- •Міністерство освіти і науки, молоді та спорту України Національний університет харчових технологій затверджую
- •Процеси і апарати біотехнологІчних виробництв методичні рекомендації
- •Київ нухт 2012
- •1. Загальні відомості
- •Розподіл годин за видами занять
- •2. Цілі навчальної дисципліни
- •3. Зміст навчальної дисципліни та види діяльності студентів
- •3.1. Лекційні заняття
- •Лабораторні заняття
- •3.3 Практичні заняття
- •3.4. Індивідуальні завдання
- •Зміст модулів навчальної дисципліни, їх оцінювання в балах, форми і терміни поточного і модульного контролю
- •3 Семестр 2 чверть; 4 семестр 3 і 4 чверть
- •Підсумковий контроль знань, умінь і навичок студентів
- •6. Критерії оцінювання знань, умінь і навичок студентів на іспиті
- •7. Питання для підготовки до іспиту
- •7.1. Загальні питання
- •7.2. Основи гідравліки
- •7.3. Гідромеханічні процеси
- •7.4. Теплові процеси
- •7.5. Масообміні процеси
- •7.6. Біоінженерні процеси
- •8. Виконання індивідуальних завдань.
- •8.1. Завдання на виконання курсової роботи
- •8.1.1. Варіанти індивідуальних завдань на виконання курсової роботи
- •8.1.2. Варіанти номерів теоретичних запитань для відповідей до виконання курсової роботи
- •8.1.3. Запитання до виконання курсової роботи
- •8.2. Приклад розрахунку ферментера для безперервного гомогенного культивування аеробної культури мікроорганізмів глибинним способом
- •8.2.1. Загальні відомості
- •8.2.2. Методика розрахунку мішалок з механічними перемішуючими пристроями
- •8.2.2.1. Конструкції перемішуючих пристроїв
- •8.2.3. Вибір типу перемішувального пристрою
- •8.2.4. Розрахунок потужності при перемішуванні
- •8.2.5. Визначення якості перемішування
- •8.2.5. Суспендування і гомогенізація
- •8.2.7. Інтенсифікація теплообмінну
- •8.2.8. Інтенсифікація масовіддачі
- •8.2.9. Приклад розрахунку Порядок розрахунку апарата з перемішувальним пристроєм
- •8.3. Завдання до практичних занять у 3-й чверті (денна форма навчання) та завдання на виконання контрольної роботи у V семестрі (заочна форма навчання)
- •1. Основи гідравліки
- •Визначаємо надлишковий тиск на вільну поверхню рідини, Па:
- •Визначення тиску на дно резервуару
- •Визначення тиску на дно резервуара, h:
- •Визначення сили тиску на кришку люка.
- •Визначення тиску на дно резервуара, Па
- •Запишемо рівняння рівноваги:
- •Рівень води в барометричній трубі, м
- •Абсолютний тиск в конденсаторі, Па
- •Визначити втрати напору в трубопроводі, м:
- •Задача 5. Визначити режим руху рідини в трубках і міжтрубному просторі кожухотрубного теплообмінника для нагрівання цукрового розчину водою і накреслити схему теплообмінника.
- •Визначення критерію Рейнольдса при русі цукрового розчину:
- •Визначення режиму руху води в міжтрубному просторі.
- •Рівняння Бернуллі для перерізів I-I (рівень води в криниці) і II-II (центр насоса).
- •Розрахунок гідравлічної характеристики н-q трубопроводу.
- •Визначення робочої точки.
- •Визначення потужності на валу насоса, кВт, під час його роботи на трубопровід:
- •Характеристика насоса
- •2. Гідромеханічні процеси
- •Визначення швидкості осідання частинок.
- •Визначення маси освітленої рідини.
- •Визначення площі поверхні відстійника, м2
- •Визначення діаметра відстійника.
- •Визначення об’єму фільтрату Vф, м3/с
- •Визначення питомої продуктивності фільтра за цикл V, м3/м2
- •Визначення тривалості циклу фільтрування ф, с
- •Визначення необхідної площі поверхні барабанного вакуум-фільтра f, м2
- •Визначення частоти обертання барабана п, об/хв
- •Визначення ступеня занурення барабана в суспензію
- •1. Визначення потужності n, кВт на валу повітродувки при пневматичному перемішуванні визначають з рівняння:
- •2. Визначення кількості повітря, що подається в апарат, м3/с
- •1. Визначення відцентрової сили, яку створює шар суспензії с, кН:
- •2. Визначення фактору розділення Kр
- •5. Визначення опору осаду r, м-1
- •3. Теплові процеси Задача №1
- •Визначаємо загальні витрати охолодної води
- •2. Визначаємо питомі витрати охолодної води:
- •Задача №2
- •1. Визначення діаметра конденсатора.
