Основные параметры ТО биотехнологии

 

К ним относят:

1. Скорость технологического процесса или скорость его кинетики.

2. Скорость продукта при перемещении внутри рабочего органа оборудования.

3. Производительность оборудования.

4. Мощность необходимая на процесс или мощность двигателя и др.

 

1. Скорость кинетики процесса.

Она характеризует интенсивность обработки продукта.

Под интенсивностью понимается:

· малые затраты энергии, материалов и сырья при проведении процесса,

· поточность процесса,

· возможно большая скорость движения продукции внутри рабочего органа во время проведения процесса.

 

Скорость кинетики определяется по уравнению вида:

 

(1), где

 

L - движущая сила процесса; R – сопротивление процессу.

 

Например: для тепловых процессов

 

(2)

 

Либо (3)

 

Выражение в числителе есть ни что иное как:

- движущая сила процесса,

- или количества тепла, необходимого для проведения процесса,

- или основное уравнение теплопередачи нестационарных тепловых процессов.

В знаменателе:

- сопротивление процессу,

- или произведение площади теплопередачи на время процесса.

 

После сокращений на (F·t) окончательно получим:

 

u^* = k·Dt = Dt/R, поскольку k = 1/R, Дж/м²с (4), где,

 

k- коэффициент теплопередачи, вт/м²град;

Dt- разность температур, град (движущая сила процесса.)

R – сопротивление тепловому процессу, град^-1.

 

Скорость кинетики для:

- процессов массообмена, (в сушилках и выпарных установках);

- гидромеханических процессах разделения в жидкой неоднородной среде, (в сепараторах и центрифугах);

- и процессов прессования,

определяется уравнением.

кг/м²с (5),

где G – масса, кг.

 

Однако,

в каждом конкретном случае (u^*) имеет разный физический смысл.

Движущая сила каждого из процессов различна.

 

Для массообмена - u^* = G/F·t = DС/R – разность концентрации.

 

Для разделения - u^* = G/F·t = Dr/R – разность плотностей. (6)

 

Для прессования - u^* = G/F·t = DР/R – разность давлений.

 

 

2. Скорость движения (u) продукта внутри рабочего органа машины.

 

Исходной основной формулой для ее нахождения является зависимость

 

u =путь/время = Н/τ, м/с

 

Однако, при необходимости используются и другие зависимости:

 

А) Если продукт является, во-первых,

· жидким; либо пластично-вязким;

· либо насыпным; либо кусковым,

· и, во-вторых, обрабатывается в машине непрерывного действия в виде массы в сплошном слое или объеме,

 

то скорость его движения может быть найдена

- как функция давления

- либо напора по формуле Торичелли.

 

либо (7)

 

Она исходит из основной зависимости, в чем легко убедится, анализируя размерности:

 

По второму закону Ньютона: Н = кг·м/с²

 

С учетом этого:

 

М

Рис. Схема шнекового пресса непрерывного действия.

 

Б) Эту же скорость можно определить из уравнения неразрывности

потока, как функцию от производительности.

 

м/с (8)

 

М₀- объемная производительность ТО, м³/с;

f – площадь поперечного сечения выходного окна, канала, и т.д. ТО, м²;

d – диаметр этого выходного окна, м.

 

Рис. Схема ленточного транспортера.

 

В) Если продукт является штучным:

- в виде пакетиков продукта, ящиков, фляг, рам, банок и т.д.

- и обрабатывается и транспортируется одновременно в машинах непрерывного действия,

- например: на конвейерах, ленточных транспортерах, элеваторах и т. п.,

 

то скорость его транспортировки можно определить.

 

u = М_шт.·L, м/с (9), где

 

М_шт- штучная производительность, шт/с;

L – расстояние между единицами продукта,

 

Однако, (шт/с) весьма маленькая размерность не характерная для, прежде всего, конвейеров и другого ТО, поэтому в расчетной практике очень часто используют формулу.

 

м/мин (10)

 

М_шт- штучная производительность, шт/час;

60 – коэффициент перевода времени;

j - коэффициент неравномерности поступления продукта.

 

Г) В этом же случае, т.е. если продукт является штучным

- и скорость его транспортировки

- совпадает со скоростью рабочего органа ТО,

эту скорость определяется по основной формуле.

 

u = Н/t м/с, либо м/мин (11)

 

Н- длина пути перемещения продукта за такт, м;

t - время перемещения, с, либо, мин.

 

Д) В этом же случае, т.е. если продукт является штучным.

1) При ритмично пульсирующем движении рабочего органа,

2) или движении (рабочего органа) с периодическими остановками,

3) или, как иногда называют, циклическом движении

скорость транспортировки определяется по этой же формуле (11)

 

Рекомендуемая литература

1. Калунянц К.А., Голгер Л.И., Балашов В.Е., Оборудование микробиологических производств М.; Агропромиздат, 1987. стр. 5 - 10.

2. Боротников И.В., Босенко А.М., Машины и аппараты микробиологических производств. Минск, Высшая школа, 1982. - 288 с.

3. Еренгалиев А.Е., Какимов А.К., Жаксыбаев А.М. Биотехнологическое оборудование. Учебное пособие. – Семипалатинск, 2006. – стр. 3 - 9