Араластырғыш құрылғысының типі

ҚАЗАҚСТАН РЕСПУБЛИКАСЫНЫҢ
БІЛІМ ЖӘНЕ ҒЫЛЫМ МИНИСТІРЛІГІ

СЕМЕЙ қаласының ШӘКӘРІМ атындағы
МЕМЛЕКЕТТІК УНИВЕРСИТЕТІ

"ТАМАҚ ӨНДІРІСІНІҢ МАШИНАЛАРЫ МЕН АППАРАТТАРЫ" кафедрасы

БИОТЕХНОЛОГИЯЛЫҚ ЖАБДЫҚТАР
пәнінен білім алушылардың өздік жұмысына (БӨЖ) арналған
әдістемелік нұсқау

Семей
2014
МЕХАНИКАЛЫҚ АРАЛАСТЫРҒЫШЫ ЖӘНЕ БАРБОТЕРІ БАР ФЕРМЕНТАТОРДЫ ЕСЕПТЕУ

Ферментаторды жобалауға арналған бастапқы берілгендері

1. Культивациялау кезінде микроорганизмдердің оттегі ауаны сіңіруінің меншікті жылдамдығы (массаалмасудың оттегі бойынша меншікті жылдамдығы):
qVC= = 1,0·10-3 кг(м3·с)

мұнда М-оттегі массасы; кг
VР – сұйық фаза мөлшері;
τ – процесс ұзақтығы;с

2. Культивациялау кезінде микроорганизмдердің жылу бөлінуінің меншікті жыдамдығы:

qVt = 15 кВтм3

3. Ферментатордың жалпы көлемі; ішкі диаметрі (МЕСТ 20680-75 бойынша) нұсқа (1-кесте) бойынша алынады.

1-кесте. Бастапқы берілгендері
Нұсқа
Көлемі, м3

Аппараттың ішкі диаметрі, мм
Жетектің қуаты, кВт
Жетектің айналу жиілігінің диапазоны айнмин
Араластырғыштың рұқсат етілген айналу жиілігі,
айнмин
1
1,25
1000
1200
1,5 – 15
12,5 - 750
250
2
1,6
1000
1200
1,5 – 15
12,5 - 750
250
3
2
1200
1400
1,5 -18,5
10 - 750
250
4
2,5
1200
1400
1,5 – 22
10 - 750
250
5
3,2
1200
1600
1,5 – 22
10 - 750
250
6
4
1400
1600
1,5 – 30
10 - 750
250
7
5
1400
1800
1,5 – 30
8 - 500
200
8
6,3
1600
1800
1,5 – 37
8 - 500
200
9
8
1600
2000
1,5 – 45
8 - 500
200
10
10
1800
2200
1,5 – 45
8 - 500
200
11
12,5
1800
2400
1,5 – 55
8 - 500
200
12
16
2000
2400
2800
3,0 – 55
8 - 500
200
13
20
2200
2600
3000
3,0 – 75
6 - 500
200
14
25
2400
2800
3200
3,0 – 90
5 - 400
200
15
32
2600
3000
3400
3,5 – 90
5 - 400
200
16
40
2800
3200
3600
3,5 – 90
5 - 400
200
17
50
3000
3400
4000
7,5 – 110
5 - 320
200
18
63
3600
4000
4500
7,5 – 132
5 - 250
200
19
80
3200
3600
4000
4500
5000
11 – 132
5 - 250
200
20
100
-
3600
4000
4500
5000
11 – 132
5 - 200
200

Жетектің айналу жиілігі және қуаты кестеде көрсетілген шамада табылуы керек.

4. Ферментатордың толтыру коэффициенті φ=0,5

5. Аппаратқа келіп түсетін ауаның (газдың) шығыны

Стабников бойынша Wг = 0,1 м3с
Калунянс бойынша Wг = 60 – 120 м3(сағ·м3) немесе 0,0166 – 0,033 м3(с·м3)

6. Культуралды ортаның температурасы

t= 35 0С;

7. Ерітілген оттегі ауаның ағынды концентрациясы (С)

С = 0,1СР;

мұнда СР - культуралды сұйықтықтың оттегі ауамен қанығу концентрациясы немесе сұйық – ауа жүйесі үшін фазада ауаның тепе-теңдік концентрациясы.
Тұрақты температура кезінде ол ауадағы оттегінің массалы концентрациясына және жүйедегі жалпы қысымға байланысты.

