Установка для выращивания микроводорослей

 

Использование: микробиологическая промышленность и кормопроизводство в сельском хозяйстве, выращивание фотосинтезирующих микроорганизмов и микроводорослей . Сущность изобретения: установка содержит светопропускающий трубчатый реактор, выполненный в виде змеевика с параллельными участками. Расположение труб змеевика в поперечном сечении имеет конфигурацию звездообразной формы, в которой трубы размещены по концентрическим окружностям и . образуют цилиндрические поверхности - слои с источниками света в общем центре, а компоновка взаимного расположения труб в пространстве определена системой математических уравнений.5 ил.

сОюз сОветских сОциллистических

РЕСПУБЛИК

l0E ПАТЕНТНОЕ

ССР

СР) АНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ (21) 5019937/13 (22) 19.11.91 (46) 880.08.93, Бюл. ¹ 32 (76) В,В. Жиляев и В,Н. Карпуша (56) 1, Авторское свидетельства СССР № 1 21404, кл. С i 2 М 33//0000, 1989.

12. Авторское свидетельство СССР

N 1062258, кл. А 01 G 33!02, 1983. (54)

MN (57) про сел

R) + B) — ( са$ у 2 = 2 . р2 рз при нии мы зре тов гает поп гура тру руж1 вер схе нен

УСТАНОВКА ДЛЯ ВЫРАЩИВАНИЯ

РОВОДОРОСЛЕЙ

Использование: микробиологическая

ышленность и кормопроизводство в ком хозяйстве, выращивание фатосинзобретение относится к установкам ромышленного выращивания фотосинующих микроорганизмов и предназно для использования в сельском стве и микробиологической промышсти. адачей, на решение которой направленное изобретение, является повышероизводительности установки. ехнический результат, получаемый ешении задачи, выражается в увеличеКПД реактора за счет оптимизации схеасположения труб реактора с точки ия наиболее полного поглощения свего потока от источников света и достия тем, что компоновка труб змеевика в речном сечении имеет сложную конфи1ию звездообразной формы, в которой

ы расположены па концентричным окостям, образуют цилиндрическую поность с источниками света в центре и а их расположения описывается урав,ями: !

„„. Ж „„1 837750 (я)5 А 01 G 33/02, С 12 M 1/00 тезиру1ощих микроорганизмов и микраводорослей. Сущность изобретения: установка содержит светопропускающий трубчатый реактор, выполненный в виде змеевика с параллельными участками. Расположение труб змеевика в поперечном сечении имеет конфигурацию звездообразной формы, в которой трубы размещены па концентрическим окружностям и, образуют цилиндрические поверхности — слои с источниками света в общем центре, а компоновка взаимного расположения труб в пространстве определена системой математических уравнений, 5 ил.

2 d/2 ь л а сб) (1)

e»»»»» » — ) e ooo(» с» dlej) le е112

»

5>а 0 cK) с1!2 й„.; oo(»»,— 1 e»(» c»i die)) и-е

Rf+R) — i (2) со$ p1 = 2, я, В

2 й1 й2

Rn — 1 +Ree — i

2 2 2

c0sp,— (3) ф1 +p2 + +pn

15a I /bu р1 = — — (в случае однослойного располо360 и жения труб), где В1 — радиус окружности расположения труб в первом внутреннем слое; 5

Йг — радиус окружности расположения труб во втором слое;

R — радиус окружности расположения труб в поле;

d — наружный диаметр трубы, 10 ! — расстояние между отводами (шаг расположения труб), пМ вЂ” число труб, расположенных в первом слое; р> центральный угол между центрами соседних труб первого и второго слоя; рг — центральный угол между центрами соседних труб второго и третьего слоя; Ъ- центральный угол между центрами соседних труб (и — 1)-ro и и-го слоя.

