Studniarek Angelika

Woiński Przemysław

Grupa O-2

Rok studiów 2

Projekt 4:

Instalacja do sterylizacji ciągłej podłoża fermentacyjnego do produkcji antybiotyków

Projekt wykonano pod kierunkiem

Dr inż. Pawła Stolarka

Wydział Inżynierii Procesowej i Ochrony Środowiska PŁ

Łódź

Projekt 4:

Instalacja do sterylizacji ciągłej podłoża fermentacyjnego do produkcji antybiotyków

Treść projektu

Obliczyć podstawowe parametry elementów instalacji ciągłej sterylizacji podłoża fermentacyjnego stanowiącej fragment ciągu produkcyjnego antybiotyków. Schemat instalacji przedstawiono na rysunku 1.

Opis instalacji

Podłoże fermentacyjne przygotowane jest w mieszalniku M-1, gdzie zestawia się jego skład z substratów. Jednolite wymieszanie składników zapewnia mieszadło propellerowe (śrubowe). Po wymieszaniu substratów podłoże przesyłane jest pompą P-2 do płytowego wymiennika ciepła WC-3 gdzie podgrzewane jest parą nasyconą o ciśnieniu absolutnym ρ do temperatury sterylizacji t_s . W zaizolowanym przytrzymywaczu (R-3) składającym się z rur metrowej długości połączonych kolankami 180° o promieniu R=3d następuje sterylizacja w czasie τ_s po czym brzeczka schładzana jest wodą do temperatury t_f w płytowym wymienniku ciepła WC-4 i przepływa dalej rurociągiem R-4 do sterylnego fermentora F-5.

Układ zaopatrzony jest w system sterowanych zaworów zapewniających poprawną pracę instalacji. Temperatura sterylizacji utrzymywana jest regulatorem I-2 na właściwym poziomie poprzez zawór Z-14 doprowadzający parę do płytowego wymiennika ciepła WC-3. Regulator I-4 utrzymuje wymaganą temperaturę końcową schładzanej brzeczki poprzez zawór regulacyjny Z-15 sterujący dopływem zimnej wody do płytowego wymiennika ciepła WC-4. W przypadku awaryjnego spadku temperatury w przytrzymywaczu poniżej wymaganej t_s regulator I-3 przełącza zawór trójdrożny Z-5 i brzeczka kierowana jest z powrotem do mieszalnika M-1. Zapobiega to zakażeniu sterylnej brzeczki w fermentorze F-5.Aby nie dopuścić do wrzenie brzeczki w rurociągu tłocznym i wymiennikach ciepła regulator I-3 utrzymuje poprzez zawór Z-4 ciśnienie zależne od temperatury sterylizacji. Przepływ na właściwym poziomie (czas przebywania w przytrzymywaczu) zapewnia regulator I-1 sterujący napędem pompy P-2.