8. 350С температура кезінде культуралды сұйықтың жылуфизикалық параметрлері:
а) тығыздығы ρ = 994 кгм3
б) динамикалық тұтқырлығы μ = 727,15∙106 Н∙секм2
в) жылусыйымдылығы с = 4199Джкг∙град.
г) жылу өткізгіштік коэффициенті λ = 0,599
д) Прандтль саны Рг = 4,9

9. Жылуалмасу шарттары:

Микроорганизмдердің өмір сүру нәтижесінде биохимиялық реакциялар әсерінен жылу бөлінеді. Жылуды әкету үшін серіппе қалқасы бар жейделі жылу алмастыратын бетін немесе кейбір жағдайларда ирек түтікті жылу алмастырғыш орнату керек:

Қазіргі жағдайда жейделі бет орнатуды қарастырамыз:
серіппе адымы 0,25 м;
серіппе биіктігі 0,25 м;
Яғни серіппе каналының қимасы 0,25 х 0,03 м.

10. Суытатын су температурасы
а) бастапқы tН = 15 0С
б) соңғы tК = 25 0С
в) орташа tСР = (15 + 25)2 = 20 0С.

1-сурет. Ферментатор өлшемдерін есептеуге арналған сұлба

Аппараттың құрастырма есебі және араластырғышты таңдау

Ферментаторда микрооргүанизмдерді культивациялау кезінде аппаратқа ауаны белгілі бір мөлшері келіп түседі.
Нәтижесінде аппаратта:
газ-сұйықтық жүйесінің көлемі аэрацияланбайтын сұйық көлемін ұлғайтады (аппараттың үстіңгі бөлігінде көбікке арналған орын бар, көбік көбікбесқышпен өшіріледі).
Аппараттың жұмысшы көлемі (аэрацияланбаған көлем, яғни ауамен қанықпаған культуралды сұйықтың көлемі) ферментатордың жалпы көлемі мен оны толтыру коэффициентімен анықталады.

Мысалы 10-нұсқа үшін жалпы көлем
V = 10,0 м3
тең болғанда
Жұмысшы көлемі

Мұндағы φ - ферментатордың толтыру коэффициенті.
Аппараттың ішкі диаметрі 1 кестеден жалпы көлем бойынша алынады, мысалы 10-нұсқа үшін

Dіш = 1800 мм, немесе 2200 мм.
Dіш = 1800 мм қабылдаймыз
Осыдан ішкі диаметр бойынша ферментатордың қима ауданын анықтаймыз:
F = 0,785·D2іш ,м2

F= 0,785·1,82 = 2,54 м2

Түпті эллипсті бөлігінің биіктігі:

hэл = 0,25 Dіш

hэл =0,25·1,8 = 0,45 м

Түптің радиусы мына қатынас бойынша таңдалынады:

r =(0,5 – 0,625)Dіш;

r = (0,9 – 1,125 м)

Екі эллипс түбінің көлемі:

Мұндағы, m – түп радиусының (r ) оның биіктігіне (hэл) қатынасы, қатынасы m = rhэл1,0 болуы керек есептеу кезінде m= 2,0; 2,5 мәндерді қабылдауға болады

Ферментатордың цилиндрлік бөлігінің көлемі толық көлемі және екі түбінің араларындағы айырмаға тең:

Vц = V – 2Vтүб м2

Vц = 10,0 – 1,695 = 8,3 м3

Ферментатордың цилиндрлі бөлігінің биіктігі:

Нц = Vц F м

Нц = 8,32,54 = 3,267 м

Мұндағы: F-ферментатор ауданы, м2
Ферментатордың жалпы биіктігі:

Нжал = Нц + 2(hэл + h) ,м

Нц = 3,267 +2·0,45 +2·0,01 = 4,188 м

Мұндағы: h – бұл биіктік мөлшерімен, м
ферментатор қабырғасының h ≥2S еселенген қабатына тең болуы керек; қабырға қалыңдығын 10мм-ге тең деп алуға болады.

