3.3 能量衡算

3.3.1 水 (1) 发酵热效应[6] Q=QF3V公

发酵罐Q大=55003226.45380%=9.973105 kcal 二级种子罐Q中=5500338.83370%=1.503105 kcal

一级种子罐Q小=550036.82365%=2.443104 kcal

(2) 循环冷却水（水温 20～25℃，△t=5℃，0.3MPa） 循环水用量（c=空气比热容1.0kJ/kg2℃）： W大=Q大c??t9.97?105??199400kg/hr

1?5Q中1.50?105W中=??30000kg/hr

c??t1?5Q小2.44?104W小=??4880kg/hr

c??t1?5以工作状态12个发酵罐，6个二级种子罐，3个一级种子罐计，并取安全系数1.2，则循环冷却水总量为：

W总=1.23（199400312+3000036+488033）310

-3

=1.232587.44

=3104.928t/hr

考虑到一级种子罐实消所需冷却水：取夹套传热系数K=200 kcal/㎡2h2℃，冷却水进口温度20℃，冷却水出口温度25℃，取冷却时间2.5hr，计算可得所需冷却水量W冷?3000kg/hr

则冷却水高峰用量：Wmax?3104.928?3?3107.928t/hr (3) 低温冷却水（水温9～14℃，△t=5℃，0.3MPa，夏季使用） 低温水用量（c=空气比热容1.0kJ/kg2℃）

9.9?7510??19940k0gh/ r W大=c??t1?5Q中1.50?105W中=??30000kg/hr

c??t1?5Q大

Q小2.44?104W小=??4880kg/hr

c??t1?5以工作状态12个发酵罐，6个二级种子罐，3个一级种子罐计，并取安全系数1.2，则低温冷却水总量为： W总=1.23（W大312+W中36+W小33）×10-3

3

=1.23（199400312+3000036+488033）310-

=1.232587.44

=3104.928t/hr (4) 自来水

① 洗涤用水：采用浸泡式清洗，用水量取设备公称容积的80% W发酵洗=226.45?80%=181.16m3

W二级洗=38.83?80%=31.064m3

W一级洗=6.82?80%=5.456m3

也可以采用喷淋式清洗，用水量约为罐体积的10%～15%，在此不做

计算。

② 配料用水：

?培养基原料大多为固体

?配料用水量≈消后培养基体积

W发酵配=104m

3

W二级配=25.48m3 W一级配=3.882m3 ③ 自来水用量：

取安全系数1.2，则自来水总用量：

W总=1.23（W发酵洗32+W二级洗+W一级洗+W发酵配32+W二级配+W一级配）

=1.23（181.1632+31.064+5.456+10432+25.48+3.882） =431m

3

3.3.2 蒸汽

（121℃,发酵温度=27℃,?=1.729kg/m3,焓i=653.31kcal/kg,汽化热517.51kcal/kg）

(1) 发酵罐、二级种子罐空消所用蒸汽：（按5倍罐全容积计算）

S?V全??S?5

20k6g 0?29?5 S大?238.3?01.7S中?40.86?1.729?5?353.235kg

(2) 一级种子罐、补料罐实消所用蒸汽：（以直接加热之后保温计算，料液比热Cs均取1kcal/kg2℃） 直接蒸汽加热气耗：S1?G?C?(t2?t1)?(1??) （?取10%）

i?Cs?t2G?C?(t2?t1)?(1??)?(1?40%)

i?Cs?t24?0%)kg6 86.20保温阶段气耗： S2=(30%~50%)3S1 取40%

?实消气耗：S?S?S12?S一级?3.88?26?5%?10?00?1(12127)?(1?10%?)?(1653.?31?1211S料?54.4?1000?1?(121?27)?(1?10%)?(1?40%)?14793.917kg

653.31?121?1S油?3.4?1000?1?(121?27)?(1?10%)?(1?40%)?924.618kg

653.31?121?1S泡敌?14?3.4?1000?1?(121?27)?(1?10%)?(1?40%)?924.618kg

653.31?121?1（补氨罐由于易挥发，且氨溶液具有自灭菌的特点，所以不采用高温灭菌法，使用过滤器除菌）

高峰用汽时段时，考虑两发酵罐一二级种子罐空消、一一级种子罐和各补料罐同时实消，并取安全系数1.2，

??1.2?(S发酵?2?S二级?1?S一级?1?S料?S油?S泡敌)

??1.2?(2060.104?2?353.235?1?686.20?1?14793.917?924.618?924.618)

4?2.1?81kg0

3.3.3 电

(1) 搅拌功率：（计算过程详见第五章设备衡算）

P发酵=200kw，P二级=36kw，P一级=3kw

总功率=P发酵+P二级+P一级=200312+3636+333 =2625kw (2) 其他用电

包括照明用电、车间生活用电等共计800kw (3) 配电要求

P=1.23（2625+800）=4110kw 3.3.4 空气

(1) 通气消耗压缩空气量：

Qg??(VVM)?V公

发酵罐Qg?0.09?226.45?80%?16.304m3/min 二级种子罐Qg?0.15?38.83?70%?4.077m3/min 一级种子罐Qg?0.2?6.82?65%?0.887m3/min (2) 压料用压缩空气量： 经验数据为：15m3/min (3) 总计：

取安全系数为1.05，假设最大工作量为12发酵罐、6二级种子罐、3一级种子罐通气，两发酵罐、一二级种子罐、一一级种子罐压料，则高峰空气用量为：

?Qg?1.05?(Qg

发酵?12?Qg二级?6?Qg一级?3?Qg发酵压?2?Qg二级压?1?Qg一级压?1)?Qg?1.05?(16.304?12?4.077?6?0.887?3?15?4)

=282.771m/min

33?要求配套设计空气系统供给282.771m/min的压缩空气量。