Dane projektowe nr 22

DANE	OBLICZENIA	WYNIK
2. Obliczenie natężeń przepływu
τ = 40 min V = 23 m^3 tm = 30 ^oC ρ = 995.6 kg/m^3	Qp = 23 / 2400 = 9.584E-03 m^3/s W = u * S * ρ Qp = u * S W = 9.584 * 10^(-3) * ρ W = 9.542 kg/s	Qp = 9.584E-03 m^3/s W = 9.542 kg/s
3. Obliczenie wymiarów zbiornika
Rysunek 2 V = 23 m^3 Hzc = Dzb	tg 45^0 = Dzb = 2*Hs Vzc = Vzs = V = 23 = = 23 = Hzs = 1,464 m Dzb = 2*Hzs = 2,928 m Hzc = Dzb = 2,928 m Hz = Hzs + Hzc = 4,392 m 1,1*Hz = 4,831 m Hc = 1,2*Hz = 5,270 m Dzb = 2*Hzs = 2,928 m Hzc = Dzb = 2,928 m Hz = Hzs + Hzc = 4,392 m 1,1*Hz = 4,831 m Hc = 1,2*Hz = 5,270 m	Hzs = 1,464 m Dzb = 2,928 m Hzc = 2,928 m Hz = 4,392 m 1,1*Hz = 4,831 m Hc = 5,270 m
4. Moc silnika napędzającego mieszadło propelerowe
Dzb = 2,928 m ρ = 995,6 kg/m^3 η = 8,014 * 10^-4 Pa*s n = 3-5 obr/s A = 1.5-2 m	wartości minimalne: m dm = 0.976 m n = 3 A = 1,5 Nm = 13.0 kW wartości maksymalne m dm = 0.5856 m n = 5 A = 2 Nm = 7.73 Kw Nm przyjęta = 11 kW np. Silnik ExMsf 160 M-4; 11 kW A = 2 n = 5 dm = 0.6349 m Nnap = 150% Nm Nnap = 16.5 kW	Nm przyjęta = 11 kW A = 2 n = 5 dm = 0.6349 m Nnap = 16.5 kW
5. Średnice i prędkości cieczy w rurociągach
t = 2400 [s] Vzb = 23 [m3] L = 4 [m] u't = 1,5-3 [m/s] u's = 0,5-1,5 [m/s]	uzb = 23/2400 = 9,583*10^(-2) Vt = Vt = πdt^2 minimalna prędkość u't πd't^2-------- 8/3 23 -------- 2400 2400*πd't^2 = 184/3 d't = 9,019*10^(-2) m = 90,19 mm maksymalna prędkość u't πd't^2-------- 4/3 -------- 2400 d't = 6,378*10^(-2) m = 63,78 mm dt = 80 mm Vt = = 2.011*10^(-2) m^3 2.011*10^(-2) -------- tt 23 -------- 2400 tt = 2.099 s ut = 4/2.099 = 1.906 m/s z równowagi ciągłości strugi minimalna prędkość u's d's = 0,2209 m = 220,9 mm maksymalna prędkość u's d's = 0,09018 m = 90,18 mm ds = 150 mm us = 0,5422 m/s	ds = 150 mm us = 0.5422 m/s dt = 80 mm ut = 1.906 m/s
6. Obliczanie gabarytów przetrzymywacza
E = 2,730*10^5 [J/mol] ko= 1,320*10^36 [1/s] R = 8,314 [J/mol*K] Ts = 403 [K] N0 = 1,20*10^14 [jedn/m^3] Nk = 1,00*10^-6 [jedn/m^3] Rł =3dt	= k = 5.427 1/s lnNo - lnNk = 46.24 8.521 ts = 8.521 s dt = 0.08 m ut = 1.906 m/s Lł = πRł Lł =3πdt Lł = 3 * π * 0,8 = 0.754 m Lp = 1 m L1 = Lp + Lł = 1.754 m LR3/L1 = 9 r. 0.455 m	dt = 0.08 mm LR3 = 16.241 m kolanka nł - 9 odcinki proste: 9 odcinków 1-metrowych 1 odcinek - 0.455 m
7. Spadek ciśnienia na przetrzymywaczu - rurociąg R-3
LR3 = 16.241 m nł = 9 α = 180^o dt = 0.08 mm Rł = 0.24 mm ρ = 934.8 kg/m^3 η = 2.117 * 10^-4 Pa*s ut = 1.906 m/s	Re = 1.340E+08 z rów. Nikuradsego λt = 5.820E-03 ξ1 = 0.269 Δp = 6.117E+03 Pa	Δp = 6.117E+03 Pa
8. Płytowy wymiennik ciepła WC-3