Ферментатордың механикалық араластырғышының есебі

А) Оттегінің масса беруін күшейту.
Араластыратын құрылғы талап етілетін масса беруді қамтамасыз етуі керек.
Оның параметрлері осы үшін қажетті араластыру қуатына байланысты.
Меншікті қуат NV,
-масса беру оттегі бойынша қарқындылығын қамтамасыз ету үшін қажетті,
-масса беру теңдігімен анықтауға болады.
Бірақ алдын-ала мыналарды анықтау керек:
масса берудің көлемдік коэффициенті КV;
қатысты газ құрамды φ.
Бұл параметрлерді анықтау үшін алдын –ала есептеулерді жүргізу қажет.
1. Ауаның аппараттан шығу кезіндегі жалпы қысымы атмосфера қысымына тең деп алынуы мүмкін:

Рк = 1,01·105 Па

2. Толтыру коэффициенті болғандағы аппарат ішіндегі сұйық биіктігі:

Нж = 4,18·0,5 = 2,09 м

Мұндағы: На – аппарат биіктігі, м;
3. Сұйықтың осы биіктігінде ауаның кіру кезіндегі қысымы:
Рабс = Рк + ρж·gHж , Па

Рабс = 1,01·105 + 994·9,81·2,09 = 1,21·105 Па

4. Атмосфера ауасының оттегісінің массалы мөлшері ауадағы оттегінің пайызды құрамына байланысты және мынаған тең:
ун = 0,232;

5. Ферментатордан шығу кезінде ауаудағы оттегі концентрациясы аз болады; себебі оттегі сұйықтықта жылдамдықпен абсорбцияланады:

Оттегінің сорбциялануының жылдамдығы бастапқы мәліметтерде берілген меншікті жылдамдық бойынша табылады.

Онда ферментатордан шығарылатын өңделген ауадағы оттегінің массалық үлесін мына теңдікпен есептейміз:

мұнда Wг = 0,1 м3с - аппаратқа келетін ауаның шығымы;
ρВ = 0,127 кгм3 – температура 30-350С болғандағы ауа тығыздығы.
qVC = 1,0·10-3 кг(м3·с) – Оттегі бойынша масса берудің меншікті жылдамдығы;
VР = 5,0 м3 – ферментатордың жұмысшы көлемі.
10-нұсқа үшін:

6. у және Р-ң табылған мәндері бойынша аппараттан шығатын және кіретін оттегінің тепе-теңдік концентрациясы есептелінеді:

мұнда ρж = 994– культуральді сұйықтың тығыздығы, кгм3;
МГ – газдың (оттегі) молекулярлы массасы, МГ =32
Мж – сұйықтың молекулярлы масса, Мж =18;
Рк – аппараттан шығатын ауаның соңғы қысымы, атмосфералық қысымға тең, Рк =1,01·105 Па;
Рн – ауаның бастапқы қысымы, Па;
ун – атмосфералық ауадағы оттегінің массалық үлесі, ун = 0,232;
ук – ферментатордағы ауаны әкетуге арналған оттегінің массалық үлесі;
mрх– ауадағы оттегінің парциальды қысымы мен оның сұйық күйдегі концентрацияларының арасындағы бекітетін байланысты, фазалық константа теңесуі, mрх=5,13·105 Па

7. Ерітілген ауаның ағынды концентрациясын анықтаймыз.
Жобалауға арналған бастапқы берілгендер бойынша:

С = 0,1СР;

;
10-нұсқа үшін оттегінің ағымдағы концентрациясы:

8. Енді оттегі концентрациясының кіші және үлкен айырымын анықтыуға болады.
Концентрацияның үлкен айырымы:

Концентрацияның кіші айырымы:

9. Оттегі ауада аз еритін газдарға жатады. Сондықтан оттегі абсорбциясы кезінде тепе-теңдік сызығы графикалық түрде түзу сызық болып көрсетіледі.
Концентрацияның орташа айырымы келесіедей есептелінуі мүмкін:
орташа арифметикалық ()
орташа логарифмдік ()
Орташа арифметикалық айырым былай анықталады:

ал логарифмдік:

10-нұсқа үшін ΔССР орташа алгоритм бойынша есептеуге болады:

10. Масса берудің жалпы теңдігі негізінде толық араластыру кезіндегі масса берудің жалпы коэффициентін анықтаймыз:

.

