былинкина Е.С., Кузовков А. Д., Майминд С. И." Производство антибиотиков", Изд. "Медицина".

24. Павлов К.Ф., Романков П.Г., Носков А. А." Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов химической технологии ": Учебное пособие для вузов, Издание 10-е, пер. и доп. Л: Химия, 1987.

25. Пассет Б.В., Воробьева В.Я. "Технология химико-фармацевтических

препаратов", М.; Медицина, 1977 г.

26. Соколов " Примеры и задачи по курсу: Процессы и аппараты".27. Физические величины: Справочник / А.П. Бабичев, Н.А. Бабушкина, 28. A. M. Братковский и др.; Под. ред. И.С. Григорьева, Е.З. Мейлихова. - М; Энергоатомиздат, 1991 г. - 1232 с.

Размещено на Allbest.ru