廣州大學(xué)生物工程設(shè)備試題(計(jì)算題)

1、計(jì)算題1、 有一發(fā)酵罐，內(nèi)裝培育基50m3，每毫升培育基含有耐熱菌的芽孢2107 121的0.0287-10.0010.001 個(gè)131的溫度下進(jìn)展連消，在131時(shí)的滅菌速度常數(shù)為0.25-0.00即考慮滅菌后剩余0.001所需時(shí)間。解：由題可知，N 50106 2107 11015 (個(gè))0N 0.001(個(gè)Sk 0.0287(s1)1Nt k ln N0 24.1(min)S1N131時(shí)，K=0.25-1，t= N0S 2.76(min)228m3，蛇管傳熱面積30m228，承受低溫水作冷卻介質(zhì)，其進(jìn)口溫度為9，出口溫度為20，冷卻水用量為9.6 m3/hr。試計(jì)算其發(fā)酵熱及傳熱系數(shù)K發(fā)酵

2、液比重 =1000kg/m3，冷卻水比熱c4.18kJ/kg. 解：有題可知，tF=28，t1=9，t2=20(tt )(tt )(t t )tF1F221=12.7m(tt )(tt )lnF1lnF1(tt )=F2(tt )F2Q=qm*c*t2-t1 =9.6*1000*4.18*20-9/3600=122.6kwK=QA*tm=122.6*1000/30*12.7=321.8w/m2. 330m360%，已計(jì)算出主發(fā)酵期生物合成熱Q=4.4105kJ/h，攪拌熱Q=7.210412kJ/h，查有關(guān)資料可知汽化熱Q =11043kJ/h，醪液的比重為 =1.04103kg/ m332，

3、16，出水25，冷卻水的平均比熱Cp=4.186 kJ /kg )， 罐內(nèi)承受豎式蛇管冷卻，蛇管為水煤管，其規(guī)格為 53/60 (mm3.5mm，其導(dǎo)熱系數(shù) =188 Kj/m2.h.)，依據(jù)生產(chǎn)閱歷數(shù)據(jù)可取傳熱系數(shù) 1 和 22.7103kJ/m2.h.和1.45103kJ/m2.h.，另外管壁水垢層的熱阻取 1/16750 m2.h./KJ，試求發(fā)酵罐冷卻面積、豎式蛇管總長(zhǎng)度和冷卻水耗量。解：做題時(shí)所用到的公式A發(fā)酵熱 Q=Q1+Q2-Q3Q=WCp(t2-t1)Q=KA tmA冷卻面積 A= dLL d傳熱總系數(shù)K 值 1K11S1 12對(duì)數(shù)平均溫度差(tt )(tt )tFm1F2 1

4、0.9(oC)tt2.303lg F1解:1.總的熱量ttF2Q=Q1+Q2-Q3 =4.4105+7.2104-1104=5.02105(kJ/h)冷卻水耗量W Q5.02105=1.33104 (kg/h)C(tp2t )4.186(25 16)1對(duì)數(shù)平均溫度差(t t )tF1FmFt 10.9(oC)2.303lg F14.K 值的計(jì)算ttF211S11S111 0.003512700145018816750kJ/(M2 h) 12冷卻面積QA K tQm 5.02 105 193110.9 23.85(M 2)依據(jù)生產(chǎn)實(shí)際狀況取整A=25M2冷卻蛇管總長(zhǎng)度AL=140.17(M)d依

5、據(jù)生產(chǎn)實(shí)際狀況取整L=145M，假設(shè)分為6 組，則每組為24.17M，可將豎式冷卻蛇管總長(zhǎng)度修正為L(zhǎng)=144M，則每組豎式冷卻蛇管總長(zhǎng)度為24M。答:25M2144M 13300 kg/h。420m3氣升式內(nèi)環(huán)流發(fā)酵罐，其裝料系數(shù)為75%，假設(shè)該發(fā)酵罐H/D=8,DE/D=0.8，下封頭體積約為 0.075D3，求該發(fā)酵罐主要尺寸罐高、罐直徑及導(dǎo)流筒直徑；假設(shè)導(dǎo)流筒內(nèi)發(fā)0.25m/s，求該反響器的平均循環(huán)時(shí)間。解：由，H/D=8，De/D=0.8,Vm=0.25m/s總體積V0 D2H 0.15D34= D28D 0.15D3=204所以，D=1.46m所以，H=11.68m，De=1.17m

