發(fā)酵設(shè)備計(jì)算，下面這兩個(gè)題怎么做啊，有高手指點(diǎn)一下迷津不
懸賞分：20|
1.某中試車(chē)間經(jīng)常為其他企業(yè)提供500L發(fā)酵罐的中試服務(wù)，為了保證該設(shè)備水、汽、氣的正常供應(yīng)并做到經(jīng)濟(jì)合理，打算為其專(zhuān)門(mén)配套電加熱蒸汽鍋爐和空氣壓濾機(jī)個(gè)一臺(tái)，滿足培養(yǎng)基實(shí)罐滅菌和發(fā)酵通風(fēng)的需要，請(qǐng)計(jì)算：
（1）發(fā)酵液裝填系數(shù)為70%時(shí)，電蒸汽鍋爐應(yīng)具備多大的蒸發(fā)量，培養(yǎng)基滅菌從18℃升溫到121℃能在1h內(nèi)完成（整個(gè)升溫過(guò)程按間壁式換熱計(jì)）？蒸汽壓力為0.04MPa，蒸汽熱焓為2748.9J/kg，培養(yǎng)基密度1040kg/m3，比熱容4.02kJ/（kgK）。升溫過(guò)程中的熱損失占蒸汽供熱的20%計(jì)。
（2）發(fā)酵過(guò)程中**大通氣速率為3VVM時(shí)，現(xiàn)有0.7m3/min的空壓機(jī)夠用嗎？如果不夠用，應(yīng)配多大的空壓機(jī)合適？
2.設(shè)計(jì)一年產(chǎn)量為20噸的尼可霉素（純度95%）生產(chǎn)工廠，已知發(fā)酵成熟醪中尼可霉素的含量為2g/L，生產(chǎn)周期為80小時(shí)（間歇發(fā)酵，包括輔助時(shí)間），裝料系數(shù)為70%，后提取率為50%，年工作日為330天，每日上罐兩個(gè)批次，求：
（1）該廠需幾臺(tái)發(fā)酵罐？每臺(tái)公稱(chēng)容積為多少？
（2）若板框壓濾后采用離子交換進(jìn)行純化操作，板框壓濾后，料液體積增加10%，板框壓濾液上柱體積為濕樹(shù)脂體積的15倍，若離子交換每天只操作一個(gè)周期，則總樹(shù)脂用量是多少？若填裝4根離子交換柱，則每根離子交換柱的直徑和高度是多少？離交柱的高徑比為4，樹(shù)脂填裝系數(shù)為60%。
（1）發(fā)酵液裝填系數(shù)為70%時(shí)，電蒸汽鍋爐應(yīng)具備多大的蒸發(fā)量，培養(yǎng)基滅菌從18℃升溫到121℃能在1h內(nèi)完成（整個(gè)升溫過(guò)程按間壁式換熱計(jì)）？蒸汽壓力為0.04MPa，蒸汽熱焓為2748.9J/kg，培養(yǎng)基密度1040kg/m3，比熱容4.02kJ/（kgK）。升溫過(guò)程中的熱損失占蒸汽供熱的20%計(jì)。
（2）發(fā)酵過(guò)程中**大通氣速率為3VVM時(shí)，現(xiàn)有0.7m3/min的空壓機(jī)夠用嗎？如果不夠用，應(yīng)配多大的空壓機(jī)合適？
2.設(shè)計(jì)一年產(chǎn)量為20噸的尼可霉素（純度95%）生產(chǎn)工廠，已知發(fā)酵成熟醪中尼可霉素的含量為2g/L，生產(chǎn)周期為80小時(shí)（間歇發(fā)酵，包括輔助時(shí)間），裝料系數(shù)為70%，后提取率為50%，年工作日為330天，每日上罐兩個(gè)批次，求：
（1）該廠需幾臺(tái)發(fā)酵罐？每臺(tái)公稱(chēng)容積為多少？
（2）若板框壓濾后采用離子交換進(jìn)行純化操作，板框壓濾后，料液體積增加10%，板框壓濾液上柱體積為濕樹(shù)脂體積的15倍，若離子交換每天只操作一個(gè)周期，則總樹(shù)脂用量是多少？若填裝4根離子交換柱，則每根離子交換柱的直徑和高度是多少？離交柱的高徑比為4，樹(shù)脂填裝系數(shù)為60%。
一、1、培養(yǎng)基從18℃升至121℃溫升103℃
培養(yǎng)基體積=500×0.7=305L=0.35m³
培養(yǎng)基質(zhì)量=0.35×1040=364㎏
升溫所需熱量=4.02×364×103=1.507×10^5KJ
蒸汽壓力我認(rèn)為你應(yīng)該是打錯(cuò)了，應(yīng)該是0.4MPa，2748.9KJ/Kg
121℃水的熱焓為504.78KJ/Kg
0.4MPa蒸汽的熱焓為2748.9KJ/Kg
焓差2748.9KJ/Kg-504.78KJ/Kg=2244.12KJ/Kg
