Условие полного отражения

Микро- и макросмешение

Образующиеся в аппарате крупномасштабные циркуляционные потоки содействуют равномерному распределению пузырей в жидкости, но слабо воздействуют на массоперенос О₂ из газа в жидкость. Интенсификация массообменного процесса достигается турбулизацией жидкости меньшего масштаба внутри крупных циркуляционных потоков.

Поэтому необходимо стремиться к тому, чтобы наибольшая часть энергии, затрачиваемой на перемешивание, шла на создание этих турбулентных пульсаций в жидкости.

Здесь уместна аналогия с центробежным насосом. Макросмешение, создаваемое работой мешалки, измеряется производительностью V. Микросмешение возникает при наличии напора Н, создаваемого насосом мешалки. Следовательно, целесообразно применение мешалки с максимально допустимым отношением H/V.

Согласно теории центробежного насоса Н~n²d², а V~nd³, где n - число оборотов; d - диаметр мешалки. Следовательно, отношение H/V~ n/d, т.е. чем больше скорость перемешивания и меньше диаметр мешалки, тем выше эффективность перемешивания. Однако это отношение ограничено сверху для каждого типа мешалки возможностью возникновения застойных зон в аппарате. 13

В ферментерах в условиях развитого турбулентного движения мощность, потребляемая на перемешивание, в большой степени зависит от наличия отражательных перегородок. С увеличением их числа и размеров мощность сначала возрастает, затем несколько уменьшается и принимает постоянное значение.

(рис.10). Условие максимальной мощности соответствует так называемому полному отражению, т.е. полному подавлению вращательного движения жидкости.

Условие полного отражения записывается:

(b·n/D)³0,5,

где n - число перегородок; b - ширина перегородок; D - диаметр аппарата.

В условиях полного отражения наибольшая часть энергии затрачивается на создание турбулентных пульсаций, что интенсифицирует процесс массопередачи, т.е. увеличение затрачиваемой мощности положительно влияет на процесс ферментации и экспериментально установлено, что

K_LF ~ (N_ДВ/V_Ж)^0,7,

т.е. массоперенос в степени 0,7 пропорционален подводимой мощности. 14

Дата добавления: 2014-01-14