生物工程设备酒精发酵的计算

某酒精工厂，每发酵罐的进料量为24t/h，每4h装满一罐，发酵周期为72h，冷却水的初、终温分别为20℃和25℃，若罐内采用蛇管冷却，试确定发酵罐的罐数、结构尺寸、冷却水耗量、冷却面积和冷却装置的主要结构尺寸。（糖化醪密度为1076kg/m3) 解：

24Qn(1) 确定发酵罐个数  6

4

nt672 N   1 1  19 n为每24h内进行加料的发酵罐数目  2424

(2) 确定发酵罐体积及结构尺寸：

V2441000发酵罐体积 V  0   100(m 3 )

10760.9发酵罐几何尺寸

选取结构尺寸比例：H = ，h1＝ h2＝ π211QVD(Hhh2)D4.7m1 433H1.2D5.6m 0.2Dhh0.1D0.47m1000.785D2(1.2D)21 3

发酵罐表面积(圆柱体表面积A1和罐底、罐顶表面积A2、 A3）

A1πDH3.144.75.682m2

22222 A2A3πRRh13.142.352.350.4718m QA(3) 冷却面积和冷却装置主要结构尺寸 KTm① 总的发酵热Q QQ1Q2Q3

Q1msq24410001%418.64105

4 Q25%Q1210 QAK（TT）3CWB TW4TB4c 10010033.5 QKCk对k辐＝1.74TWTBTWTB

Q11833.5(3532)1.21043

Q3.68105(kJ/h)

QB3.68105② 冷却水耗量 W17600（kg/h）Cp(T2T1)4.1862520

③ 对数平均温度差△Tm

302030257.2(℃）(TFT1)(TFT2) TmlnTFT1TFT2ln30203025   

④传热总系数K值

17600

w1.12(m/s) 236000.785(0.053)21000 0.8D4 K24.186A11.771.4510D0.7R

1K1932

110.00351

14500270018816750

⑤ 冷却面积

Q3.68105A26.5(m2)KTm19327.2