11. Ферментатордың көлденең қимасына қатысты келтірілген ауа жылдамдығы:

12. Ферментатор көлемінде газ көпіршіктерінің еркін көтерілу жылдамдығы:
wo = 0,25 мс

Ферментатор көлемінің 1 м3 –на келетін араластырудың меншікті қуаты
NV = 5,0 кВтм3

13. Сұйықта газдың қатысты құрамын анықтаймыз, яғни, дисперсті фаза (φ) құрамын Кольдербанк теңдігі бойынша анықтаймыз:

=

φ = 0,394φ0,5 + 0,05
14. Микроорганизмдерді культивациялау үшін газ-сұйықтық жүйесінде масса алмасуды жүзеге асыру кезінде, бір мезгілде араластыратын турбиналы араластырғышпен масса берудің теңдігі келесі түрде беріледі:

Бұл теңдікті қуатқа қатысты есептей отыра мынаны аламыз:

Алынған мән есептеу кезінде алдын-ала қабылданған мәннен айырмашылығы аз болғандықтан келесі нақтылаудың қажеті жоқ.

БӨЖ 2. Араластыру құрылғысының есебі

Биотехнологияда микроорганизмдерді культивациялау кезінде әдетте ауадан культуральды сұйықтың қанығу мәселесі шешіледі және механикалық араластыру құрылғысынан құрастырылған араластыру қолданылады.

2-сурет. Стандартты өлшемді сұйыққа арналған
турбиналы араластырғыштың сұлбасы

Механикалық араластыратын құрылғының жұмыс параметрлері мен құрығысын таңдау көптеген параметрлерге байланысты. Олардың ең негізгілері
құрылғы оңайлығы, шыдамды, сенімді болуы;
ортаның тұтқырлығы, араластырғыштың жүрдектілігі және т.б.
араластыруға кететін қуатын аз болуы
есепке алу керек. Соңғы негізгісі басқалардың ішінен ең елеулісі болып табылады.

Практика көрсеткендей биотехнологияда ферментаторларда турбиналы; бұрандалы (немесе пропеллерлі), қалақты және т.б. араластырғыштар қолданылады.
Барлық осы араластырғыштарға араластыруға арналған қуатты есептеудің бірдей әдістемесі қолданылады.
Стандартты өлшемдері бар аппараттарға (2-кесте) арналған қуат Эйлер критериіне байланысты анықталады:

N = f(Euм)

2-кесте. Араластырғыштардың стандартты өлшемдерін анықтау

Араластырғыштардың стандартты өлшемдері немесе олардың қатынасы

Белгіленуі және мәндері
аппарат диаметрі
араластырғыш диаметрі

сұйық денгейінің биіктігі
араластырғыш диаметрі

турбина ұзындығы
араластырғыш диаметрі

араластырғыш қалақтарының ені
араластырғыш диаметрі

ярустар арасының қашықтығы
араластырғыш диаметрі

шағылдырғыш қалқасыныңені араластырғыш диаметріне қатынасы

аппарат диаметрі
сұйық денгейінің биіктігі

шағылдырғыш қалқасының ені
bо немесе В=0,1D
Түбінен араластырғышқа дейін арасы
y немесе h
араластырғыш қалақтарының ені
S

Эйлер критериінде қуаттың ізделінетін шамасы бар, бұл оның есептелуіне мүмкіндік береді.

N=EuM·ρn3d5

Эйлер критериі критериалдық теңдік бойынша анықталады:

Фруд критериінің әсері ReM300 кезінде шағылдырғыштық қасиеті жоқ араластырғышта болғанда ғана білінеді.
Шағылдырғыштық қалқалар сұйық бетінде тереңдетулердің пайда болуынан сақтайды. Ереже бойынша ферментаторда шағылдырғыштық қалқалар ғана емес, сонымен қатар ирек түтікті және т.б. жылу алмастырғыштар; сатылар және с.с. қолданылады.
Осыған байланысты ақырғы тәуелділік жеңілдетіледі:

Егер аппарат құрылғысы жоғарыда келтірілген стандартты өлшемдерден ауытқыса, онда есептелінетін критериалды теңдікке түзетулер енгізіледі:
Еuм = Euмo·ψм

Бұл теңдіктің түзету коэффициенті :
ψм = ψD·ψН·ψh·ψb·ψB ψS·ψl·ψп·ψл

мұнда
; ; ; ;

; ; -
мұндағы теңдіктен кейінгі көрсетілген шамалар – жеке түзету көбейткіштер.