ts = 130 ^oC tm = 30 ^oC tp = 135^oC cśr = 4.212 kJ/kgK kWC3 = 3.9 kW/m^2K ρsr = 971.8 kg/m^3 u'w = 0.2-1.5 m/s F = 1.45E-03 m^2 Ap = 0.367 m^2 r = 2159.6 kJ/kg C = 11.2 ηsr = 3.558 * 10^-4 Pa*s de = 8.60E-03 m le = 1.15 m	tśr = (30 + 130) / 2 = 80 ^oC Δtwlot = 135 - 30 = 105 ^oC Δtwylot = 135 - 130 = 5 ^oC Δtm = 32.85 ^oC W = u * S * ρsr W = 9.584 * 10^(-3) * 971.8 W = 9.314 kg/s QWC3 = W * cśr * (ts - tm) QWC3 = 3.923E+03 kW QWC3 = kWC3 * AWC3 * Δtm AWC3 = 30.62 n'WC3 = AWC3/Ap n'WC3 = 83.44 z' = W / (ρsr * F * u'w) minimalna wartość u'w = 0.2 z' = 33.05 maksymalna wartość u'w = 1.5 z' = 4.407 x' = n' / (2 * z') maksymalna wartość z' = 33.05 x' = 1.262 x = 2 minimalna wartość z' = 4.407 x' = 9.467 x = 10 z = n' / (2 * x) maksymalna wartość x = 10 z = 5 minimalna wartość x = 2 z = 21 n = 2 * x * z maksymalna wartość z = 21 n = 84 minimalna wartość z = 5 n = 100 A = n * Ap maksymalna wartość n = 100 A = 36.7 minimalna wartość n = 84 A = 30.83 uw = W / (ρsr * F * z) maksymalna wartość z = 21 uw = 0.3148 minimalna wartość z = 5 uw = 1.322 Mp = QWC3 / r Mp = 1.806 kg/s ReWC = (uw * de * ρsr) / ηsr minimalna wartość uw = 0.3148 ReWC3 = 7.395E+03 maksymalna wartość uw = 1.322 ReWC3 = 3.105E+04 ξWC = C * ReWC^-0.25 maksymalna wartość ReWC3 = 3.105 ξWC3 = 0.8437 minimalna wartość ReWC3 = 0.7395 ξWC3 =1.208 maksymalna wartość uw = 0.3148 ΔpWC3 = 1.556E+04 Pa minimalna wartość uw = 1.322 ΔpWC3 = 9.581E+03 Pa	n' = 83.44 dla minimalnej prędkości przepływu czynników: u'w = 0.2 m/s x' = 1.262 z' = 33.05 x = 2 z = 21 n = 84 uw = 0.3148 m/s A = 30.83 m^2 ReWC3 = 7.395E+03 ξWC3 =1.208 ΔpWC3 = 1.556E+04 Pa dla maksymalnej prędkości przepływu czynników: u'w = 1.5 m/s x' = 9.467 z' = 4.407 x = 10 z = 5 n = 100 uw = 1.322 m/s A = 36.7 m^2 ReWC3 = 3.105E+04 ξWC3 = 0.8437 ΔpWC3 = 9.581E+03 Pa Mp = 1.806 kg/s na potrzeby projektu przyjmuje wartości dla prędkości minimalnej
9. Wymiennik ciepła WC-4
ts = 130 ^oC tf = 30 ^oC tp = 135^oC tW1 = 20 ^oC tW2 = 60 ^oC cśr = 4.212 kJ/kgK kWC4 = 2.18 kW/m^2K ρsr = 971.8 kg/m^3 u'w = 0.2-1.5 m/s F = 1.45E-03 m^2 Ap = 0.367 m^2 r = 2159.6 kJ/kg C = 11.2 ηsr = 3.558 * 10^-4 Pa*s de = 8.60E-03 m le = 1.15 m csrw = 4.199	tśr = (30 + 130) / 2 = 80 ^oC Δtwlot = 130 - 60 = 70 ^oC Δtwylot = 30 - 20 = 10 ^oC Δtf = 30.84 ^oC W = u * S * ρsr W = 9.584 * 10^(-3) * 971.8 W = 9.314 kg/s QWC4 = W * cśr * (ts - tf) QWC4 = 3.923E+03 kW QWC4 = kWC4 * AWC4 * Δtf AWC4 = 58.35 n'WC4 = AWC4/Ap n'WC4 = 158.99 z' = W / (ρsr * F * u'w) minimalna wartość u'w = 0.2 z' = 33.05 maksymalna wartość u'w = 1.5 z' = 4.407 x' = n' / (2 * z') maksymalna wartość z' = 33.05 x' = 2.405 x = 3 minimalna wartość z' = 4.407 x' = 18.04 x = 19 z = n' / (2 * x) maksymalna wartość x = 19 z = 5 minimalna wartość x = 3 z = 27 n = 2 * x * z maksymalna wartość z = 27 n = 162 minimalna wartość z = 5 n = 190 A = n * Ap maksymalna wartość n = 190 A = 69.73 minimalna wartość n = 162 A = 59.46 uw = W / (ρsr * F * z) maksymalna wartość z = 27 uw = 0.2448 minimalna wartość z = 5 uw = 1.322 ReWC4 = (uw * de * ρsr) / ηsr minimalna wartość uw = 0.2448 ReWC4 = 5.750E+03 maksymalna wartość uw = 1.322 ReWC4 = 3.105E+04 ξWC = C * ReWC^-0.25 maksymalna wartość ReWC4 = 3.105 ξWC4 = 0.8437 minimalna