Projekt nr 4 Schemat obliczeń

PROJEKT NR 4
1 Dane projektowe Nr 36
1.1	Objętość płynu do przetłoczenia	V	m^3	37
1.2	Czas napełniania zbiornika	τ	min	60
1.3	Przewyższenie króćca wlotowego do fermentora	H	M	4
1.4	Temperatura pożywki w mieszalniku M-1	tm	^oC	30
1.5	Temperatura sterylizacji	ts	^oC	133
1.6	Początkowa liczba drobnoustrojów w podłożu	No	jedn/m^2	1,00E+13
1.7	Pożądany stopień wyjałowienia	Nk	jedn/m^3	1,00E-06
1.8	Energia aktywacji drobnoustrojów	E	J/mol	2,730E+05
1.9	Czynnik przedwykładniczy w r-niu Arrheniusa	k0	1/s	1,320E+36
1.10	Powierzchnie wymiany ciepła 1 płyty	Ap	m^2	0,367
1.11	Przekrój poprzeczny powierzchni międzypłytowej	F	m^2	1,45E-03
1.12	Średnica zastępcza kanału wymiennika ciepła	de	m	8,60E-03
1.13	Zastępcza długość kanału w wymienniku	Ie	m	1,15
1.14	Współczynnik przenikania ciepła w wymienniku WC-3	kWC3	kW/m^2K	3,9
1.15	Współczynnik przenikania ciepła w wymienniku WC-4	kWC4	kW/m^2K	2,18
1.16	Temperatura w mieszalniku i rurociągach przesyłowych	t	^oC	30

Projekt nr 4 Schemat obliczeń

2. Obliczenia
2.1	Objętościowe natężenie napełnienia zbiornika	Qp	m^3/s	1,028E-2
		Qp	m^3/h	37
		Qp	l/min	6,167E+2
		Qp	l/h	3,7E+4
2.2	Masowe natężenie przepływu produktu	W	kg/s	10,24
3. Wymiary zbiornika
3.1	Średnica zbiornika	Dzb	m	3,431
3.2	Wysokość cz. cylindrycznej	Hzc	m	3,431
3.3	Wysokość cz. stożkowej	Hzs	m	1,715
3.4	Wysokość cz. roboczej	Hz	m	5,146
3.5	Wysokość całkowita zbiornika	Hc	m	6,175
4. Obliczenia mocy silnika napędzającego mieszadła propelerowego (śrubowego)
4.1	Proporcje wymiarów mieszadła (Dzb/dm =3÷5)	Dzb/dm		4
4.2	Średnica mieszadła (przyjęta)	dm	m	0,8577
4.3	Obroty mieszadła (n=3÷5 obr/s)	n	obr/s	4
4.4	Współczynnik A=1,5÷2	A		1,75
4.5	Moc mieszadła	Nm	kW	19,16
4.6	Moc silnika (napędu) -50% więcej od Nm	Nnap	kW	28,74
5. Średnice i prędkości cieczy w rurociągach
5.1	Założona prędkość liniowa płynu w ruroc. tłocznym	ut'	m/s	2,25
5.1	Średnica ruroc. tłocznego obliczona	dt'	m	7,627E-2
5.1	Dobrana śr. ruroc. tłoczn. z Kalend. Chem. str. 497 TI.cz.II	dt	m	8E-2
5.1	Rzeczywista prędkość liniowa płynu w przew. tłocznym	ut	m/s	2,045
5.1	Założona prędkość liniowa płynu w ruroc. ssawnym	us'	m/s	0,75
5.1	Średnica ruroc. ssawnego obliczona	ds'	m	0,1321
5.1	Dobrana śr. ruroc. ssawnego z Kalend. Chem. str. 497 TI.cz.II	ds	m	0,125
5.1	Krzewista prędkość liniowa płynu w przew. ssawnym	us	m/s	0,8377