Симплекстер қатынасы сәйкес параметрлер мен алмастырылуы мүмкін.
или и т.д.

Сұйықтық-газ жүйесін араластыру кезінде қуатты мына түрдегі теңдеумен анықтайды:

Мұндағы, NЖ-Г – сұйық-газ жүйесін араластыру кезіндегі қуат;
NЖ – сол араластырғышпен тұтас сұйықты араластырғандағы қуат;Вт
WГ – ауа шығыны
n –араластырғыштың айналу жиілігі, айнмин
dМ – араластырғыш диаметрі,м

Араластырғышы бар аппараттар үшін теңдік келесі түрге келтіріледі:

NЖ = EuM·ρn3d5 екенін ескере отырып теңдікті келесідей түрлендіреміз:

Араластырғыш түрін таңдаймыз:
10 нұсқа үшін: айналу жиілігі-4,2 с; 03 типті -6 қалағы және келесі параметрлері бар ашық турбиналы арластырғыш:
симплекстер ;
шағылдырғыштық қалқалар саны– 4;
Егер Рейнольдс критериі 10-нен көп болса онда график бойынша (Павлов К.Ф. және т.б.) қуат критериі Eu=6. Демек,
Араластырғыш диаметрі:

Алынған араластырғыш диаметрін стандарттық қатар бойынша теңестіреміз (3-кесте).

3-кесте. Араластырғыш түрлері
Араластырғыш құрылғысының типі

Араластырғыш диаметрі, мм
ГD

1. Үшқалақты
(қалақтарының көлбеу бұрышы 240)
80, 100, 125, 180, 200, 220, 250, 280, 320, 360, 400, 450,
500, 560, 630, 710, 800, 900, 1000, 1120, 1250, 1400, 1600, 1800, 2000, 2240, 2500
2 – 6
02. Пропеллерлі (винтті)
80, 100, 125, 180, 200, 220, 250, 280, 320, 360, 400, 450,
500, 560, 630, 710, 800, 900, 1000, 1120, 1250, 1400, 1600, 1800, 2000, 2240, 2500
2 – 6
03. Ашық турбиналы
80, 100, 125, 180, 200, 220, 250, 280, 320, 360, 400, 450,
500, 560, 630, 710, 800, 900, 1000, 1120, 1250, 1400, 1600, 1800, 2000, 2240, 2500
2 – 6
04. Жабық турбиналы
80, 100, 125, 180, 200, 220, 250, 280, 320, 360, 400, 450,
500, 560, 630, 710, 800, 900, 1000, 1120, 1250, 1400, 1600, 1800, 2000, 2240, 2500
2 – 6
05. Алты қалақты

80, 100, 125, 180, 200, 220, 250, 280, 320, 360, 400, 450,
500, 560, 630, 710, 800, 900, 1000, 1120, 1250, 1400, 1600, 1800, 2000, 2240, 2500
2 – 6
06. Клетті

80, 100, 125, 180, 200, 220, 250, 280, 320, 360, 400, 450,
500, 560, 630, 710, 800, 900, 1000, 1120, 1250, 1400, 1600, 1800, 2000, 2240, 2500
2 – 6
07. Қалақшалы
80, 100, 125, 180, 200, 220, 250, 280, 320, 360, 400, 450,
500, 560, 630, 710, 800, 900, 1000, 1120, 1250, 1400, 1600, 1800, 2000, 2240, 2500, 2800, 3150, 2800, 3150, 3550
1,4 – 4

3-сурет. Араластырғыш түрлері:
а – Үшқалақты (тип 01); б) винтті (тип 02); в – турбиналы (тип 03); г – жабық турбиналы (тип 04); д) – алтықалақты (тип 05); е) – клетті (тип 06); ж – қалақты (тип 07); з) – қаңқалы (тип 10)

Бұл кестенің жуық мәні бойынша араластырғыш диаметрі 0,8м. Араластырғыштың қалған мөлшері араластыру құрылғысының кестеде (4-кесте) берілген қалған мәндері бойынша анықталады.

