Câu hỏi & Bài tập về khuấy trộn & sục khí

Các câu hỏi và bài tập dưới đây giúp bạn ôn lại và củng cố những kiến thức đã thu thâp trong chương "Khuấy trộn & sục khí", đồng thời thực hành những kiến thức ấy để giải quyết một số vấn đề đơn giản có liên quan.

Các câu hỏi được trình bày ở dạng trắc nghiệm gồm một số đáp án và bạn sẽ chọn lựa bằng cách kích vào đáp án mà bạn cho là phù hợp nhất. Sau khi bạn chọn lựa, sẽ xuất hiện thông báo về kết quả. Để trở lại phần "Câu hỏi & Bài tập" này, bạn kích vào ô "OK" trong khung thông báo. Bạn có thể chọn lại đáp án nếu cần thiết.

Mỗi bài tập hay câu hỏi trong bài tập đều chừa sẵn một ô trống (ô kết quả) để bạn ghi kết quả. Lưu ý là bạn không ghi đơn vị vào ô này và số liệu ghi vào tương ứng với đơn vị ở câu hỏi. Sau khi điền xong bạn kích vào nút "Kết quả". Nếu kết quả đúng, ô kết quả sẽ có đường viền xanh lá cây và bên cạnh ô này có dấu "V" xanh lá cây. Nếu kết quả chưa đúng, ô kết quả có đường viền đỏ và bên cạnh có dấu "X" màu đỏ. Bạn có thể xóa bỏ kết quả bằng cách kích vào nút "Thử lại".

Các bài tập có lời giải đi kèm nhưng ở dạng ẩn. Để hiện lời giải, bạn kích chuột vào ô "Lời giải" xanh dương nhạt. Bạn chỉ nên dùng nó để kiểm tra sau khi đã giải xong, hoặc gặp những bài quá khó, không nên lạm dụng phần lời giải này.

Chúc bạn ôn tập tốt.

Câu hỏi ôn tập

Câu hỏi 1

Để lên men bằng một vi sinh vật hiếu khí chịu ứng suất cắt yếu, ta dùng cơ cấu khuấy






Câu hỏi 2

Dòng chảy hướng trục không được tạo ra khi khuấy trộn bằng






Câu hỏi 3

Một cơ cấu khuấy có đường kính mép ngoài là 0,3 m, quay 240 vòng mỗi phút. Dịch lên men có khối lượng riêng là 1040 kg/m3 và độ nhớt là 15 cP. Chế độ chuyển động của dòng chảy trong thùng lên men là:




Câu hỏi 4

Vận tốc tới hạn `N_C`






Câu hỏi 5

Vận tốc cơ cấu khuấy cần phải







Câu hỏi 6

Khí bị rút vào vùng tâm của cơ cấu khuẩy khi





Câu hỏi 7

Chỉ số công suất Po không phụ thuộc số Reynolds





Câu hỏi 8

Trong chế độ chảy tầng, mối quan hệ giữa chỉ số công suất Po và số Reynolds là







Câu hỏi 9

Khi truyền oxy từ bọt khí đến tế bào vi sinh vật, nồng độ oxy cao nhất tại






Câu hỏi 10

Đường kính bọt khí lớn nhất khi khuấy trộn bằng





Bài tập 1

 

Một thùng lên men sử dụng cơ cấu khuấy chân vịt 3 cánh bước vuông có đường kính 500 mm, quay với vận tốc 300 vòng mỗi phút. Dịch lên men có khối lượng riêng 1080 kg/m3 và độ nhớt động lực là 22 cP. Nếu hiệu suất của cụm động cơ điện & hộp giảm tốc là 85% thì động cơ điện dùng để kéo cơ cấu khuấy này phải có công suất tối thiểu là bao nhiêu W ?

