第四章 设备设计及选型
3.4 能耗计算
3.4.1 水
(1) 发酵热效应[5] Q=QF×V公
发酵罐Q大=5500×186.74×80%=8.2×10kJ/m·h 二级种子罐Q中=5500×38.83×70%=1.50×105 kJ/m·h
一级种子罐Q小=5500×6.82×65%=2.44×10 kJ/m·h
(2) 循环冷却水（水温 20～25℃，△t=5℃，0.3MPa） 循环水用量（c=水的比热容4.2kJ/kg·℃）： W大=4
33
5
3
Q大c??t8.2×105??39047kg/hr 4.2×5Q中1.5?105??7143kg/hr W中=4.2?5c??tQ小2.44?105??1162kg/hr W小=4.2?5c??t以工作状态6个发酵罐，3个二级种子罐，2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=1.2×（39047×6+7143×3+1162×2）×10
-3
=1.2×258.035
=309.642t/hr
考虑到一级种子罐实消所需冷却水：取夹套传热系数K=400 kcal/㎡·h·℃，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?309.642?3?312.642t/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=水的比热容4.2kJ/kg·℃）
Q大8.2×105??39047kg/hr W大? c×△t4.2×5
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四川理工学院毕业设计
Q中1.5?105??7143kg/hr W中=4.2?5c??tQ小2.44?105??1162kg/hr W小=4.2?5c??t
以工作状态6个发酵罐，3个二级种子罐，2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 =1.2×（W大×6+W中×3+W小×2）×10-3
3
=1.2×（39047×6+7143×3+1162×2）×10-
=1.2×258.035
=309.642t/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%
3 ?80%?149.392m W发酵洗?186.74
W二级洗=38.83?80%=31.064m3
3W一级洗=6.82?80%=5.456m
也可以采用喷淋式清洗，用水量约为罐体积的10%～15%。 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=79.30m
W二级配?22.19m3
3
W一级配?3.317m3 ③ 自来水用量：
取安全系数1.2，则自来水总用量：
W总=1.2×（W发酵洗×2+W二级洗+W一级洗+W发酵配×2+W二级配+W一级配）
=1.2×（149.392×2+31.064+5.456+79.30×2+22.19+3.317） =623.2932m
3
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第四章 设备设计及选型
3.4.2 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
S大?196.56×1.729×5?1699.261kg
S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/kg·℃） 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?t2保温阶段气耗： S2=(30%~50%)×S1 取40%
?实消气耗：S?S?S12?S一级?3.78?1000?1??121-27???1?10%???1?40%??1027.959kg
653.31-121?153.82?1000?1??121-27???1?10%???1?40%??14636.177kg
653.31-121?1 S料? S油?3.36?1000?1??121-27???1?10%???1?40%??913.741kg
653.31-121?13.36?1000?1??121-27???1?10%???1?40%??913.741kg
653.31-121?1 S泡敌? 高峰用汽时段时，考虑两发酵罐，一个二级种子罐空消、一个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)
? .177?913.741?913.741??1.2??1699.261?2?353.235?1?1027.959?1?14636=2.55?104kg
3.4.3 空气
(1) 通气消耗压缩空气量：
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四川理工学院毕业设计
Qg??(VVM)?V公
发酵罐 Qg?0.09?186.74?80%?13.44m 53/min3二级种子罐Qg?0.15?38.83?70%?4.077m /min3一级种子罐Qg?0.2?6.82?65%?0.887m/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6发酵罐、3二级种子罐、2一级种子罐通气，两发酵罐、一个二级种子罐、一个一级种子罐压料，则高峰空气用量为：
?Qg?1.05?Qg发酵?6?Qg二级?3?Qg一级?2?Qg发酵压?2?Qg二级压?1?Qg一级压?1 ?1.05??13.445?6?4.077?3?0.887?2?15?4?
???Qg
=162.409m/min
33?要求配套设计空气系统供给162.409m/min的压缩空气量。
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