Projekt nr 4 Schemat obliczeń

6. Obliczenie gabarytów przytrzymywacza
6.1	Temperatura sterylizacji	ts	^oC	133
6.2	Początkowy stopień zakażenia podłoża	No	jedn/m^3	1,00E+13
6.3	Pożądany stopień wyjałowienia	Nk	jedn/m^3	1,00E-06
6.4	Energia aktywacji drobnoustrojów	E	kJ/mol	2,730E+05
6.5	Czynnik przedwykładniczy w r-niu Arrheniusa	k0	1/s	1,320E+36
6.6	Stała szybkości reakcji dezaktywacji drobnoustrojów	k	1/s	10,21
6.7	Czas przebywania w przytrzymywaczu	τs	s	4,285
6.8	Długość przytrzymywacza	L	m	8,763
7. Obliczenie spadku ciśnienia na przytrzymywaczu -rurociąg R-3
7.1	Temperatura przytrzymywacza = ts	ts	^oC	133
7.2	Gęstość	ρ	kg/m^3	9,326E+2
7.3	Lepkość dynamiczna	η	Ns/m^2	2,086E-4
7.4	Ilość łuków 180^o	ηł		4
7.5	Opór lokalny łuku 180^o	ξł		0,2689
7.6	Liczba Reynoldsa	Re		7,314E+5
7.7	Współczynnik oporów tarcia	λ		1,221E-2
7.8	Spadek ciśnienia na przytrzymywaczu	Δpp	Pa	4,706E+3
8. Wymiennik ciepła WC-3
	Dane do obliczeń i własności fizykochemiczne
8.1	Temperatura wlotowa podłoża do wymiennika WC-3	tm	^oC	30
8.2	Temperatura sterylizacji	tm	^oC	133
8.3	Temperatura pary grzejnej tp=ts+5^oC	tp	^oC	138
8.4	Temperatura średnia podłoża w wymienniku WC-3	tśr1	^oC	81,5
8.5	Ciepło właściwe w temp. średniej	cśr1	kJ/kgK	4,214
8.6	Gęstość w temp. średniej	ρWC3	kg/m^3	9,709E+2
8.7	Lepkość dynamiczna w temp. średniej	ηWC3	Ns/m^2	3,449E-4
8.8	Współczynnik przenikania ciepła w wymienniku WC-3	kWC3	kW/m^2K	3,9
	Obliczenie wymiennika WC-3
8.9	Zapotrzebowanie ciepła w wymienniku WC-3	QWC3	kW	4,440E+3
	Średnia logarytmiczna różnica temperatur
8.10	Różnica na wlocie	ΔTa1=tp-tm	[^oC]	108
8.11	Różnica na wylocie	ΔTb1=tp-ts	[^oC]	5
8.12	Średnia różnica temp. (logarytmiczna) ΔT1=(ΔTa1-ΔTb1)/ln(ΔTa1/ΔTb1))	ΔT1	[^oC]	33,52
8.13	Obliczona powierzchnia wymiennika WC-3	AWC3	m^2	33,96
8.14	Ilość płyt obliczona	n'WC3		92,53
8.15	Prędkość produktu przyjęta	u'WC3	m/s	1
8.16	Wstępnie obliczona liczba kanałów	z'		7,267
8.17	Liczba pakietów obliczona	x'		6,366
8.18	Liczba pakietów przyjęta	x		7
8.19	Obliczona liczba kanałów	z		7
8.20	Przyjęta liczba płyt	nWC3		98
8.21	Powierzchnia wymiennika WC-3 przyjęta	AWC3	m^2	35,97
8.22	Rzeczywista prędkość produktu	uWC3	m/s	1,038
	Zapotrzebowanie pary grzejnej
8.23	Ciśnienie absolutne pary nasyconej o temperaturze tp	ppary	MPa	0,3413

