Оборудование для хранения компонентов питательных сред

1.1. Бункера и питатели

Бункера устанавливаются для кратковременного хранения сыпучих материалов и обеспечения ритмичной работы оборудования в начале и в конце конвейеров, под циклонами пневмотранспортных и сушильных установок, над измельчителями и после них.

Бункера широко используются на всех стадиях производства продуктов биосинтеза. Бункера изготавливают пирамидальные (а), призматические (б и г) и круглые (в) (рис. 2).

Рис. 2. Бункера

В зависимости от формы бункера истечение из ней бывает нормальным при движении столба материала (д), гидравлическим при движении всего материала (е) и смешанным (ж) (рис. 3).

Рис. 3. Виды истечения материала из бункеров

При нормальном истечении скорость движения материала (м/с):

,

где К_и – коэффициент истечения (для пылевидных влажных материалов
К_и = 0,221, для зернистых – 0,6 и для кусковых – 0,4);

R – гидравлический радиус отверстия;

R = S_{площ. отв}/П_отв,

где S – площадь отверстия, м²;

П – периметр отверстия, м.

При гидравлическом истечении скорость движения материала (м/с):

,

где h – высота материала в бункере.

Расход материала из бункера:

,

где F – площадь выходного отверстия (для порошковых и мелкозернистых материалов принимается не менее 0,09 м²).

Для перекрывания и регулирования подачи материала бункера снабжаются шиберными, секторными, клапанными и другими видами затворов.

Расчет объемов бункеров:

,

где G_мат – количество материала, хранящегося в бункере, кг;

ρ_мат – насыпная плотность материала, кг/м³;

К_з – коэффициент заполнения бункера.

Питатели применяются для непрерывной и равномерной подачи материала в количестве, обеспечивающем заданную производительность измельчительных и ситовых машин, аппаратов для приготовления питательных сред и другого оборудования. В микробиологической промышленности широко используются барабанные, винтовые, тарельчатые, ленточные, лотковые, пластинчатые и др. питатели.

Винтовые или шнековые питатели используются для равномерной подачи порошкообразных материалов, гранул до 5 мм и других мелкокусковых материалов. Они устанавливаются под бункерами или другими емкостями с материалом. Длина перемещения материала может доходить до 60 м, но оптимальная составляет 10 м.

Винтовой питатель представлен на рис. 4.

Рис. 4. Винтовой транспортер:

1 – электропривод; 2 – концевые подшипники; 3 – смотровое окно; 4 – промежуточные подшипники; 5 – винт; 6 – разгрузочный патрубок; 7 – желоб

При вращении винта материал продвигается внутри корпуса и выгружается через нижний штуцер. Производительность питателя регулируется путем изменения частоты вращения винта с помощью вариатора.

Производительность винтового питателя:

, кг/мин,

где D – диаметр винта, м;

S – шаг винта, м;

n – частота вращения винта, мин^-1;

r - насыпная плотность, кг/м³;

К_s – коэффициент использования объема желоба, 0,6-0,8.

Мощность электродвигателя (кВт) для горизонтального питателя:

, кВт,

где Q – производительность питателя, кг/мин;

L – длина транспортировки материала в питателе, м;

K_т – коэффициент трения, (1,5¸4);

h – КПД привода (0,7-0,8).

Расшифруем условное обозначение винтового питателя, например, ПВ 75 ЭК: П – питатель, В – винтовой, 75 – диаметр винта в мм, Э – электрический тип управления (П – пневматический), К – коррозионно-стойкая сталь.

1.2. Емкостное оборудование

К емкостному оборудованию, применяемому на микробиологических предприятиях для хранения жидких сред, относятся резервуары и емкостные аппараты.

Для длительного хранения жидких продуктов чаще применяют резервуары горизонтального типа, чем вертикального.

На заводах микробиологической промышленности применяют резервуары объемом 1, 2, 3, 5, 10, 50, 100, 250, 500, 2000, 3000 м³.

Жидкие парафины, свекловичную мелассу, метанол, этанол, ацетон и др. сырье, необходимое для получения продуктов микробиологического синтеза хранят в резервуарах большой единичной емкости – от 100 до 10000 м³.

Выдача жидких сред может осуществляться самотеком, а также передавливанием сжатым воздухом или инертным газом при давлении от 0,3 до 1,6 МПа. Они снабжаются переливными трубами, штуцерами, люками, подогревателями, куда подается пар. Для временного хранения жидкого сырья, растворов солей, компонентов питательных сред, фугатов, экстрактов, ультраконцентратов и других промежуточных продуктов производства, а также для осуществления некоторых технологических процессов применяют емкостные стальные сварные аппараты с рубашками и перемешивающими устройствами.

Основными характеристиками емкостных аппаратов являются их вместимость, рабочее давление и материал, из которого аппарат изготовлен.

Емкостные аппараты могут быть цельносварными или со съемными крышками, они могут иметь рубашки или змеевики, люки для загрузки и выгрузки, а также штуцера нетехнологического назначения для установки приборов контроля и регулирования параметров процесса.

Емкостные аппараты бывают вертикального или горизонтального типа. Вертикальные емкости, как правило, имеют отношение высоты к диаметру, равное 5.

Условное обозначение аппаратов включает буквы и цифры. Буквенные обозначения соответствуют шифру типа корпуса аппарата. Первые буквы обозначают:

Г – горизонтальный;

В – вертикальный.

Вторая и третья буквы обозначают тип днища (вторая – нижнее днище, третья – верхнее):

Э – эллиптическое;

К – коническое;

П – плоское.

Цифры после букв обозначают наличие или отсутствие разъема:

1 – цельносварной (без разъема);

2 – разъемный.

Следующие цифры указывают на наличие внутренних устройств и обогрева:

1 – без рубашки и без внутренних устройств;

2 – с трубным пучком;

3 – с рубашкой;

4 – со змеевиком;

5 – с погружным насосом.

Цифры, стоящие после второго тире обозначают номинальный объем аппарата в м³, последнее число – рабочее давление (МПа). Например, ГЭЭ 1-2-50-06 соответствует горизонтальному аппарату с эллиптическим днищем, цельносварному, с трубным пучком, номинальным объемом 50 м³, рабочее давление в аппарате 0,6 МПа.

Номинальные объемы емкостных вертикальных аппаратов составляют 1; 3,2; 4,2; 5; 6,3; 10; 16; 25; 40; 50; 63; 80 и 100 м³. Они рассчитаны для эксплуатации при плотности рабочих сред до 1600 кг/м³ и при Р_изб = 0,6 МПа в аппарате. Номинальная емкость цельносварных аппаратов горизонтального типа с эллиптическим днищем без внутреннего трубного пучка – 6,3; 10; 16; 25; 40; 50; 63; 80 и 100 м³. Они рассчитаны для хранения рабочих сред плотностью 1600 кг/м³ при избыточном давлении в аппарате 0,6; 1,0 и 1,6 МПа. Коэффициент заполнения аппарата – до 0,9 от номинального объема.