- •2. Визначення кількості полиць і висоти конденсатора.
- •3. Визначення розмірів барометричної труби.
- •4. Визначення діаметрів патрубків.
- •Задача № 3
- •Теплофізичні властивості рідини, що нагрівається.
- •Розрахунок коефіцієнта тепловіддачі.
- •Задача №4
- •Визначення температурних умов нагріву.
- •Теплове навантаження і кількість нагрітої води.
- •Додатки
- •Теплофізичні властивості води на лінії насичення
- •Теплофізичні характеристики цукрових розчинів
- •9. Література Основна
- •Додаткова
- •Процеси і апарати біотехнологІчних виробництв методичні рекомендації
Визначення критерію Рейнольдса при русі цукрового розчину:
; (5.1)
де d – внутрішній діаметр трубки, м; - густина цукрового розчину, кг/м3; - динамічна в‘язкість цукрового розчину, Пас.
Властивості розчину вибирають з (табл. Д.2) за температурою tр і Б = 20% мас.
При Re 2300 – ламінарний режим; Re > 10000 – турбулентний режим
2300 < Re < 10000 – перехідна зона.
Визначення режиму руху води в міжтрубному просторі.
Критерій Рейнольдса
, (5.1)
де de – еквівалентний діаметр міжтрубного простору.
Фізичні властивості води вибирають з (табл. Д.1) за середньою температурою tв.
Еквівалентний діаметр міжтрубного простору
; (5.2)
де f – площа живого перерізу міжтрубного простору, м2; П – змочений периметр, м.
Площа живого перерізу міжтрубного простору
, (5.3)
де D – внутрішній діаметр корпуса, м; d – зовнішній діаметр трубки, м; n – кількість трубок, шт.
Змочений периметр
. (5.4)
Швидкість руху води в міжтрубному просторі
. (5.5)
Задача 6. Визначити витрати цукрового розчину Q в горизонтальній трубі на якій встановлено водомір Вентурі.
Вихідні дані: діаметр труби , мм; діаметр вузької частини , мм; показ першого п’єзометра , м; показ п’єзометра у звуженому місці , м (табл. 6).
Таблиця 6
Величини, одиниці вимірю-вання |
Передостання цифра шифру |
|||||||||
|
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
d1, мм |
100 |
120 |
110 |
130 |
150 |
140 |
100 |
90 |
105 |
115 |
d2, мм |
40 |
50 |
55 |
60 |
65 |
60 |
50 |
40 |
55 |
45 |
|
Остання цифра шифру |
|||||||||
|
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
h1, м |
1,5 |
1,2 |
1,4 |
1,3 |
1,0 |
1,25 |
1,6 |
1,45 |
1,5 |
1,1 |
h2, м |
0,4 |
0,5 |
0,45 |
0,55 |
0,3 |
0,38 |
0,45 |
0,55 |
0,5 |
0,4 |
Записуємо рівняння Бернуллі для перерізів у місцях підключення п’єзометрів, прийнявши z1=z2 та знехтувавши втратами напору:
(6.1)
звідки ; (6.2)
Оскільки ; ; ;
Після підставлення і і ураховуючи і , матимемо:
, (6.3)
тоді (6.4)
Задача 7. Визначити висоту h встановлення центру насоса над рівнем води в криниці.
Вихідні дані: подача насоса Q, м3/с; діаметр всмоктувальної труби d, м; розрідження , яке створює насос, кПа (табл.7).
Таблиця 7
Величини, одиниці вимірю-вання |
Передостання цифра шифру |
|||||||||
|
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
Q, м3/c |
0,06 |
0,045 |
0,05 |
0,055 |
0,062 |
0,058 |
0,059 |
0,068 |
0,07 |
0,071 |
|
Остання цифра шифру |
|||||||||
|
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
d, м |
0,2 |
0,18 |
0,24 |
0,21 |
0,19 |
0,23 |
0,18 |
0,16 |
0,24 |
0,25 |
Pвак, кПа |
65,0 |
68,5 |
64,0 |
64,3 |
67,1 |
68,0 |
64,9 |
65,5 |
66,2 |
67,5 |