Projekt nr 4 Schemat obliczeń

8.24	Ciepło kondensacji pary	r	kJ/kg	2,151E+3
8.25	Zapotrzebowanie pary grzejnej	Mp	kg/s	2,064
						kg/godz	7,430E+3
	Obliczenia spadku ciśnienia w wymienniku ciepła WC-3
8.26	Liczba Reynoldsa	Re		2,513E+4
8.27	Współczynnik zależny od wytłoczeń na płycie	C		11,2
8.28	Współczynnik oporów	ξWC3		0,8896
8.29	Spadek ciśnienia w wymienniku ciepła WC-3	ΔpWC3	Pa	4,355E+5
9. Wymiennik ciepła WC-4
	Dane do obliczeń i własności fizykochemiczne
9.1	Temperatura wlotowa podłoża do wymiennika WC-4=ts	ts	^oC	133
9.2	Temperatura wylotowa podłoża z wymiennika WC-4	tf	^oC	30
9.3	Temperatura średnia podłoża w wymienniku WC-4	tśr	^oC	81,5
9.4	Ciepło właściwe w temp. średniej	cśr	kJ/kgK	4,214
9.5	Gęstość cieczy w temp. średniej	ρWC4	kg/m^3	9,709E+2
9.6	Lepkość dynamiczna w temp. średniej	ηWC4	Ns/m^2	3,449E-4
9.7	Współczynnik przenikania ciepła w wymienniku WC-4	kWC4	kW/m^2K	2,18
9.8	Zapotrzebowanie ciepła w wymienniku WC-4	QWC4	kW	4,440E+3
9.9	Temperatura wlotowa wody chłodzącej (jak w kranie)	tw1	^oC	8
9.10	Temperatura wylotowa wody chłodzącej (założyć)	tw2	^oC	40
	Średnia różnica temperatur
9.11	Różnica na wlocie	ΔTa2=ts-tw2	[^oC]	93
9.12	Różnica na wylocie	ΔTb2=tt-t1	[^oC]	22
9.13	Średnia różnica temp. (logarytmiczna) ΔT2= (ΔTa2-ΔTb2)/ln(ΔTa2/ΔTb2))	ΔT2	[^oC]	49,25
9.14	Obliczona powierzchnia wymiennika WC-4	AWC3	m^2	41,35
9.15	Ilość płyt obliczona	n'WC4		1,127E+2
9.16	Prędkość produktu przyjęta	u'WC4	m/s	1
9.17	Wstępnie obliczona liczba kanałów	z'		7,267
9.18	Liczba pakietów obliczona	x'		7,754
9.19	Liczba pakietów przyjęta	x		8
9.20	Obliczona liczba kanałów w pakiecie	z		8
9.21	Przyjęta liczba płyt	nWC4		1,280E+2
9.22	Powierzchnia wymiennika WC-4 przyjęta	AWC4	m^2	46,98
9.23	Rzeczywista prędkość produktu	uWC4	m/s	0,9083
	Zapotrzebowanie wody chłodzącej
9.24	Średnia temperatura wody	tśrw	^oC	24
9.25	Ciepło właściwe wody w temp. tśrw	cw	kJ/kgK	4,178
9.26	Zapotrzebowanie wody chłodzącej	Ww	kg/s	33,04
	Obliczenia spadku ciśnienia w wymienniku ciepła WC-4
9.27	Liczba Reynoldsa	Re		2,199E+4
9.28	Współczynnik zależny od wytłoczeń na płycie	C		11,2
9.29	Współczynnik oporów	ξWC4		0,9197
9.30	Spadek ciśnie w wymienniku WC-4	ΔpWC4	Pa	3,940E+5
10. Obliczenia spadku ciśnienia w rurociągach
10.1	Rurociąg ssawny R-1
10.2	Długość rurociągu ssawnego	LR1	m	7,464
10.3	Geometryczna wysokość ssania	hs	m	0

Projekt nr 4 Schemat obliczeń

10.4	Spadek ciśnienia związany z energią potencjalną	Δp1	Pa	0
10.5	Spadek ciśnienia związany z energią kinetyczną	Δp2	Pa	3,494E+2
	Obliczenia spadku ciśnienia związanego z oporami tarcia w płynie
10.6		Re		1,316E+5
10.7		λ		1,742E-2
10.8	Spadek ciśnienia związany z oporami tarcia w płynie	Δp3	Pa	3,634E+2
	Obliczenie spadku ciśnienia związanego z oporami lokalnymi
10.9	Wlot do rurociągu	ζ1		0,05
10.10	Kolanko 90^o	ζk		1,1
10.11	Liczba kolanek	nk		1
10.12	Opory lokalne na kolankach	ζ2		1,1
10.13	Opór lokalny na pojedynczym zaworze	ζz		0,09
10.14	Liczba zaworów	nz		1
10.15	Opory lokalne na zaworach	ζ3		0,09
10.16	Spadek ciśnienia związany z oporami lokalnymi na ssaniu - ruroc. R-1	Δp4	Pa	4,332E+2
10.17	Całkowity spadek ciśnienia w rurociągu ssawnym	Δps	Pa	1,146E+3
11. Rurociąg tłoczny
	I część rurociągu tłocznego (R-2)
11.1	Długość rurociągu R-2 LR2=50 dt	LR2	m	4
11.2	Geometryczna wysokość tłoczenia w rurociągu R-2	hR2	m	0
11.3	Spadek ciśnienia związany z energią potencjalną	Δp5	Pa	0
11.4	Spadek ciśnienia związany z energią kinetyczną	Δp6	Pa	1,733E+3
	Obliczenia spadku ciśnienia związanego z oporami tarcia R-2
11.5	Liczba Reynoldsa	Re		2,056E+5
11.6	Współczynnik oporów	λ		1,593E-2
11.7	Spadek ciśnienia związany z oporami tarcia w R-2	Δp7	Pa	1,658E+3
	Obliczenie spadku ciśnienia związanego z oporami lokalnymi wR-2
11.8	Opór lokalny na pojedynczym zaworze	ζz		0,1
11.9	Liczba zaworów	nz		2
11.10	Opory lokalne na zaworach	ζ4		0,2
11.11	Spadek ciśnienia związany z oporami lokalnymi na rurociągu R-2	Δp8	Pa	4,164E+2
11.12	Spadek ciśnienia w rurociągu tłocznym R-2	ΔpR2	Pa	3,807E+3
	II część rurociągu tłocznego (R-4)
11.13	Długość rurociągu R-4 LR4=200 dt+H+2 łuki	LR4	m	20,75
11.14	Geometryczna wysokość tłoczenia w rurociągu R-4	H	m	4
11.15	Spadek ciśnienia związany z energią potencjalną	Δp9	Pa	3,907E+4
11.16	Spadek ciśnienia związany z energią kinetyczną	Δp10	Pa	1,733E+3
	Obliczenia spadku ciśnienia związanego z oporami tarcia R-4
11.17	Liczba Reynoldsa (jak w R-2)	Re		2,056E+5
11.18	Współczynnik oporów (jak w R-2)	λ		1,593E-2
11.19	Spadek ciśnienia związany z oporami tarcia w R-4	Δp11	Pa	8,603E+3
	Obliczenie spadku ciśnienia związanego z oporami lokalnymi wR-4
11.20	Opór lokalny na zaworze trójdrożnym	ζtroj		1
11.21	Opór lokalny na zaworze regulacyjnym	ζρεγ		4,5
11.22	Opory lokalne na zaworach	ζ		12,2
11.23	Spadek ciśnienia związany z oporami lokalnymi na rurociągu R-4	Δp12	Pa	2,540E+4
11.24	Spadek ciśnienia w rurociągu tłocznym R-4	ΔpR4	Pa	7,481E+4