На фиг,1.изображена установка, вид 20 сбоку; на фиг.2 — вид А на фиг.1; на фиг.3— разрез Б-Б на фиг.1 (поперечное сечение змеевика); на фиг.4 — вид сверху (в плане); на фиг.5 — схема расположения труб, в общем виде, Установка состоит иэ змеевика реактора, выполненного из стеклянных труб, имеющих прямолинейные участки 1 с отводами

2, компоновка которых в поперечном сечении имеет сложную конфигурацию звездообразной формы и трубы расположены по трем концентричным окружностям и обра зуют цилиндрическую поверхность, в центре которой установлены источники света 3.

Каждый прямолинейный участок 1 труб сое- 35 динен при помощи отвода 2 с одного торца реактора с соседним, лежащим на ppyroA окружности прямолинейным участком, который в свою очередь связан отводом со следующим прямолинейным участком дру- 40 гой окружности также при помощи отвода, но уже с другого торца реактора, На общем. каркасе 4 смонтированые остальные узлы и механизмы: бак питательного раствора 5, бак приемный 6, газообменник 7, насос 8, вентилятор 9 с электродвигателем 10, Змеевик реактора соединен с насосом гибкой связью 11. Патрубок 12 соединяет змеевик с гаэообменником, Бак питательного раствора 5 имеет патрубок 14, через который поступает раствор в газообменник 7. Бак приемный 6 имеет патрубок 15 отвода готового продукта, а змеевик снабжен патрубком 16 аварийного слива.

Установка работает следующим образом, В бак 5 заливают питательный раствор, В газообменник 7 загружают раствор и инокулят фотосинтезирующей микроводоросли, Оператор включает насос 8, который осуществляет принудительную циркуляцию суспензии микроводоросли из газообменника 7 в змеевик реактора и обратно, После того как суспензия начнет циркулировать по установке, включают источники света 3, световой поток от которых освещает суспенэию, циркулирующую в стеклянном змеевике реактора, при этом клетки микроводоросли поглощают часть светового потока и за счет фотосинтеза клеток осуществляется их рост. Компоновочная схема расположения труб змеевика позволяет максимально увеличить световоспринимающую поверхность трубчатого реактора и практически исключить потери света, т.к. расположение труб по концентричным окружностям, имеющим в поперечном сечении сложную звездообразную форму, схема расположения которых описывается уравнениями, позволяет создать вокруг источников света практически сплошную цилиндрическую поверхность и, как следствие этого, производительность установки повышается.

При увеличении биомассы клеток микроводоросли происходит потребление углекислого газа и выделение кислорода.

Производится автоматический замер кислотности в гаэообменнике 7 и по достижении ее определенной величины осуществляется автоматическая подача углекислого газа из баллона. В автомати Ioском режиме осуществляется регулировка насыщенности раствора микроводорослью, по достижении определенной величины производят отбор части готового продукта из газообменника 7 в приемный бак 6. Затем осуществляют долив в газообменник 7 из бака 5 питательного раствора в количестве, равном отобранному продукту, Осуществляется контроль за нагревом биомассы от источников свега,. по достижении определенной температуры включают вентилятор 9 для охлаждения змеевика реактора.

Предложенные уравнения описывают расположение труб в змеевике при числе труб, равном или большем двух, в случае однослойного или многослойного расположения труб вокруг источников света. В любом из вариантов схема расположения труб такова, что образует цилиндрическую поверхность.

Пример конкретного решения уравнений.

Имеем: б = 65 MM; I = 150 мм; n = 7.

1837750

25,714 .

Задаемся первоначально значением Rt 5

80 мм и, решая уравнение (!), находим чения Вг и Вз. зна

80г ) 313 91г — 150г

cos pt—

2 180 313,91

1г + 321 1г — 150г

2 187,1 321,1

= 25,704 25,714;

Значение Rl найдено с достаточной степенью точности, Применение предлагаемого изобретения позволит повысить производительность установки flpN llpoMb!UJëåííoì ее применении.

