生物工程设备酒精发酵的计算

酒精发酵罐数的确定：

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： (1) 确定发酵罐个数 n 为每24h 内进行加料的发酵罐数目

(2) 确定发酵罐体积及结构尺寸： 发酵罐体积

发酵罐几何尺寸

选取结构尺寸比例：H = ，h1＝ h2＝

发酵罐表面积(圆柱体表面积A1和罐底、罐顶表面积A2、 A3）

(3) 冷却面积和冷却装置主要结构尺寸 ① 总的发酵热Q

② 冷却水耗量

③ 对数平均温度差△Tm

2464n ==Q 67211192424nt N ⨯∴=+=+=30V 2441000V 100(m )10760.9φ⨯⨯===⨯2122π11V ()4330.21000.785(1.2)3

D H h h D D D =++∴=+Q 124.71.2 5.60.10.47D m H D m h h D m =⎧⎪==⎨⎪===⎩2

1223 3.14 4.7 5.6823.14 2.3518A πDH m A A πm

==⨯⨯====⨯=m Q A K T =∆()123Q Q Q Q =-+5

1421324410001%418.64105%210

C W B Q msq Q Q Q AK T T ==⨯⨯⨯⨯=⨯=⨯=⨯=-（）444

3510010033.511833.5(3532) 1.2103.6810(/)W B C W B T T c K k k T T Q Q kJ h ⎡⎤⎛⎫⎛⎫-⎢⎥ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭⎢⎥⎣

⎦=++=-∴=⨯⨯-=⨯∴=⨯Q 对辐＝()521 3.681017600kg /h () 4.1862520B p Q W C T T ⨯===-⨯-（）()()()()(

)()121230203025()()7.2(ln ln 30203025F F m F F T T T T T T T T T ------∆===----⎡⎤⎡⎤⎣⎦⎣⎦℃）

④传热总系数K 值

⑤ 冷却面积 ()0.8420.74.1861 1.77 1.4510D K A D R ρν⎛⎫∴=+=⨯ ⎪⎝⎭217600 1.12(m/s)236000.785(0.053)1000

w ==⨯⨯⨯⨯11932110.0035114500270018816750K ∴==+++5

23.681026.5(m )19327.2m Q A K T ⨯===∆⨯