wartość ReWC4 = 0.5750 ξWC4 =1.286 maksymalna wartość uw = 0.2448 ΔpWC4 = 1.502E+04 Pa minimalna wartość uw = 1.322 ΔpWC4 = 1.821E+06 Pa tśrw = (60 + 20) / 2 = 40 ^oC QWC = QW = Ww * csrw * (tW2 - tW1) QWC4 = 3.923E+03 Ww = 23.36 kg/s	tśr = (30 + 130) / 2 = 80 ^oC Δtwlot = 130 - 60 = 70 ^oC Δtwylot = 30 - 20 = 10 ^oC Δtf = 30.84 ^oC x = 3 z = 27 n = 162 uw = 0.2448 m/s A = 59.46 m^2 ReWC4 = 5.750E+03 ξWC4 =1.286 ΔpWC4 = 1.502E+04 Pa dla maksymalnej prędkości przepływu czynników: u'w = 1.5 m/s x' = 18.04 z' = 4.407 x = 19 z = 5 n = 190 uw = 1.322 m/s A = 69.73 m^2 ReWC4 = 3.105E+04 ξWC4 = 0.8437 ΔpWC4 = 1.821E+06 Pa Ww = 23.36 kg/s na potrzeby projektu przyjmuje wartości dla prędkości minimalnej
10. Obliczenia spadku ciśnienia w rurociągach
	Rurociąg R-1
ρ = 995.6 kg/m^3 η = 8,014 * 10^-4 Pa*s g = 9.81 m/s^2 ds = 0.15 m hs = 0 m us = 0.5422 m/s ξ1 = 0.35 ξ2 = 0.13 ξ3 = 0.09	hls = hs Δp1 = 0 Pa Δp2 = (us^2 * ρ) / 2 Δp2 = 1.464E+02 Pa R = 3 * ds R = 0.45 lł = (2 * π * R) / 4 lł = 0.7069 m l = 8.25 + 0.7069 = 8.957 m Re = (us * ds * ρ) / η Re = 1.011E+05 z rów. Nikuradsego λ = 4.640E-02 Δp3 = 4.052E+02 Pa Δp4 = 83.45 Pa Δps = Δp1 + Δp2 + Δp3 + Δp4 Δps = 7.800E+02 Pa	Δp1 = 0 Pa Δp2 = 1.464E+02 Pa Δp3 = 4.052E+02 Pa Δp4 = 83.45 Pa Δps = 7.800E+02 Pa
11. Rurociąg tłoczny
	Rurociąg R-2
ρ = 995.6 kg/m^3 η = 8,014 * 10^-4 Pa*s g = 9.81 m/s^2 dt = 0.08 m hs = 0 m us = 0.5422 m/s ut = 1.906 m/s ξ4 = 0.1 ξ5 = 0.1	hls = hs Δp5 = 0 Pa Δp6 = [(ut^2 - us^2) * ρ] / 2 Δp6 = 1.662E+03 Pa l = 4 m Re = (ut * dt * ρ) / η Re = 1.894E+05 z rów. Nikuradsego λ = 4.440E-02 Δp7 = 3.690E+03 Pa Δp8 = 3.324E+02 Pa ΔpR2 = Δp5 + Δp6 + Δp7 + Δp8 ΔpR2 = 7.347E+03 Pa	Δp5 = 0 Pa Δp6 = 1.662E+03 Pa Δp7 = 3.690E+03 Pa Δp8 = 3.324E+02 Pa ΔpR2 = 7.347E+03 Pa
	Rurociąg R-4
ρ = 995.6 kg/m^3 η = 8,014 * 10^-4 Pa*s g = 9.81 m/s^2 dt = 0.08 m hs = 0 m H = 4 m ut = 1.906 m/s ξ6 = 2.06 ξ7 = 2.5 ξ8 = 2.06 ξ9 = 0.26	Δp9 = ρ * g * H Δp9 = 3.907E+04 Pa Δp10 = 0 Pa R = 3 * ds R = 0.45 lł = (2 * π * R) / 4 lł = 0.7069 m l = 2 * lł + 200 * dt + H l = 21.42 m Re = (ut * dt * ρ) / η Re = 1.894E+05 z rów. Nikuradsego λ = 1.561E-02 Δp11 = 7.559E+03 Pa Δp12 = 1.244E+04 Pa ΔpR4 = Δp9 + Δp10 + Δp11 + Δp12 ΔpR4 = 5.907E+04 Pa	Δp9 = 3.907E+04 Pa Δp10 = 0 Pa Δp11 = 7.559E+03 Pa Δp12 = 1.244E+04 Pa ΔpR4 = 5.907E+04 Pa
12. Obliczenie parametrów do doboru pompy P-1
ΔpR2 = 7.347E+03 Pa ΔpWC3 = 1.556E+04 Pa Δp = 6.117E+03 Pa ΔpWC4 = 1.502E+04 Pa Δps = 7.800E+02Pa pts130 = 2.701E+05 Pa pts30 = 4.241E+03 Pa ΔpR4 = 5.907E+04 Pa ρ = 995.6 kg/m^3 ut = 1.906 m/s ηp = 0.7 Q = 9.584E-03 m^3/s	ΔpZ-4 = ΔpR2 + ΔpWC3 + Δp + ΔpWC4 ΔpZ-4 = 4.404E+04 Pa Δpt1 = ΔpZ-4 + pts Δpt1 = 3.141E+05 Pa pts > ΔpR4 Δpc = Δps + Δpt1 Δpc = 3.149E+05 Pa Δpts = pts130 - pts30 Δpts = 2.659E+05 Pa ξZ4 = ξZ4 = 1.144E+02 hp = 32.24 m H2O Np = 4.312E+03 W	Np = 4.312E+03 W hp = 32.24 m H2O ξZ4 = 1.144E+02 dobrana pompa: Pump ASPIR MB A-150