Projekt nr 4 Schemat obliczeń

12. Obliczenie parametrów do doboru pompy P-1
12.1	Spadek ciśnienia w rurociągu tłocznym R-2	ΔpR2	Pa	3,807E+3
12.2	Spadek ciśnienia w wymienniku ciepła WC-3	ΔpWC3	Pa	4,355E+5
12.3	Spadek ciśnienia na przetrzymywaczu	Δpp	Pa	4,706E+3
12.4	Spadek ciśnienia w wymienniku ciepła WC-4	ΔpWC4	Pa	3,940E+5
12.5	Sumaryczny spadek ciśnienia do zaworu Z-4	ΔpZ4	Pa	8,380E+5
12.6	Wymagane cieśn. przed zaworem Z-4 pts(nadciś. pary nas. o temp. ts)	pts	Pa	2,953E+5
12.7	Dodatkowe ciśnienie na zaworze Z-4 pts-Δp4	pts-ΔpR4	Pa	2,205E+5
12.8	Maksymalny opór lokalny zaworu Z-4	ζZ4		1,059E+2
12.9	Sumaryczny spadek ciśnienia w instalacji	Δpc	Pa	9,140E+5
12.10	Wysokość podnoszenia pompy	hp	m	93,57
12.11	Wydajność (dane z pkt 2)	Qp	m^3/s	1,028E-2
12.12	Sprawność pompy	η		0,7
12.13	Obliczeniowe zapotrzebowanie mocy do napędu pompy	P	kW	13,42

Projekt nr 4 Schemat obliczeń

Parametry elementów instalacji - zestawienie
13. Pompa P-1
13.1	Wysokość podnoszenia pompy	hp	m	93,57
13.2	Wydajność (dane z pkt 2)	Qp	m^3/s	1,028E-2
13.3	Sprawność pompy	η		0,7
13.4	Obliczeniowe zapotrzebowanie mocy do napędu pompy	P	kW	13,42
14. Wymienniki ciepła
14.1	Moc cieplna wymiennika WC-3	QWC3	kW	4,440E+3
14.2	Powierzchnia wymiany ciepła wymiennika WC-3	AWC3	m^2	35,97
14.3	Zapotrzebowanie pary grzejnej	Mp	kg/s	2,064
						kg/godz	7,430E+3
14.4	Moc cieplna wymiennika WC-4	QWC4	kW	4,440E+3
14.5	Powierzchnia wymiennika WC-4	AWC4	m^2	46,98
14.6	Zapotrzebowanie wody chłodzącej	Ww	kg/s	33,04
						m^3/godz	1,189E+5
15. Przytrzymywacz
15.1	Średnica przetrzymywacza	dt	mm	80
15.2	Długość przetrzymywacza	L	m	8,763
16. Mieszalnik M-1
16.1	Średnica zbiornika	Dzb	m	3,431
16.2	Wysokość cz. cylindrycznej	Hzc	m	3,431
16.3	Wysokość cz. stożkowej	Hzs	m	1,715
16.4	Wysokość cz. roboczej	Hz	m	5,146
16.5	Wysokość całkowita zbiornika	Hc	m	6,175
16.6	Średnica mieszadła	dm	m	0,8577
16.7	Obroty mieszadła	n	obr/min	240
16.8	Moc silnika (napędu) mieszadła	Nnap	kW	28,74

Strona 7

---