Аппарат для выращивания микроорганизмов

 

АППАРАТ ДЛЯ ВЫРАЩИВАНИЯ МИКРООРГАНИЗМОВ, включающий емкость. // аэратор и теплообменное устройство типа тепловая труба, содержшдее . две вертикальные цилиндрические обечайки, размещенные коаксиально с образованием кольцевой полости для хладагента, заглушенной с торцов,, и трубчатый конден.сатор, отличающийся тем, что, с целью увеличения коэффициента теплопере-дачи , стенки обечаек кольцевой полости снабжены покрытием из капиллярно-пористого материала, а трубчатый конденсатор размещен в ней центрально. (П с :л | г 2

аа ои

3Я) С М 1 02

МСУДМРО Я%ННЫЙ КОМИТЕТ СССР ю вев вм .

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ":..н *втОЕСМВМ xev (21) 3370347/28-13 (22) 10.12.81 (46) 30.01.84. Вюл. Р 4 (72) В.С.Карасев, A.Ä.Êîðíååâ, С.Д.Корнеев и A.A.Ñêëàäíåâ (71) Всесоюзный научно-исследовательский биотехнический институт (53) 663.13 (088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

9 933701, кл. С 12 M 1/00, 1980.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 825630, кл. С 12 .М 1/02, 1978. (54)(57) AIIIIAPAT ДЛЯ ВЫРАЩИВАНИЯ

МИКРООРГАНИЗМОВ, включающий емкость, 17 аэратор и теплообменное устройство типа "тепловая труба", содержащее . две вертикальные цилиндрические обечайки, размещенные коаксиально с образованием кольцевой полости для хладагента, заглушенной с торцов,. и трубчатый конденсатор, о т л и— ч а ю шийся тем, что, с целью увеличения коэффициента теплопере-. дачи, стенки обечаек кольцевой полости снабжены покрытием из капиллярно-пористого материала, а трубчатый .конденсатор размещен в ней центрально.

1070157

Изобретение относится к микробиологической промышленности и может быть использовано для производства биомассы дрожжей и других микроорганизмов.

Известно теплообменное устрой- . ство к аппаратам для выращивания микроорганизмов, состоящее иэ вертикальных тепловых труб, сообщенных между собой в нижней части, при этом они имеют общую конденсационную камеру с охлаждающим змеевиком внутри, сообщенную при помощи паропровода с дополнительной конденсационной камерой, причем верхний конец паропровода расположен в пос- 15 ледней и на него навит змеевик, а в днище дополнительной конденсационной камеры cMQHTHpoBctHB конденсатоотводная трубка с перепускным вентилем, конец которой размещен в паропроноде I;1J

Однако данная конструкция теплообменного устройства недостаточно эффективна, так как в зоне испарения аппарата осуществляется процесс 25 кипения в большом объеме, интенсив ность которого недостаточна и зависит от высоты столба жидкости, уменьшаясь в нижней части, что приводит к неизотермичности поверхности теплообменного устройства. Кроме того, наличие транспортной эоны между зонами испарения и конденсации создает дополнительное гидравлическое сопротивление, ухудшающее харак теристики .теплообменника.

Наиболее близким к предлагаемому является аппарат для выращивания микроорганизмов, включающий емкость, аэратор и теплообменное устройство типа "тепловая труба", содержащее. 40 дне вертикальные цилиндрические обечайки, размещенные коаксиально

c,îáðàçoâàHèåM кольцевой полости для хладагента,заглушенной с торцов, и трубчатый конденсатор t.23.

Недостатком известного аппарата являются невысокая интенсинность теплообмена вследствие знаЧительного термического сопротивления при кипении теплоносителя в большом объеме и большая материалоемкость конструкции, обусловленная наличием выносной зоны конденсации и соединяющих ее с зоной испарения трубопроводов, внутри которых возникает дополнительное гидравлическое сопротивление. Конденсация пара на внутренней поверхности горизонтальной трубы приводит к тому, что конденсат, заполняя нижнюю часть объема 60 трубы, создает дополнительное термическое сопротивление в зоне конденсации.

Цель изобретения - увеличение коэффициента теплопередачи. б5

Укаэанная цель достигается тем, что в аппарате для выращивания микро организмов, включающем емкость, аэратор и теплообменное устройство типа "тепловая труба", содержащее две вертикальные цилиндрические обечайки, размещенные коаксиально с образованием кольцевой полости для хладагента, заглушенные с торцов, и трубчатый конденсатор, стенки обечаек кольцевой полости снабжены покрытием из капиллярно-пористого материала, а трубчатый конденсатор размещен в ней центрально. На фиг. 1 схематично изображен аппарат для выращивания микрооргЬнизмов, продольный разрез; на фиг.2 узел 1 на фиг. 1 (увеличено); на фиг. 3 — разрез по А-A на фиг, 1.

