Устройство для определения влагосодержания отработанных газов биореактора

Устройство для определения влагосодержания отработанных газов биореактора

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к устройствам для контроля процесса культивирования микроорганизмов и направлено на повышение точности определения влагосодержания отработанных газов биореактора. Отработанные газы биореактора поступают в измерительную камеру устройства через перфорированный трубопровод, в котором происходит разделение жидкой и газовой фазы. Последняя непосредственно поступает в измерительную камеру, а жидкая фаза поступает в нагреватель расположенный на дне камеры, где она испаряется и тоже поступает в измерительную камеру. В измерительной камере распопожены датчики температуры и относительной влахности, по показаниям которых вычисляется влагосодержание отработанных газов бпзреактора. В измерительной камере расг ложен вентилятор, обеспечивающий од-юродность паровоздушной сгссн 2 ил , 1 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕHHblЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4480469/13 (22) 06.09.88 (46) 15.04.91. Бюл. М 14 (71) Институт микробиологии им, А.Кирхенштейна (72) Е.С.Левитан, И,Е.Вилкс и У.Э.Виестур (53) 663.1(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N 997007, кл, G 05 D 27/00, 1983. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ

ВЛАГОСОДЕ РЖАНИЯ ОТРАБОТАН Н ЫХ

ГАЗОВ БИОРЕАКТОРА (57) Изобретение относится к устройствам для контроля процесса культивирования микроорганизмов и направлено на повышение точности определения влагосодерИзобретение относится к микробиологии, а именно к приборам для контроля процесса культивирования микроорганизмов.

Целью изобретения является повышение точности определения влагосодержания, На фиг,1 представлена блок-схема устройства для измерения влагосодержания отработанных газов биореактора; на фиг.2— поперечное сечение измерительной камеры.

Устройство для измерения влагосодержания отработанных газов биореактора содержит измерительную камеру 1, вычислительный блок 2 и индикатор 3. Измерительная камера 1 представляет собой корпус 4, на дне которого расположен нагреватель 5. В крышку б измерительной камеры 1 встроены входной патрубок 7, вал вентилятора 8, датчик 9 температуры, датчик 10 относительной влажности и выход„„ЯХ„„1642347 Al

)s G 01 N 25/60 ©Ñ 12 M 1/361 жания отработанных газов биореактора, Отработанные газы биореактора поступают в измерительную камеру устройства через перфорированный трубопровод, в котором происходит разделение жидкой и газовой фазы. Последняя непосредственно поступает в измерительную камеру, а жидкая фаза поступает в нагреватель, расположенный на дне камеры, где она испаряется и тоже поступает в измерительную камеру, В измерительной камере расположены датчики температуры и относительной влажности, по показаниям которых вь числяется влагосодержание отработанных газов биореактора. В измерительной камере расо.-;ложен вентилятор, обеспечивающий одчородность паровоздуLLlíoé сл осI I. 2 ил., 1 Tdáë. ной патрубок 11. Входной патрубок 7 соединен с нагревателем 5 перфорированным трубопроводом 12, а нагревате. ь 5 окружен термоизоляцией 13, имеющей в верхней части отверстия 14.

Устройство работает следующим образом.

Отработанные газы биореа ктора (воздухопарожидкостная смесь) через входной патрубок 7 поступают в измерительную камеру 1 и попадают в перфорированный трубопровод 12; вследствие чего не происходит конденсация жидкости на стенках измерительной камеры 1, Перфopèðîâàííûé трубопровод 12 может быть выполнен также сетчатым, например, из стальной сетки.

Перфорированный трубопровод 12 может быть выполнен как в виде прямой трубы, так и в виде змеевика. В-перфорированном трубопроводе,12 происходит сепарация воздухопарожидкостной смеси отработанных

1642347 газов. Во-первых. происходит гравитационное осаждение жидкости на стенке перфорированного трубопровода 12; во-вторых, отработанные газы поступают в измерительную камеру 1 с достаточно большой скоростью, которая увеличивается в перфорированном трубопроводе 12 за счет разных сечений перфорированного трубопровода 12 и входного патрубка 7, при этом жидкость как бы отстает от паровоздушной смеси, в-третьих, в змеевике при таком конструктивном выполнении перфорированного трубопровода 12 сепарация воздухопарожидкостной смеси отработанных газов усиливается за счет многократного изменения направления потока. В результате жидкость стекает по стенке перфорированного трубопровода 12 на нагреватель 5, а паровоздушная смесь через отверстия перфорированного трубопровода 12 попадает в объем измерительной камеры 1, Нагреватель 5 окружен термоизоляцией 13, которая выполнена таким образом, чтобы между рабочей поверхностью нагревателя 5 и верхней частью термоизоляции 13 образовался зазор для жидкости, поступающей на нагреватель 5 по перфорированному трубопроводу 12. Верхняя часть термоизоляции 13 может быть как плоской, так и сферической, причем в ней расположены отверстия 14для удаления в объем измерительной камеры 1 паров испарившейся на нагревателе 5 жидкости. Величина зазора между рабочей поверхностью нагревателя 5 и верхней частью термоизоля ции 13, а также диаметр, количество и расположение отверстий 14 определяются тепловым и гидродинамическим режимами внутри измерительной камеры