TABELA WYNIKÓW

1. Dane projektowe

1.1

Objętość płynu do przetłoczenia

V

m^3

23

1.2

Czas napełniania zbiornika

τ

min

40

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

130

1.6

Początkowa liczba drobnoustrojów w podłożu

No

jedn/m^3

1,20E+14

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

Powierzchnia 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

le

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 przemysłowych

t

^oC

30

1.17

Gęstość w rurociągach w temperaturze

t=30^oC

ρ

kg/m^3

995.6

t=80^oC

971.8

t=130^oC

934.8

1.18

Lepkość dynamiczna w temperaturze

t=30^oC

η

Pa*s

8.014

t=80^oC

3.558

t=130^oC

2.117

2. Obliczenia

2.1

Objętościowe natężenie napełniania zbiornika

Qp

m^3/s

9.584E-03

m^3/h

34.5

l/min

575

l/h

3450

2.2

Masowe natężenie przepływu produktu

W

kg/s

9.542

3. Wymiary zbiornika

3.1

Średnica zbiornika

Dzb

m

2.928

3.2

Wysokość cz. cylindrycznej

Hzc

m

2.928

3.3

Wysokość cz. stożkowej

Hzs

m

1.464

3.4

Wysokość cz. roboczej

Hz

m

4.392

3.5

Wysokość całkowita zbiornika

Hc

m

5.270

4. Moc silnika napędzającego mieszadło propelerowe

4.1

Proporcje wymiarów mieszadła (Dzb/dm = 3-5)

Dzb/dm

4.612

4.2

Średnica mieszadła (przyjęta)

dm

m

0.6349

4.3

Obroty mieszadła (n=3-5 obr/s)

