Eficiência de Impelidores e Suspensão de Sólidos em Fermentadores

Capacidade de bombeamento Eficiência do impelidor é dada pelo adimensional NA NA Fg NDi 3 𝑃 𝑁𝑝𝑁3𝐷𝑖 5𝜌 𝑭𝒈 𝑷 NA 𝑵𝒑𝑵𝟐𝑫𝒊 𝟐𝝆 Expressão de Fg por unidade de potência Dois impelidores podem ser comparados quanto à sua eficiência de bombeamento Do mesmo tamanho no mesmo fluido e mesma rotação 𝑭𝒈 𝑷 𝒊𝒎𝒑𝒆𝒍𝒊𝒅𝒐𝒓 𝟏 𝑭𝒈 𝑷 𝒊𝒎𝒑𝒆𝒍𝒊𝒅𝒐𝒓 𝟐 𝑵𝑨 𝑵𝒑 𝒊𝒎𝒑𝒆𝒍𝒊𝒅𝒐𝒓 𝟏 𝑵𝑨 𝑵𝒑 𝒊𝒎𝒑𝒆𝒍𝒊𝒅𝒐𝒓 𝟐 Rushuton x lamina inclinada 𝑭𝒈 𝑷 𝒍𝒂𝒎𝒊𝒏𝒂 𝑭𝒈 𝑷 𝑹𝒖𝒔𝒉𝒕𝒐𝒏 𝑵𝑨 𝑵𝒑 𝒍𝒂𝒎𝒊𝒏𝒂 𝑵𝑨 𝑵𝒑 𝑹𝒖𝒔𝒉𝒕𝒐𝒏 𝑭𝒈 𝑷 𝒍𝒂𝒎𝒊𝒏𝒂 𝑭𝒈 𝑷 𝑹𝒖𝒔𝒉𝒕𝒐𝒏 𝟎 𝟖𝟏 𝟎 𝟏𝟔 𝟎 𝟕𝟖 𝟓 𝟗 𝟑 𝟖 Suspensão de sólidos Sem aeração Critério comum usado para definir a suspensão completa de sólidos é que nenhuma partícula deve permanecer imóvel no fundo do recipiente por mais de 1 a 2 segundos NJS velocidade do agitador necessária para a suspensão completa de sólidos na ausência de gaseificação S parâmetro adimensional dependente do impelidor e da geometria do tanque νL viscosidade cinemática do líquido Dp diâmetro das partículas sólidas g aceleração gravitacional ρpdensidade da partícula ρL densidade do líquido X porcentagem em peso de partículas na suspensão Di diâmetro do impelidor Exercicio Células fúngicas formadoras de aglomerados são cultivadas em um fermentador de fundo plano de 10 m3 com diâmetro de 24 m equipado com uma turbina Rushton de diâmetro de 12 m operada a 50 rpm A folga inferior do impulsor é de 06 m A densidade do meio de fermentação é de 1000 kgm3 e a viscosidade é de 0055 Pa s A densidade e o diâmetro dos aglomerados de células são 1035 kgm3 e 600 μm respectivamenteA concentração de células no fermentador atinge 40 pp As células são suspensas nessas condições Suspensão de sólidos Com aeração Aeração reduz a capacidade de bombeamento do impelidor Maiores N são necessárias para manter a suspensão de sólidos NJSg velocidade do agitador necessária para a suspensão completa de sólidos na presença de gaseificação NJS velocidade do agitador necessária para a suspensão completa de sólidos na ausência de gaseificação Fgv vazão em vvm impulsor não inundado Retrofitting Substituição de um agitador por outro Manter mesmo eixo e motor Manter mesma frequencia de agitação para manter mesmos torque e consumo de energia Calcular o tamanho do novo impelidor Se regime turbulento e se o novo consome a mesma energia Se a massa específica e frequência de agitação forem as mesmas Ou 𝑁𝑝𝑁3𝐷𝑖 5𝜌 𝑛𝑜𝑣𝑜 𝑁𝑝𝑁3𝐷𝑖 5𝜌 𝑣𝑒𝑙ℎ𝑜 𝐷𝑖 5 𝑛𝑜𝑣𝑜 𝑁𝑝 𝑣𝑒𝑙ℎ𝑜 𝑁𝑝 𝑛𝑜𝑣𝑜 𝐷𝑖 5 𝑣𝑒𝑙ℎ𝑜 𝐷𝑖 𝑛𝑜𝑣𝑜 𝑁𝑝 𝑣𝑒𝑙ℎ𝑜 𝑁𝑝 𝑛𝑜𝑣𝑜 15 𝐷𝑖 𝑣𝑒𝑙ℎ𝑜 Um fermentador cilíndrico de 18 m de diâmetro com quatro defletores de largura um décimo do diâmetro do tanque e volume de trabalho de 46 m3 é usado para produzir amilase A densidade do caldo de cultura é de 1000 kgm3 e a viscosidade é de 20 cP O reator está equipada com uma turbina Rushton de 06 m Nestas condições o motor fornece uma velocidade máxima do agitador de 150 rpm Um representante de vendas da empresa local de fabricação de impelidores sugeriu que um melhor desempenho do processo pode ser alcançado substituindo a turbina Rushton por um impelidor mais moderno Em oferta estão turbinas de disco de pás curvas Scaba 6SRGT e um hidrofólio de bombeamento descendente Lightnin A315 a Estime os diâmetros do impelidores apropriados para adaptação dos agitadores alternativos Que suposições estão envolvidas em sua resposta b Compare os tempos de mistura esperados após a adaptação de cada um dos impelidores alternativos com o tempo de mistura fornecido pelo impelidor Rushton existente Considerando apenas o tempo de mistura você acha que o custo de adaptação de um novo impelidor é justificado Por quê