1.. Материалом термоизоляции 13 может служить, например, асбоцемент, Благодаря наличию термоизоляции 13, которая направляет весь тепловой поток нагревателя

5 на слой жидкости, находящейся на рабочей поверхности нагревателя 5, и препятструет перегреву паровоздушной смеси в объеме измерительной камеры 1, температура нагревателя 5 значительно превышает температуру паровоздушной смеси в объеме измерительной камеры 1, что позволяет полностью и достаточно быстро испарить всю жидкость, поступающую на нагреватель 5, Кроме того, наличие термоизоляции

13 гар" íòèðóåò сохранность датчика относительной влажности 10, При выполнении верхней части термоизоляции 13 сферической значительно уменьшается гидродинамической сопротивление пара при его переходе в объем измерительной камеры 1 через отверстия 14, что позволяет исключить "захват" и перенос в объем измери5

50 тельной камеры 1. капель жидкости, кипящей на нагревателе 5. Таким образом, вся жидкость, попадающая на нагреватель 5, полностью испаряется, при этом паровоэдушная смесь в объеме измерительной камеры 1 также нагревается. Для выравнивания температурного и аэродинамического режима в измерительной камере

1 предусмотрен вентилятор 8, который обеспечивает однородность паровоздушной смеси и равномерность ее нагрева, Схема автоматического регулирования в вычислительном блоке 2 с помощью датчика 9 температуры обеспечивает в объеме измерительной камеры 1 стабилизациютемпературы на уровне 90 С. По сигналам датчика

10 относительной влажности в вычислительном блоке 2 вычисляется величина влагосодержания отработанных газов биореактора, результат выводится на табло индикатора 3, Были проведены сравнительные испытания данного устройства и прототипа. При этом воздух пропускали через биореактор для азробного культивирования микроорганизмов объемом 5 л, содержащий 3 л питательной среды при температуре 30 С. На вьгходе из биореактора определяли влагосодержание отработанных газов. В качестве контрольного использовали определение влагосодержания, основанное на сборе и взвешивании влаги, выделившейся после охлаждения отработанных газов до температуры -72 С, причем к полученным результатам влагосодержания добавляется остаточное содержание водяного пара при температуре -72 С, составляющее

0,16 г/см .

Результаты сравнительных испытаний представлены в таблице.

Как видно из таблицы, применение для измерения влагосодержания отработанных газов биореактора данного устройства позволяет снизить среднюю относительную ошибку по сравнению с прототипом на

9,36 при этом с увеличением расхода отработанных газов точность измерения устройства возрастает и приближается к контрольному on ределению влагосодержания, Формула изобретения

Устройство для определения влагосодержания отработанных газов биореактора, содержащее вычислительный блок и измерительную камеру с входным и выходным патрубками, нагревателем, расположенным внутри измерительной камеры, и датчиками температуры и относительной влажности, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что. с целью повышения точности определения, в иэме1642347 крышку измерительной камеры, нагреватель окружен термоиэоляцией с отверстиями в верхней части, а измерительная камера снабжена вентилятором, 5 рительной камере расположен перфорированный трубопровод, связывающий входной патрубок с нагревателем, при этом входной и выходной патрубки встроены в устройство для измерения влагосодержащих отработанных газов

4,0

2,0

1,5

0,043

0,037

0,029

0,032

0,037

16,03

0,048

0,043

0,035

6.67

0,040

0,040

0,035

0,031

1f о

lPuz1

Составитель Н.Алкеев

Техред M.Моргентал

Редактор М,Циткина

Корректор И,Муска

Заказ 1143 Тираж 397 Подписное

БНИИПИ Государственного комитета па изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва. Ж-35, Раушская наб., 4!5

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

Контрольное определение

Известное устройство (прототип)

Предлагаемое устройство

Влагосодержание, кг вод пара/кг сухого воздуха, при расходе воздуха, л/мин

Средняя относительная ошибка по сравнению с контрольным определением влагосодержания, %