4-кесте. Араластырғыш өлшемдері

dM, мм
Араластырғыш құрылғысының типіне байланысты араластырғыш өлшемдері

b, мм
Н, мм
Н1, мм
d, мм
S, мм

01- 05

06
06
01, 05
03, 04, 06
07
01 – 05
06
07
80
16
12
120
18
18
-
3
4
-
100
20
15
150
18
18
-
3
4
-
125
25
18
180
18
18
18
3
4
3
160
32
24
240
18
18
18
3
4
4
180
36
28
270
25
25
18
4
6
4
200
40
30
300
25
25
18
4
6
4
220
44
34
330
25
25
25
4
6
6
250
50
38
380
45
45
25
4
6
6
280
56
42
420
45
45
25
4
6
6
320
64
48
480
45
45
25
4
6
6
360
72
54
540
45
45
25
6
6
8
400
80
60
600
45
45
25
6
6
8
450
90
68
680
45
45
32
6
6
8
500
100
75
750
45
60
32
6
6
8
560
112
84
840
45
60
32
8
8
10
630
126
95
950
60
60
32
8
8
10
710
142
105
1050
60
80
45
8
8
10
800
160
120
1200
60
80
45
8
8
10
900
180
135
1350
60
80
45
10
8
12
1000
200
150
1500
80
90
45
10
8
12
1120
224
170
1700
80
90
60
10
8
12
1250
250
190
1900
80
100
60
12
8
12
1320
264
-
-
90
100
-
12
-
-
1400
280
-
-
90
100
80
12
-
14

Ары қарай есептеу үшін келесілерді нақтылау керек:
газ-сұйықтық жүйесінің N. араластыру қуатын;
аэрацияланбаған сұйықтың N араластырғыш қуатын.

Бірақ алдын-ала Eu мәнін нақтылау керек , себебі жобаланатын араластырғыш стандартты араластырғыштан Г Г Г параметрлері бойынша есептелінеді.

Сондықтан жоғарыда келтірілген теңдік бойынша:
Еuм = Euмo·ψм = Euмo·ψD·ψH·ψB =

Мұндағы геометриялық ұқсастық симплекстері мынаған тең:

ГD =DdM=1,80,8=2,25

ГH =HdM=2,090,8=2,62

ГB =BdM= 0,1DdM = 0,225

Зерттелген араластырғыш үшін Рейнольдс критериі:

Рейнольдс бұл мәнінде Эйлер критериі 6-ға тең болады ( график бойынша ).
Жобаланатын араластырғыш үшін

кедергі коэффициентін анықтай отырып, араластырғыш параметрлеріне (ГD=2,25; = 0,16 м) жүгініп, егер аппарата бір араластырғыш (м = 1), төрт шағылдырғыш қалқасы (п = 4) болса қосымша параметрі :

мәні бойынша график көмегімен Км=0,14 параметрін анықтаймыз және Еuм есептейміз:

Бұл мәнді келесі есептеулерге қабылдаймыз
Газсұйықты жүйені араластыру қуатын анықтаймыз:

аэрациялау жоқ кезінде араластыру қуаты:

осыдан, газ-сұйықты жүйенің меншікті араластыру қуаты

берілгеннен () көп және жобаланған араластырғыш қажетті массаалмасу жылдамдығын қамтиды.
мәні бойынша араластырғыш құрылғысына жетек таңдаймыз.
Теңдеу бойынша табылған араластырғыш білігінің есептік қуаты, қуатынан айтарлықтай айырмашылығы жоқ, осыдан тұтқырлығы аз ортаны араластыру кезінде А1 = 1, ал көмекші құрылғының әсерімен қуатты есептемеуге болады. Төмендеткіштің ПӘК есепке алып электроқозғалтқыш жетегінің номинальді қуаты

Каталог бойынша тік жетек пен элетроқозғалтқыш таңдаймыз.

Жылулық есебі

Микроорганизмдерді культивациялау кезінде процестің қажетті температурасын (t = 35° С) ұстау үшін биохимиялық процестің жылуын ғана емес сонымен қатар меншікті қуатпен NV=5,84 кВтм3араластыру кезінде механикалық энергияның диссипациясы нәтижесінде туындайтын жылуды шығару керек. Сұйықтың VP = 5 м3 мөлшерінде суыту бетінің жылулық жүктемесі:

Суытатын судың жоғарыда қабылданған параметрлері бойынша орташа температурлы арын:

Суыту бетін есептеу үшін жылуберу коэффициентін табу қажет:

мұнда алмастырылатын сұйықтан аппарат қабырғасына жылу беру коэффициенті, Вт(м2К);
— аппарат қабырғасынан салқындататын суға жылу беру коэффициенті, Вт(м2К);
— аппарат қабырғасының қалыңдығы; = 0,01 м;
— қабырғаның жылуөткізгіштігі, 12Х18Н10Т маркалы тот баспайтын болат үшін = 17,5 Вт(м-К).
есебін теңдігі бойынша (№2 әдебиет) жүргіземіз. Зерттелген типті құрылғының ГD и Гн бойынша жобаланатын аппараттың ауытқуын есепке аламыз ( Гв әсерін ескермейміз):

Nu мәні бойынша:

Есептеу кезінде қабырға температурасы араластыратын ортамен суытатын су арасындағы орташа температурасы бойынша шартты түрде қабылданады (tст = 27°С).
Суытатын су тік бұрышты қима бойынша серіппелі каналмен ағады (nсп × Ьсп = 0,25 м×0,03 м), оның ауданы , f= 0,0075 м2 ал эквивалентті диаметрі:

Суытатын су шығыны, жылу балансының теңдеуі бойынша анықталады:

Каналдағы су ағымының жылдамдығы:

Бұндай жылдамдық кезіндегі Рейнольдс критериі:

режим турбулентті, ал есебі үшін критериалды теңдікті қолдануға болады:

мұндағы - канал ұзындығының жылу беру коэффициентін ескеретін түзетуші коэффициенті, дегенмен біздің жағдайда каналдың ұзындығы каналдың эквивалентті диаметріне қатынасы 50 көп, каналдың ұзындығының әсерін есепке аламыз: =1;
Х-серіппе қисықтығын ескеретін коэффициенті:

деп қабылдап, Нуссельт критериін анықтаймыз:

коэффициентті:

Жылу беру коэффициенті:

Беттің ластануын ескере отырып ;
Жылу беру коэффициентін анықтаймыз:

Суыту беті:

Суыту бетінің биіктігі

Судың беті яғни аппараттың бүйір бетінде жұмысшы зонасында орналасады. Алынған нәтижелер бойынша аппарат жобаланады.

4 –сурет. Механикалық араластырғышы бар және барботері бар ферментатор
1 – араластырғыш құрылғысының жетегі; 2 – жалғауыш; 3 – білік тығыздағышы; 4 – тұрық; 5 – аппарат тұрығы; 6 – араластырғыш араластырғыш құрылғының білігі; 7 – шағылыстырғыш қалқасы; 8 – араластырғыш; 9 – барботер; 10 – білік ұщының тірегі.

Қолданылатын әдебиеттер тізімі
1. Калунянц Г.А., Голгер Л.И., Балашов В.Е. Оборудование микробиологических производств. М.: Агропромиздат, 1987, 398 с.
2. Проектирование процессов и аппаратов пищевых производств. Под ред. В.Н. Стабникова – Киев.: Высшая школа, 1982, 199 с.
3. Карпов А.М., Саруханов А.В. Теплофизические и физико-химические характеристики продуктов микробиологического синтеза: Справочник, М.: Агропромиздат, 1987, 20 с.
3. Грачева И.М. Технология ферментных препаратов. М.: Агропромиздат, 1987, 25 с.
4. Некрутман С.В., Кирпичников В.П., Леенсон Г.Х. Справочник механика предприятий общественного питания. М.: Экономика, 1978, 223 с.
5. Аппараты с механическими перемешивающими устройствами вертикальные. Типы и основные параметры. ГОСТ 20680—7э.
6. Аппараты с механическими перемешивающими устройствами вертикальные. Метод расчета. РТМ 26—01—90—76.
7. Мешалки Типы, параметры, конструкция и основные размеры. ОСТ 26—01—1245