所需蒸汽質(zhì)量=150700/2244.12=672.41Kg
因?yàn)橛?.2的損失所以蒸汽用量應(yīng)為672.41×1.2=807Kg
又考慮設(shè)計(jì)保險(xiǎn)系數(shù)807×1.1=0.8877噸
所以鍋爐出力為0.8877噸/小時(shí)
2、未說(shuō)明裝料系數(shù)，設(shè)計(jì)時(shí)按較大的算，一般最大裝料系數(shù)0.85，所以培養(yǎng)基體積=0.425m³
通氣量應(yīng)為3×0.425=1.275m³/min，故空壓機(jī)不夠用
二、1、根據(jù)產(chǎn)量要求全年發(fā)酵液體積應(yīng)為20×0.95×1000÷2÷0.5=19000立方
因每日上兩批，年工作日330天，所以不考慮染菌的情況下全年生產(chǎn)330×2=660批
660批用一個(gè)罐完成需工時(shí)660×80=52800小時(shí)
而全年實(shí)際工時(shí)為24×330=7920小時(shí)
所需罐臺(tái)數(shù)=52800÷7920=6.666667≈7臺(tái)
每臺(tái)公稱(chēng)容積=19000÷660÷0.7=41.125m³，取42立方
2、19000m³÷330天×1.1倍÷15倍=4.222m³=總所需樹(shù)脂體積
每根交換柱樹(shù)脂體積=4.222÷4=1.06m³
又交換柱高徑比為4，所以高h(yuǎn)：半徑r=8，即h=8r
因樹(shù)脂裝填系數(shù)為0.6，所以每根柱子體積為1.06÷0.6=1.767m³=3.14×r^2×h=3.14×8r^3
r=（1.767÷3.14÷8）^(1/3)=0.41277m
h=8×0.41277=3.3m
如有不當(dāng)之處歡迎批評(píng)指正，生化來(lái)襲團(tuán)團(tuán)長(zhǎng)為您解答
培養(yǎng)基體積=500×0.7=305L=0.35m³
培養(yǎng)基質(zhì)量=0.35×1040=364㎏
升溫所需熱量=4.02×364×103=1.507×10^5KJ
蒸汽壓力我認(rèn)為你應(yīng)該是打錯(cuò)了，應(yīng)該是0.4MPa，2748.9KJ/Kg
121℃水的熱焓為504.78KJ/Kg
0.4MPa蒸汽的熱焓為2748.9KJ/Kg
焓差2748.9KJ/Kg-504.78KJ/Kg=2244.12KJ/Kg
所需蒸汽質(zhì)量=150700/2244.12=672.41Kg
因?yàn)橛?.2的損失所以蒸汽用量應(yīng)為672.41×1.2=807Kg
又考慮設(shè)計(jì)保險(xiǎn)系數(shù)807×1.1=0.8877噸
所以鍋爐出力為0.8877噸/小時(shí)
2、未說(shuō)明裝料系數(shù)，設(shè)計(jì)時(shí)按較大的算，一般最大裝料系數(shù)0.85，所以培養(yǎng)基體積=0.425m³
通氣量應(yīng)為3×0.425=1.275m³/min，故空壓機(jī)不夠用
二、1、根據(jù)產(chǎn)量要求全年發(fā)酵液體積應(yīng)為20×0.95×1000÷2÷0.5=19000立方
因每日上兩批，年工作日330天，所以不考慮染菌的情況下全年生產(chǎn)330×2=660批
660批用一個(gè)罐完成需工時(shí)660×80=52800小時(shí)
而全年實(shí)際工時(shí)為24×330=7920小時(shí)
所需罐臺(tái)數(shù)=52800÷7920=6.666667≈7臺(tái)
每臺(tái)公稱(chēng)容積=19000÷660÷0.7=41.125m³，取42立方
2、19000m³÷330天×1.1倍÷15倍=4.222m³=總所需樹(shù)脂體積
每根交換柱樹(shù)脂體積=4.222÷4=1.06m³
又交換柱高徑比為4，所以高h(yuǎn)：半徑r=8，即h=8r
因樹(shù)脂裝填系數(shù)為0.6，所以每根柱子體積為1.06÷0.6=1.767m³=3.14×r^2×h=3.14×8r^3
r=（1.767÷3.14÷8）^(1/3)=0.41277m
h=8×0.41277=3.3m
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