Zadania z I terminu egzaminu z inżynierii:

 

1. Jakie jest jednostkowe / na godzinę/ zapotrzebowanie na substrat

jeśli u= 0,2 1/h. Cx= 3 g/l, a współczynnik uzysku Yxs= 0,6 kg/kg

 

2. kinetyka wzrostu biomasy dana równaniem Monoda. Jaka jest właściwa

szybkość wzrostu biomasy w odniesieniu do u max(max właściwa szybkość

wzrostu biomasy) jeśli Cm= Km

 

3. jaka powinna byc produkacja biomasy w reaktorrze ciagłym CSTR jeśli

objętość V= ³  własciwa szybkość wzrostu biomasy 0,5 1/h , a

stężenie Cx= 5 g/l

 

4. Ile powietrza potrzeba użyć do natlenienia cieczy fermentacyjnej dla

uzyskania biomasy jeśli Yo/x= 0,5 l/g

Przyjąć że w powietrzu jest 20% a efektywność transportu tlenu do cieczy = 70%

1. Jakie jest jednostkowe / na godzinę/ zapotrzebowanie na substrat jeśli u= 0,2 1/h. Cx= 3 g/l, a współczynnik uzysku Yxs= 0,4 kg/kg?

u-właściwa szybkość wzrostu biomasy
1 sposób:
rx=u*Cx=0.2*3=0.6 g/l*h
Yxs=Cx/Cs /*Cs
Yxs*Cs=Cx /:Yxs
Cs=Cx/Yxs=3/0.4=7.5g/l
rs=Cs*u=7.5*0.2=1.5g/l*h

2 sposób:
rx=u*Cx=0.2*3=0.6 g/l*h
Yxs=0.4kg/kg
Z 1kg substratu powst. 0.4kg biomasy
Czyli z 1g powstaje 0.4g
Rx=0.6g/l*h
Czyli z x g substratu powst. 0.6g biomasy
X=1.5g/l*h

2.Kinetyka wzrostu biomasy dana równaniem Monoda. Jaka jest właściwa szybkość wzrostu biomasy w odniesieniu do umax ( max właściwa szybkość wzrostu biomasy) jeśli Cs=Km

równanie Monoda

u= $\frac{\text{umax}*\text{Cs}}{\text{Km} + \text{Cs}}$

jeśli Cs=Km

to u=1/2umax

( wystarczy sobie podstawić za Km i Cs dowolna liczbę i sprawdzić że tak jest )

3. Jaka powinna byc produkacja biomasy na dobę w reaktorrze ciagłym CSTR jesli objętość V= ³ właściwa szybkość wzrostu biomasy 0,5 1/h , a stężenie Cx= 5 g/l

V/t=F
1/t=u

P=F*Cx
F=uV

P=u*V*Cx = 0.5*200 000*5=500 000g/h=500kg/h
W przeliczeniu na dobę:
500*24h=12 000 kg/dobę

4. Ile powietrza potrzeba użyć do natlenienia cieczy fermentacyjnej dla

uzyskania biomasy jeśli Yox= 0,5 l/g

Przyjąć że w powietrzu jest 20% a efektywność transportu tlenu do cieczy = 70%

Y_{o x} = m_o/m_x

m_x=150kg=150000 g

Y_ox=0,5 l/g

m_o=75000 l tlenu

75000/0,2=375000 l

375000/0,7= 535714 l powietrza

5. Wyznaczyć stopień konwersji substratu.

1 g/l=1mg/l
Csk=0.5g/l
Cs0=5mg/ml
Csk: 500mg/l => 500mg/1000ml => 0.5mg/ml
Csk=(1-a)*Cso

a=-((Csk/Cso)-1)=-((0.5/5)-1)=0.9=90%

6. W procesie fermentacji powstało 8t produktu. Ile substratu zostało zasymilowane jeśli Yxs=0,8 g/g a Ypx=0,5 kg/kg.

Yxs=mx/ms

Ypx=mp/mx

Yxs=0,8 g/g

Ypx=0,5 kg/kg

mp=8t=8000 kg

0,8=mx/ms

0,5=mp/mx

mx=0,8ms

0,5=8000kg/0,8ms

0,4ms=8000kg

ms=20000kg

7. Do natlenienia cieczy fermentacyjnej zużyto 400m^3 powietrza. Ile powstało biomasy jeżeli Yox=0,5 l/g. Przyjąć, że w powietrzu jest 20% tlenu a efektywność transportu tlenu do cieczy wynosi 70%.

400*0,2*0,7= 60 m^3=60000 l

Yox=mo/mx

mx=mo/Yox

mx= 60000/0,5 = 120000g=120 kg

jeśli Yox było by podane w kg/g albo g/g a nie l/g to wtedy

Mo₂=32 g/mol

1 mol=22,4 dm^3

60m^3=60000dm^3

60000 - x g

22,4 - 32 g

x= 85714 g = 86 kg

mx=86/0,5=172 kg

8.Obliczyć ile powstanie produktu. Dane ms,Yxs,Ypx.

zakładam jakieś wartości danych np. ms= 1000 kg, Yxs=1,1, Ypx=1,3

Yxs= mx/mx

1,1=mx/1000

mx=1100 kg

Ypx=mp/mx

1,3=mp/1100

mp=1430 kg

9.Obliczyc V reaktora jeśli chcemy uzyskać 1t/dzień biomasy. Dane Cx i u.

zakładam że Cx= 100, a u=2

D*Cx=u*Cx

D=2

D=F/V

F=1t/dobe=1000 kg/24 h= 41,66 kg/h

2=41,66/V

V=20,86 m^3 ( albo inna jednostka objętości w zależności od jednostki u i F)

można od razu założy że D=u bo zawsze tak jest