n

obr/s

5

4.4

Współczynnik A = 1,5-2

A

2

4.5

Moc mieszalnika

Nm

kW

11

4.6

Moc silnika (napędu) - 50% więcej od Nm

Nnap

kW

16.5

5. Średnice i prędkości cieczy w rurociągach

5.1

Założona prędkość liniowa płynu w ruroc. tłocznym

u't

m/s

1.5-3

5.2

Średnica ruroc. tłocznego obliczona

d't

m

6.378E-02 - 9.019E-02

5.3

Dobrana śr ruroc. tłocznego z Kalend. Chem. str. 497 TI. cz. II

dt

m

0.08

5.4

Rzeczywista prędkość liniowa płynu w przew. tłocznym

ut

m/s

1.906

5.5

Założona prędkość liniowa płynu w ruroc. ssawnym

u's

m/s

0.5-1.5

5.6

Średnica ruroc. ssawnego obliczona

d's

m

0.09018-0.2209

5.7

Dobrana śr ruroc. ssawnego z Kalend. Chem. str. 497 TI. cz. II

ds

m

0.15

5.8

Rzeczywista prędkość liniowa płynu w przew. ssawnym

us

m/s

0.5422

6. Obliczanie gabarytów przetrzymywacza

6.1

Temperatura sterylizacji

Ts

^oC

130

6.2

Początkowy stopień zakażenia podłoża

No

jedn/m^3

1.20E+14

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

5.427

6.7

Czas przebywania w przetrzymywaczu

ts

s

8.521

6.8

Długość przetrzymywacza

L

m

16.241

7. Spadek ciśnienia na przetrzymywaczu - rurociąg R-3

7.1

Temperatura przetrzymywacza = ts

ts

^oC

130

7.2

Gęstość

ρ

kg/m^3

934.8

7.3

Lepkość dynamiczna

η

Ns/m^2

2.117E-04

7.4

Ilość łuków 180^o

nł

9

7.5

opór lokalny łuku 180^o

ξ1

0.269

7.6

Liczba Reynoldsa

Re

1.340E+08

7.7

Współczynnik oporów tarcia

λ

5.820E-03

7.8

Spadek ciśnienia w przetrzymywaczu

Δpp

Pa

6.117E+03

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

ts

^oC

130

8.3

Temperatura pary grzejnej

tp

^oC

135

8.4

Temperatura średnia podłoża w wymienniku WC-3

tśr1

^oC

80

8.5

Ciepło właściwe w temp. średniej

cśr1

kJ/kgK

4.212

8.6

Gęstość w temp. średniej

ρWC3

kg/m^3

971.8

8.7

Lepkość dynamiczna w temp. średniej

ηWC3

Ns/m^2

3.558E-04

8.8

Współczynnik przenikania ciepła w wymienniku WC-3

kWC3

kW/m2K

3.9

Obliczenia wymiennika WC-3

8.9

Zapotrzebowanie ciepła w wymienniku WC-3

QWC3

kW

3.923E+03

Średnia logarytmiczna różnica temperatur

8.10

Różnica na wlocie

Δtwlot

^oC

105

8.11

Różnica na wylocie

Δtwylot

^oC

5

8.12

Średnia różnica temp. (logarytmiczna)

Δtm

^oC

32.85

8.13

Obliczona powierzchnia wymiennika WC-3

AWC3

m^2

30.62

8.14

Ilość płyt obliczona

n'WC3

83.44

8.15

Prędkość produktu przyjęta

u'WC3

m/s

0.2

8.16

Wstępnie obliczona liczba kanałów

z'

33.05

8.17

Liczba pakietów obliczona

x'

1.262

8.18

Liczba pakietów przyjęta

x

2

8.19

Obliczona liczba kanałów

z

21

8.20

Przyjęta liczba płyt

nWC3

84

8.21

Powierzchnia wymiennika WC-3 przyjęta

AWC3

m^2

30.83

8.22

Rzeczywista prędkość produktu

uWC3

m/s

0.3148

Zapotrzebowanie pary grzejnej

8.23

Ciśnienie absolutne pary nasyconej o temp tp

ppary

MPa

0.3130

8.24

Ciepło kondensacji pary

r

kJ/kg

2159.6

8.25

Zapotrzebowanie pary grzejnej

Mp

kg/s

1.806

kg/godz

6501.6

Obliczenia spadek ciśnienia w wymienniku ciepła WC-3

8.26

Liczba Reynoldsa

Re

7.395E+03

8.27

Współczynnik zależny od wytłoczeń na płycie

C

11.2

8.28

Współczynnik oporów

ξWC3

1.208

8.29

Spadek ciśnienia w wymienniku ciepła WC-3

ΔpWC3

Pa

1.556E+04

9. Wymiennik ciepła WC-4

Dane do obliczeń i własności fizykochemiczne

9.1

Temperatura wlotowa podłoża do wymiennika WC-4

tm

^oC

30

9.2

Temperatura sterylizacji

ts

^oC

130

9.3

Ciepło właściwe w temp. średniej

cśr1

kJ/kgK

4.212

9.4

Gęstość w temp. średniej

ρWC4

kg/m^3

971.8

9.5

Lepkość dynamiczna w temp. średniej

ηWC4

Ns/m^2

3.558E-04

9.6

Współczynnik przenikania ciepła w wymienniku WC-4

kWC4

kW/m2K

2.18

9.7

Temperatura wlotowa wody chłodzącej (jak w kranie)

tW1

^oC

20

9.8

Temperatura wylotowa wody chłodzącej

tW2

^oC

60

Obliczenia wymiennika WC-4

9.9

Zapotrzebowanie ciepła w wymienniku WC-4

QWC4

kW

3.923E+03

Średnia logarytmiczna różnica temperatur

9.10

Różnica na wlocie

Δtwlot

^oC

70

9.11

Różnica na wylocie

Δtwylot

^oC

10

9.12

Średnia różnica temp. (logarytmiczna)

