2020年(生物科技行业)河南工业大学生物工程设备习题集

2．某丙酮丁醇厂需新建100M丙酮丁醇发酵罐,已计算出主发酵期生物合成热Q1=4×10kj/h,蒸发热损失Q2为Q1的5%,查有关资料可知罐向周围环境散失的热损失Q3=1.2×10kj/h,醪液的比重为ρ=1.082×10kg/M，发酵温度为30℃，冷却水进口温度为20℃，出水温度为25℃，冷却水的平均比热Cp=4.186kj/(kg.℃),罐内采用蛇管冷却,冷却蛇管为水煤管,其规格为53/60(mm),壁厚3.5mm，其导热系数λ=188kj/(M.h.℃),根据生产经验数据可取传热系数α1和α2分别为2700kj/(M.h.℃)和1.45×

10kj/(M.h.℃),另外管壁水垢层的热阻取1/16750M.h.℃/kj,试求发酵罐冷却面积、蛇管总长度和冷却水耗量。

解:1.总的热量Q=4×10-5%×4×10-1.2×10=3.68×10(kJ/h) 2.冷却水耗量W===17600(kg/h) 3.对数平均温度差Δt==7.2(℃) 4.K==

=1931kJ/(M·h·℃) 5.冷却面积F===26.5M

答:..._

3． 设计壹台通风量为50M/min的棉花活性炭空气过滤器，空气压力为

0.4MPa(绝对压力)，已知棉花纤维直径d=16微米，填充系数α=8%，空气线速度为0.1M/sec，若进入空气过滤器的空气含菌量是5000个/M，要求因空气原因引起的倒罐率为0.1%，发酵周期100hr。工作温度为40℃，平均气温为20℃，计算空气过滤器的尺寸(过滤介质厚度和过滤器直径)。

表1纤维直径d=16微米，填充系数α=8%时棉花纤维的K'值 空气流速v(M/sec) k'(1/cm) 解：查表：当v0=0.1M/sec时,K'=0.135 N1=5000×50×60×100=1.5×10 N2=10 ∴

P1=0.1MPaP2=0.4MPa V1=50M/min=0.83M/sec

0.05 0.193 0.10 0.135 0.50 0.1 1.0 0.195 2.0 1.32 3.0 2.55 由气态方程得： （M）

答:该空气过滤器的过滤介质厚度为90.2cm,过滤器直径为1.67M.