Формула изобретения

Установка для выращивания микрово. дорослей, содержащая светопропускающий тоубчатый реактор, выполненный в виде змеевика, включающего прямолинейные учаСтки, расположенные в параллельных вертикальных плоскостях так, что витки труб в одной плоскости размещены напротив межвитковых зазоров другой рядом лежащей плоскости, технологические патрубки и емкости, насос и источники света, отличающаяся тем, что расположение труб в змеевике в поперечном сечении имеет конфигурацию звездообраз108 + 322 — 150

2 188 322

= 0,9852; pz= 9,873 ;

360 360 п.2 7 2

Тогда:/р1 + рг= — — =- — — -=65!2

5га агсt1

65!2! / . 655 !

00 соь(огcáin — )г!5асаь\огсь!а — ))

I8o ) L !50 lj

65/2

500 агИ

65/1 !

5!! 7! coslarcoin — — ) 4!50 со5 огс Sin —

5l4,Ч/)

/50 а

= 0,95957; р! = 16,347!

313,91 + 448,59 — 150

2 313,91 448,59

= 0,9845; pl= 10,096О;

) (/р! +1)"г) = 16,347 + 10,096 !

= 26,443 > 25,714

Задаемся следу!ощим значением радиу а И1 = 188 мм находим;

65/2

511 мм;

1 65!2

Sin arCtа ! 4 / . 65!24 / . 654 !!56 coo(accoin )4!50саь(агсь!а — ))

/SS !50)) !

1—

65/2

- 4567 Мм

65!2 ! sin a7ct1 (522.co5(агсь!а — -)4!50-са5(агс 5 а — ) = 0,9625, /р1= 15,747;

322 +456,7 — 150

2 22 456 7 (/р1 + )2 = 15,747 + 9,873

= 25,62 < 25,714О:

Находим количество градусов суммы угл в ////1. + рг приходящуюся на е/ иницу рад уса: (.у1 + р — (Я + Y".)г

180 — 188

26,443 — 25,62 0 102875 гуэ

25,714" - 25,62" = 0,094;

0,094Π—. 0,102075 — -0,914 мм.

Последнее заданное значение радиуса

Rl = 188 мм необходимо уменьшить на

0,914 мм.

Задаемся радиусом Rt = 187,1 мм, решаем уравнения:

/5!2

65!21 / . 651!

Iii I co6Iar coin — — )4!50соь|огг6!а - — )) /$7, /! !50 .) 65!2 кь — — — =-"55,5 мм;

sin acct)

65!2

65!2 1 / 654

52/,!.ссь(агсьin — )4/50 co5 асс 5 а =-) =- -0,962; р!= 15 007О;

321,1г + 455 8г — 150г

2 321,1 455,8

= 0,985; рг= 9,897;

pt + = 15,807 + 9,897

1037750 ной формы, трубы в которой размещены по концентрическим окружностям и обраэугот цилиндрические поверхности-слои, при этом источники света расположены в общем центре Окружностей, а компоновка взаимного расположения труо в пространстве, s поперечном сечении определена системой уравнений; д(2

„=

d/2

sin orctg

p, ° сО а Ып ) С.co5(clrc5i44/ )

dl2 п

0ï

51п Orct Р„; os(»ê6 — ) Р юь(о пь»д!Ц)

R) + R) — t г R Вг

R3+R3—

cos ров

Rn — 1 +Rn

2 2 2

2.Rn — 1 Rn

W + + +Pn= 2.„: где R1 — радиус окружности располо>кения

10 труб в первом по отношени о к центру слое;

Rz — радиус окружности расположения труб во втором слое;

Rr — радиус окружности расположения труб в и-м слое;

d — наружный диаметр трубы;

) — расстояние между центрами рядом расположенных труб в поперечном сечении;

pl — централ ьн ы и угол между центрами соседних труб первого и второго слоев, р — центральный угол между центрами соседних труб второго и третьего слоев;

pn — центральный угол между центрами соседних труб в слое (n-1)-м и и-м слое.

1837750

ЧиГ. 4

Составитель T. Ахметова

Техред М,Моргентал Корректор С, Лисина

Редактор

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 2872 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5