Δtf

^oC

30.84

9.13

Obliczona powierzchnia wymiennika WC-4

AWC4

m^2

58.35

9.14

Ilość płyt obliczona

n'WC4

158.99

9.15

Prędkość produktu przyjęta

u'WC4

m/s

0.2

9.16

Wstępnie obliczona liczba kanałów

z'

33.05

9.17

Liczba pakietów obliczona

x'

2.405

9.18

Liczba pakietów przyjęta

x

3

9.19

Obliczona liczba kanałów

z

27

9.20

Przyjęta liczba płyt

nWC4

162

9.21

Powierzchnia wymiennika WC-4 przyjęta

AWC4

m^2

59.46

9.22

Rzeczywista prędkość produktu

uWC4

m/s

0.2448

Zapotrzebowanie wody chłodzącej

9.23

Średnia temp. wody

tśrw

^oC

40

9.24

Ciepło właściwe wody w temp. tśrw

cśrw

kJ/kg

4.199

9.25

Zapotrzebowanie pary wody chłodzącej

Ww

kg/s

23.36

Obliczenia spadek ciśnienia w wymienniku ciepła WC-4

9.26

Liczba Reynoldsa

Re

5.750E+03

9.27

Współczynnik zależny od wytłoczeń na płycie

C

11.2

9.28

Współczynnik oporów

ξWC4

1.286

9.29

Spadek ciśnienia w wymienniku ciepła WC-4

ΔpWC4

Pa

1.502E+04

10. Obliczenia spadku ciśnienia w rurociągach

Rurociąg ssawny R-1

10.1

Długość rurociągu ssawnego

LR1

m

8.957

10.2

Geometryczna wysokość ssania

hs

m

0

10.3

Spadek ciśnienia związany z energią potencjalną

Δp1

Pa

0

10.4

Spadek ciśnienia związany z energią kinetyczną

Δp2

Pa

1.464E+02

Obliczanie spadku ciśnienia związanego z oparami tarcia w płynie

10.5

Liczba Reynoldsa

Re

1.011E+05

10.6

Współczynnik oporów tarcia

λ

4.640E-02

10.7

Spadek ciśnienia związany z oporami tarcia w płynie

Δp3

Pa

4.052E+02

Obliczanie spadku ciśnienia związanego z oporami lokalnymi

10.8

Wlot do rurociągu *

ξ1

0.35

10.9

Kolanko 90^o*

ξk

0.13

10.10

Liczba kolanek

nk

1

10.11

Opory lokalne w kolankach

ξ2

0.13

10.12

Opór lokalny w pojedynczym zaworze *

ξz

0.09

10.13

Liczba zaworów

nz

1

10.14

Opory lokalne w zaworach *

ξ3

0.09

10.15

Spadek ciśnienia związany z oporami lokalnymi na ssaniu - rurociąg R-1

Δp4

Pa

83.45

10.16

Całkowity spadek ciśnienia w rurociągu ssawnym

Δps

Pa

7.800E+02

11. Rurociąg tłoczny

I część rurociągu tłocznego (R-2)

11.1

Długość rurociągu R-2

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

1.662E+03

Obliczanie spadku ciśnienia związanego z oparami tarcia w R-2

11.5

Liczba Reynoldsa

Re

1.894E+05

11.6

Współczynnik oporów tarcia

λ

4.440E-02

11.7

Spadek ciśnienia związany z oporami tarcia w R-2

Δp7

Pa

3.690E+03

Obliczanie spadku ciśnienia związanego z oporami lokalnymi w R-2

11.8

Opór lokalny w pojedynczym zaworze *

ξz

0.1

11.9

Liczba zaworów

nz

2

11.10

Opory lokalne w zaworach

ξ4

0.2

11.11

Spadek ciśnienia związany z oporami lokalnymi na ssaniu - rurociąg R-2

Δp8

Pa

3.324E+02

11.12

Całkowity spadek ciśnienia w rurociągu tłocznym R-2

ΔpR2

Pa

7.347E+03

II część rurociągu tłocznego (R-4)

11.13

Długość rurociągu R-4

LR4

m

21.42

11.14

Geometryczna wysokość tłoczenia w rurociągu R-4

H

m

4

11.15

Spadek ciśnienia związany z energią potencjalną

Δp9

Pa

3.907E+04

11.16

Spadek ciśnienia związany z energią kinetyczną

Δp10

Pa

0

Obliczanie spadku ciśnienia związanego z oparami tarcia w R-4

11.17

Liczba Reynoldsa

Re

1.894E+05

11.18

Współczynnik oporów tarcia

λ

1.561E-02

11.19

Spadek ciśnienia związany z oporami tarcia w R-4

Δp11

Pa

7.559E+03

Obliczanie spadku ciśnienia związanego z oporami lokalnymi w R-4

11.20

Opór lokalny na zaworze trójdrożnym (jak dla t-kształtnego trójnika)*

ξtroj

Pa

2.5

11.21

Opór lokalny na zaworze regulacyjnym *

ξρεγ

2.06

11.22

Opory lokalne w zaworach *

ξ

6.62

11.23

Spadek ciśnienia związany z oporami lokalnymi na ssaniu - rurociąg R-4

Δp12

Pa

1.244E+04

11.24

Całkowity spadek ciśnienia w rurociągu tłocznym R-4

ΔpR4

Pa

5.907E+04

12. Obliczenie parametrów do doboru pompy P-1

12.1

Spadek ciśnienia w rurociągu tłocznym R-2

ΔpR2

Pa

7.347E+03

12.2

Spadek ciśnienia w wymienniku ciepła WC-3

ΔpWC3

Pa

1.556E+04

12.3

Spadek ciśnienia na przetrzymywaczu

Δpp

Pa

6.117E+03

12.4

Spadek ciśnienia w wymienniku ciepła WC-4

ΔpWC4

Pa

1.502E+04

12.5

Sumaryczny spadek ciśnienia do zaworu Z-4

ΔpZ4

Pa

4.404E+04

12.6

Wymagane ciśn. przed zaworem Z-4 pts (nadciśnienie pary nas. o temp. ts)

pts

Pa

2.701E+05

12.7

Dodatkowe ciśnienie na zaworze Z-4

pts-ΔpR4

Pa

2.111E+05

12.8

Maksymalny opór lokalny zaworu Z-4

ξZ4

1.114E+02

12.9

Sumaryczny spadek ciśnienia w instalacji

Δpc

Pa

3.149E+05

12.10

Wysokość podnoszenia pompy

hp

m

32.24

12.11

Wydajność

Qp

m^3/s

9.584E-03

12.12

Sprawność pompy

η

0.7

12.13

Obliczeniowe zapotrzebowanie mocy do napędu pompy

P

kW

4.312

Parametry elementów instalacji zestawienie

13. Pompa P-1

13.1

Wysokość podnoszenia pompy

hp

m

32.24

13.2

Wydajność

Qp

m^3/s

9.584E-03

13.3

Sprawność pompy

η

0.7

13.4

Obliczeniowe zapotrzebowanie mocy do napędu pompy

Np

kW

4.312E+03

14. Wymiennik ciepła

14.1

Moc cieplna wymiennika WC-3

QWC3

kW

3.923E+03

14.2

Powierzchnia wymiany ciepła wymiennika WC-3

AWC3

m^2

30.83

14.3

Zapotrzebowanie pary grzejnej

Mp

kg/s

1.806

kg/godz

6501.6

14.4

Moc cieplna wymiennika WC-4

QWC4

kW

3.923E+03

14.5

Powierzchnia wymiennika WC-4

AWC4

m^2

59.46

14.6

Zapotrzebowanie wody chłodzącej

Ww

kg/s

23.36

m^3/godz

84.47

15. Przetrzymywacz

15.1

Średnica przetrzymywacza

dt

mm

150

15.2

Długość przetrzymywacza

L

m

16.241

16. Mieszalnik M-1

16.1

Średnica zbiornika

Dzb

m

2.928

16.2

Wysokość cz. cylindrycznej

Hzc

m

2.928

16.3

Wysokość cz. stożkowej

Hzs

m

1.464

16.4

Wysokość cz. roboczej

Hz

m

4.392

16.5

Wysokość całkowita zbiornika

Hc

m

5.270

16.6

Średnica mieszadła

dm

m

0.6349

16.7

Obroty mieszadła

n

obr/min

300

16.8

Moc silnika (napędu) mieszadła

Nnap

kW

11

* wartości współczynników oporów lokalnych za „Zbiór danych do obliczeń z inżynierii chemicznej” pod red. A. Dońca

schemat krzywych wydajności pomp

schemat wybranego modelu

16 | Strona

---