6、V/V0=0.75，故V=15m3LLVVmVtL LmV=15/(3.14/4)*1.172*0.25=55.84s=0.93minCD2V4Em5、某通風(fēng)發(fā)酵罐內(nèi)徑為3.1m，圓柱局部高度為6.2m，承受標(biāo)準(zhǔn)橢圓封頭，上、下封頭體積2.1m311m3，求：發(fā)酵罐公稱(chēng)容積；裝料系數(shù)。1D2H 2.14=3.14/4*3.12*6.2+2.1=48.87m32V0D2H 0.15D34=3.14/4*3.12*6.2 + 0.15*3.13=51.2m3V/V=11/51.2=0.21L21%6200740/mg，平均發(fā)酵水平為22022/ml895%，提煉總收率為65%，發(fā)酵罐總臺(tái)數(shù)為8臺(tái)既

7、每天放一罐，裝料系數(shù)為75%，年工作日以300天計(jì)。求發(fā)酵罐的公稱(chēng)容積及主要尺寸罐高、罐直徑、攪拌葉直徑取 H/D=2,Di/D=1/3，下封0.075D3解：每年產(chǎn)的鏈霉素總單位數(shù)為 200109740u200109 740106每年所需的發(fā)酵液體積為220220.950.65m3則每個(gè)生產(chǎn)日所需的發(fā)酵液體積為200109 740106220220.950.6530036.31m3888/8=136.31則，每罐的公稱(chēng)體積為00.750 48.41m3502，則有D 3.09m503 1.7取3.1m，則H=2D=6.2m。又503 1.77、過(guò)濾面積為40m2 的板框壓濾機(jī)，操作壓力為2k

8、g/cm2，2 小時(shí)后，得濾液20m3其濾餅為不行壓縮，假設(shè)濾布阻力無(wú)視不計(jì)，問(wèn)：其他條件不變，將過(guò)濾時(shí)間延長(zhǎng)一倍，可得多少濾液量？其它條件不變，將過(guò)濾面積增加一倍，可得多少濾液量？s0.54kg/cm2，2根本過(guò)濾方程式：dq p 1pdr0 x qR r0 x qR0dV 1pFrdr0lR解：濾布阻力無(wú)視不計(jì)，p 2kg/cm，F(xiàn)=40m2，V=20m3 2hrdV 1pFrpFr=rpFpF2d0l Rl0Vur x Vrxu00rx00 FpF2pF2pF2VdV dV2 ur x00ur xK00由題意得，K=321所以1V2 pF2 2402 422K32求得： V 20m321

9、V pF2 2802 2V 40m32K323r rps r 40.5 2r0000所以 1V2 pF2 4402 2 22K232V 20m3840m2，0.5m3的板框壓濾機(jī)，在操作壓力為4kg/cm2，當(dāng)0.5 小時(shí)后，得濾液0.4m3，1 小時(shí)后，得濾液0.65m3。現(xiàn)欲過(guò)濾某一發(fā)酵液2m3，80%，求最終濾渣體積、濾液體積、過(guò)濾時(shí)間及平均濾速。根本過(guò)濾方程式：dq p 1pdr0 x qR r0 x qR0dV 1pFd rlR0915m320BMY60/810-25 板框壓濾機(jī)臺(tái)數(shù)，并求過(guò)濾時(shí)間。假定框內(nèi)填充系數(shù)為0.7518L發(fā)酵液/m2.hr。解：板框數(shù)N F60 45.72

10、AB281081010646所以濾箱體積 V N ABH 460.810.810.025 0.75m3p壓濾機(jī)臺(tái)數(shù)n VF E 5.3K Vp60.75 156018103 610、50m3/min0.4MPa(確定壓力)，棉花纖維直徑 d=16 m，填充系數(shù) = 8%，空氣線速度為 0.1 m/sec，假設(shè)進(jìn)入空氣過(guò)濾器的空氣含菌量是 5000 個(gè)/m3 ， 要求因空氣緣由引起的倒罐率為0.1%，發(fā)酵周期 100 hr。工作溫度為 40，平均氣溫為 20，計(jì)算空氣過(guò)濾器的尺寸(過(guò)濾介質(zhì)厚度和過(guò)濾器直徑)。0.098MPa1 纖維直徑 d=16 m，填充系數(shù) = 8% 時(shí)棉花纖維的K”值空氣流速 v0.050.100.501.02.03.0(m/sec)k” (1/cm)0.1930.1350.10.1951.322.55解：選用直徑d=16 m = 8%，空氣線速度為 0.1 m/sec1查得過(guò)濾常數(shù)K=13.5/m。依據(jù)公式計(jì)算過(guò)濾層厚度lgNKL 2K-/N1：N1=50005060100=1.5109個(gè)過(guò)濾后含菌數(shù)為N2=10-3 個(gè)代