Биореакторы теплопередача и охлаждение

Теплопередача и охлаждение биореактора [c.447]

Большинство промышленных биореакторов снабжено охлаждающим кожухом и/или внутренними охлаждающими змеевиками. В последнее время для интенсификации процессов в биореакторах как обычной конструкции, так и новых конфигураций стали использовать наружные охлаждающие контуры. В некоторых реакторах новых конфигураций внутренняя охлаждающая система настолько нарушает основные гидродинамические рабочие характеристики, что исключает такое охлаждение. При увеличении размера реактора создание необходимой внутренней охлаждающей поверхности становится все более трудной задачей. Для геометрически подобных емкостей увеличение объема пропорционально кубу линейных размеров, при этом площадь увеличивается только пропорционально квадрату линейных размеров. Эффективность охлаждения аэробных биореакторов зависит от следующих факторов 1) переноса тепла от отдельных клеток в культуральную среду 2) переноса тепла от культуральной среды, содержащей диспергированные пузырьки газа и микроорганизмы, к охлаждающим поверхностям 3) поступления тепла за счет рассеяния механической энергии, затрачиваемой на перемешивание среды с целью ее аэрации 4) охлаждения при испарении, выравнивания температур и работы при расширении, связанной с прохождением воздуха через среду 5) изменения коэффициента теплопередачи вследствие загрязнения охлаждающих поверхностей накапливающимися на них микроорганизмами. Потенциальную значимость этих факторов необходимо рассматривать отдельно для каждой технологической системы. [c.449]

Плотность клеток микроорганизмов очень близка к плотности водной среды, в которой они растут, и при анализе теплопередачи в дисперсионных культурах бактерий и дрожжей,, обычно имеющих диаметр эквивалентной сферы меньше 10 мкм, культуральную среду можно рассматривать как однородную водную фазу. В аэрируемых биореакторах перенос тепла от культуральной среды к охлаждающим поверхностям осуществляется путем принудительной конвекции. Чтобы судить о потенциальной эффективности охлаждения, необходимо оценить соответствие характеристик водно-газовых смесей, образующихся при оптимальном транспорте кислорода, факторам,, способствующим увеличению теплопередачи от этой смеси к поверхности. [c.450]

Понятие теплового подобия применяется в случае технологических систем, в которых происходит теплопередача в этом случае к единицам длины, силы и времени добавляется температура. Тепло может передаваться от одной точки системы к другой с помощью разных механизмов излучения, теплопроводности, конвекции или переноса вещества под действием градиента давления. Первые три процесса осуществляются за счет разницы в температурах, а четвертый определяется характером потока в системе. Тепловое подобие имеет место в геометрически подобных системах, когда отношения соответственных разностей температур постоянны, а когда такие системы находятся в движении, они также и кинематически подобны. Тепловое подобие должно учитываться при разработке режима стерилизации биореакторов, особенно в плане теплового повреждения материала, а также при охлаждении биореакторов. [c.435]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология