对发酵罐搅拌功率(通气准数)的测算
2007-10-10 22:05:20   来源：发酵科技通讯   评论：0 点击：

根据搅拌功率(P)计算式:P=Npn3d5ρ,转速n,叶轮直径d,物料密度ρ三个参数很易求得,而计算搅拌功率的关键是求出功率准数Np。准确计算Np非常困难,因它与罐内结构,物料性质,搅拌器型式尺寸,通气量,装液量(液深)等多种因素有关。笔者采取对发酵罐搅拌功率实测方法,计算出通气准数。在限定的条件下,该准数较准确,有实用参考价值。
1装液量(液深)相同,通气比不同,测定搅拌功率
用公称容积Vg=320m3氨基酸发酵罐进行测试。罐内为园蛇形冷却管,加全档板;下中档为涡轮,上档为轴流式组合型搅拌器;搅速1.8r/s;叶径(d)与罐径(D)之比:d/D=0.24~0.3。装液量为罐容积之60%即192m3,以水为介质,按1∶0.15-1∶0.43范围内之通气比进行试验,测定搅拌电机功率,测定结果参见表1。

2通风比相同,装液量(液深)不同,测定搅拌功率
按1相同的测试条件,通气比在1∶0.26~1∶0.34范围内,以水为介质,分四组进行测试。其结果见表2。

3对通气准数的测算
3.1对通气准数的测算
从表1的实测数据来看,随通气比增加,而搅拌功率随着下降,通气比增幅越大,功率下降也越多。
(1)通气比在1∶0.15~0.2,通气比不通气功率下降20%~25%
(2)通气比在1∶0.25~0.35,通气比不通气功率下降30%~35%
(3)通气比在1∶0.4~0.43,通气比不通气功率下降35%~40%
设P-通气时之功率;Po-不通气时之功率,根据以上限定条件和实测数据,可得出:
通气准数Na=P/Po=0.8-0.6
即不通气时Na=1.0
通风比1∶0.2时,Na=0.8-0.75
通风比1∶0.3时,Na=0.75-0.65
通风比1∶0.4时,Na=0.65-0.6
同时可以看出,先开风后启动电机,对降低启动功率是非常重要的。
3.2在通风条件下,装液量(液深)对搅拌功率之影响
从表2可以看出,通气比相同,装液量(液深)高者,功率有所增加,但提高幅度不大。装液量(液深)相对增加25%~30%,搅拌功率只提高1%~5%。通气比越大,功率提高的越小。总的来看,在通气比较高的条件下,装液量增加对搅拌功率的影响不很大。
3.3以糖质发酵液为介质,在生产上进行搅拌功率之实测比较
以××厂320m3发酵罐生产谷氨酸为例,底料192m3为罐容60%,初糖浓度为14%(W/V),罐的各项参数同1,在发酵的不同阶段测定搅拌电机之电流(I)、电压(U)、功率因数(COSΦ),根据下式计算搅拌功率P=1.732UICOSΦη式中P-搅拌功率(kW),η-电机机械效率(取0.95),实测结果见表3。

表3说明,以糖质发酵液,通气准数(Na)与水为介质的情况基本相似。在相同通气比条件下发酵液(含糖14%)比水为介质的功率约提高5%。
3.4通气比增加,可使搅拌功率降低,但并非节电以320m3发酵罐为例,装料192m3,参见表1,通气比1∶0.2时,功率为186kW,如1∶0.3时,功率为169kW,搅拌功率下降17kW。而通气比增加,空压机功率也增加。通气比1∶0.2时,用风38.4m3/min;通气比1∶0.3时,用风57.6m3/min。功率增加(57.6-38.4)×3=57.6kW。式中3为空压机每生产1m3空气耗电3kW。说明提高通气量而降低搅拌功率不但不省电,还增加了电能。