Аппарат для выращивания микроорганизмов содержит вертикальную. емкость 1, азратор в виде закрепленного на приводном валу турбинного колеса 2 со всасывающим патрубком 3, воздушный коллектор 4 с ноздухоподнодящим трубопроводом

5. Турбинное колесо 2 расположено в кольцевой камере б, образованной воздушным коллектором 4 с днищем емкости 1. Кольцевая камера б имеет протоки 7 для циркуляции культуральной жидкости. Аппарат содержит теплообменное устройство типа

"тепловая труба", выполненное в виде двух цилиндрических обечаек

8 и 9, размещенных коаксиально с образованием кольцевой полости 10 для хладагента и заглушенных по торцам пластинами 11 и 12. В коль-. цевой полости 10 центрально помещены трубчатый охлаждающИЙ конденсатор 13 в виде змеевика, а внутренняя поверхность обечаек 8 и 9 снабжена покрытием 14 из капиллярнопористого материала. Покрытие l4 может быть выполнено из нескольких слоев . металлической сетки, плотно прижатой любым известным способом к внутренней поверхности обечайки, или из металлонолокнистых структур. Аппарат имеет трубопровод 15 для подвода питательной среды, патрубок 16 и патрубок 17.

Аппарат работает следующим образом.

Жидкость засасывается вращающимся турбинным колесом 2, а затем с большой скоростью выбрасывается н кольцевые протоки 7 кольцевой камеры б. При этом за счет падения давления в кольцевых протоках 7 происходит подсос воздуха в кольцевую камеру б и дробление его н жидкой фазе до мельчайших пузырьков. Выходя иэ камеры б, газожидкостная смесь поднимается вверх в пространство, 10701 57 д-Д

Ф

Составитель Г.Лошкарева

ТехредС.Легеза. Корректор H,Ýðäåéè

Редактор Л.Филь

Заказ 11642/26 Тираж 522 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул.Проектная, 4 образованное емкостью 1 и цилиндрической обечайкой 8 тепловой трубы, при этом при переливе через верхний край тепловой трубы воздух частично отделяется от жидкой фазы и выходит через патрубок 17, а жидкость опускается по цилиндрической обечайке 9 и вновь засасывается турбинным колесом 2. Это позволяет осуществлять непрерывное аэрирование среды. В процессе микробиологичес- . 10 кого синтеза выделяется избыточное тепло, которое через стенки обечаек

8 и 9 передается хладагенту, пропитывающему капиллярно-пористый матерйал 14. Хладагент испаряется из 15 пор капиллярно-пористого материала

14, при этом пар, контактируя с поверхностью трубчатого кондейсатора

13, конденсируется.. Конденсат стекает в нижнюю часть кольцевой полости 10 и под действием капиллярных сил вновь распределяется по поверхности теплообмена. Через конденсатор 13 прокачйвается охлаждающая рабочая среда, поступающая от холодильной машины через патрубок 16.

Испарение хладагента из капиллярно-пористого материала позволяет а существенно увеличить коэффициент . теплопередачи за счет более высокой интенсивности теплоотдачи в этом процессе по сравнению с кипением в большом объеме на гладкой поверхности. При этом использование капиллярно-пористого материала для

35 распределения хладагента по поверхности теплообменника дает возмож-ность освободить внутренний объем кольцевой полости для размещения в ней трубчатого конденсатора, что также способствует повышению коэффициента теплопередачи путем исключения гидравлического сопротивления при течении пара к поверхности конденсатора.

Это является результатом того,, что эа счет отсутствия гидравличеаких потерь давление паров хладагента в кольцевой полости и, следовательно, его температура могут поддерживаться на максимально низком и одинаковом по всей полости уровне, дающем возможность увеличить температурный напор и взаимосвязанный с ним коэффициент теплопередачи.Одинаковая температура поверхности теплообмена создает лучшие условия для осуществления процесса биосинтеза, а повышение коэффициента теплопередачи позволяет уменьшить площадь поверхности тенлообмена и снизить металлоемкость конструкции.

Выполнение аппарата для выращивания микроорганизмов с предлагаемым теплообменным устройством дает возможность увеличить коэффициент теплопередачи более чем в 2 раза, что позволяет получить экономический эффект порядка 100 тыс.руб. на одну установку.