img072 (31)

3. Techniczne podstawy hodowli drobnoustrojów w bioreaktorach

Zużycie mocy na mieszanie napowietrzanej cieczy zależy od jej właśi i ści, rozmiarów mieszadła i szybkości obrotowej, a także od natężenia przoph > powietrza. Zużycie mocy dla mieszania czystej cieczy można przedstawił |.a zależność tzw. liczby mocy

N_Lm =

( U I •

określającej stosunek sił zewnętrznych do sił bezwładności, od liczby M noldsa, która dla mieszania mechanicznego definiowana jest zależnością

M

Liczba Reynoldsa jest miarą stosunku sił bezwładności do sił lepkości. W L aktorach z przegrodami i mieszadłami mechanicznymi efekty związani , witacją są pomijalnie małe i z tego względu najczęściej liczbę mocy u. lisię jedynie od liczby Reynoldsa.

Rysunek 3.18.

Zależność liczby mocy od liczby Reynoldsa

Na rysunku 3.18 przedstawiono typowy przebieg zależności I" ¹ od liczby Reynoldsa dla mieszadła tarczowego. Można wyróżnić ii. \    < >■<

obszary ruchu płynu:

•    w zakresie ruchu laminamego (N_Re < 10) liczba mocy male|c Imin* ze wzrostem liczby Reynoldsa; zużycie mocy zależy od lepko’ -ni

•    w zakresie przejściowym (\0<N_Re< 10⁴) występuje nielinmwn liczby mocy od liczby Reynoldsa;

• w zakresie ruchu burzliwego (N_Re> 10⁴) liczba mocy przyjmuje wartość stałą, charakterystyczną dla danego typu mieszadła; zużycie mocy zależy w tym obszarze od gęstości cieczy.

W układzie gaz-ciecz, z uwagi na mniejszą gęstość mieszaniny, nakłady ".'igetyczne na mieszanie są mniejsze niż dla czystej cieczy. Zmniejszenie " s i ia mocy dla cieczy napowietrzanej N_g w stosunku do czystej cieczy N • ilslawia się najczęściej w zależności od tzw. liczby napowietrzania określi 1¹ < | stosunek pozornej szybkości ruchu gazu do szybkości liniowej obrotów .....i/adła

^N^=f

N

^f_G^

(3.115)

fil >li (»' natężenie przepływu powietrza.

Dla przykładu korelacja taka może mieć postać

\-0,33

(3.116)

N.

= 0,88

N

im, i.iiurze przedmiotu znaleźć można liczne korelacje, także wymiarowe, na Mi. /unie mocy mieszania w różnego typu bioreaktorach. Dosyć często poda-*. i i<- I korelacja

N

0,85

^r N²ndm , G⁰’⁵⁶

0,45

(3.117)

•» i stosowanie do płynów niepieniących.

I*i/rdstawione zależności odnoszą się do płynów spełniających równanie |flti.iiiii wiążące naprężenia styczne powstające pomiędzy warstwami poru-<*i. > i .ię cieczy i gradientem prędkości

/'

d u dx

(3.118)

n |*■ sl lepkością.

Dlii mieszadeł gradient prędkości cieczy, zwany także szybkością ścinania, |ifti|'<.icjnnalny do częstości obrotów mieszadła. Do płynów niutonowskich Uli '.ię i zyste ciecze, rozcieńczone roztwory elektrolitów i prostych związ-| tMgiuin /nych. Roztwory biopolimerów oraz zawiesiny komórek wykazują i 'łożone właściwości Teologiczne. Określa się je mianem płynów nie-rtiMio .kich. Przykładem mogą być płyny Binghama, dla których zależność ■P^pn Nlyc/nych od szybkości ścinania ma postać

1 AU