Lời giải

Đầu tiên, ta xác định chế độ chuyển động của dòng chảy trong trường hợp này bằng cách xác định số Reynolds theo công thức (1). Ta có:

  • `d = 500\ "mm" = 0,5\ "m"`
  • `N = 300\ "vòng/phút" = 5\ "1/s"`
  • `mu = 22\ "cP" = 0,022\ "Pa s"`

Vậy :   `"Re"=(d^2N rho)/mu=(0,5^2xx5xx1080)/(0,022)=61.364`

Do Re > 104 nên chế độ chuyển động là chảy rối. Ưng dụng công thức (11) với `k_(P2) = 0,32` cho chân vịt 3 cánh bước vuông, ta có công suất khuấy trộn là:

    `P = k_(P2) N^3 d^5 rho = 0,32 xx 5^3 xx 0,5^5 xx 1080 = 1350\ "W"`

Vậy công suất tối thiểu của động cơ điện dùng để kéo cơ cấu khuấy là:

    `N_(đc) = 1350 / (0,85) = 1588\ "W"`


Bài tập 2

 

1. Người ta dùng khí trời sục vào một thùng lên men ở 15ºC. Hãy xác định `C"*"` (nồng độ oxy trong dịch lên men cân bằng với oxy trong bọt khí, đơn vị là mg/L).

Lời giải

Sử dụng công thức `C"*" = p_o H_o`, ta có :

  • `p_o` : vì ta sử dụng khí trời nên áp suất khí trong bọt khí là 1 atm. Mà ta biết thành phần thể tích của oxy trong không khí là 21%. Vậy:  `p_o = 0,21\ "atm"`.
  • `H_o` : ở 15ºC, theo Bảng 2 ta có   `H_o = 48` mg•L-1•atm-1

Vậy :   `C"*" = 0,21 xx 48 = 10,08\ "mg/L"`


2. Nếu ta dùng một hỗn hợp khí có áp suất là 1,2 atm và thành phần thể tích oxy trong hỗn hợp này là 60% thì `C"*"` là bao nhiêu mg/L ?

Lời giải

Trong trường hợp này, trong bọt khí là hỗn hợp khí có áp suất là 1,2 atm và thành phần thể tích của oxy trong bọt khí đó là 60%. Vậy:

    `p_o = 0,6 xx 1,2 = 0,72\ "atm"`

Áp dụng công thức (17), ta có :

    `C"*" = 0,72 xx 48 = 34,56\ "mg/L"`


Bài tập 3

 

Một chủng vi sinh vật A, có nhu cầu oxy riêng q_o là 0,6 g•g - 1•h - 1, được cho lên men trong điều kiện hiếu khí ở 40ºC. Oxy được cung cấp cho vi sinh vật bằng cách sục khí trời vào thùng lên men và hàm lượng oxy trong dịch lên men được giữ ở 0,8 mg/L. Trong điều kiện lên men này `k_La` là 0,32 1/s. Hỏi lượng sinh khối khô cực đại của quy trình lên men này là bao nhiêu?

Lời giải

Lượng oxy truyền từ bọt khí đến vi sinh vật được xác định bằng công thức:

    `Q_o = k_La (C"*" - C)`

Với :

  • `k_La = 0,32\ "1/s"`
  • `C"*"` được xác định từ công thức (17) với :
    • `p_o` : thiết bị lên men sục khí bằng khí trời có `p = 1\ "atm"` và thành phần thể tích của oxy trong khí trời là 21% nên `p_o = 0,21\ "atm"`
    • `H_o` : từ Bảng 2 ta có ở 40ºC, `H_o = 30,8` mg•L-1•atm-1
  • `C = 0,8\ "mg/L"`

Vậy   `Q_o = 0,32 xx [(0,21 xx 30,8) - 0,8] = 1,814` mg•L-1•s-1

Hay   `Q_o = 1,814 xx 3600 = 6530` mg•L-1•h-1 `= 6,53` g•L-1•h-1

Mà : `Q_o = q_oX`

Nên :   `X_max=Q_o/q_o=(6,53)/(0,6)=10,88\ "g/L"`

 

 

OK




Trang web này được cập nhật lần cuối ngày 01/01/2019