题目
选用发酵罐的公称容积为 300 , (m)^3,材质为 SS304 不锈钢,单个发酵罐的罐体重 48 吨左右。发酵罐灭菌使用的蒸汽表压为 0.4 , (MPa),罐压(表压)需要保持在 0.15 , (MPa) 以下,罐体空消需要从 20^circ(C) 加热升至 127^circ(C),同时维持 1 , (h)。相关数据如下:2748.5 —— 0.4 , (MPa)(表压)的蒸汽热焓,(kJ/kg)535.4 —— 0.15 , (MPa),127^circ(C) 时的蒸汽凝结水热焓,(kJ/kg)0.5 —— 发酵罐罐体比热容,(kJ/)((kg) cdot ^circ(C))95% —— 蒸汽热效率计算该发酵罐罐体空消时升温阶段所消耗的蒸汽量。(4 分)
选用发酵罐的公称容积为 $300 \, \text{m}^3$,材质为 SS304 不锈钢,单个发酵罐的罐体重 $48$ 吨左右。发酵罐灭菌使用的蒸汽表压为 $0.4 \, \text{MPa}$,罐压(表压)需要保持在 $0.15 \, \text{MPa}$ 以下,罐体空消需要从 $20^{\circ}\text{C}$ 加热升至 $127^{\circ}\text{C}$,同时维持 $1 \, \text{h}$。相关数据如下:
$2748.5$ —— $0.4 \, \text{MPa}$(表压)的蒸汽热焓,$\text{kJ/kg}$
$535.4$ —— $0.15 \, \text{MPa}$,$127^{\circ}\text{C}$ 时的蒸汽凝结水热焓,$\text{kJ/kg}$
$0.5$ —— 发酵罐罐体比热容,$\text{kJ/}(\text{kg} \cdot ^{\circ}\text{C})$
$95\%$ —— 蒸汽热效率
计算该发酵罐罐体空消时升温阶段所消耗的蒸汽量。(4 分)
题目解答
答案
根据题目数据:
1. 罐体升温所需热量为:
\[
Q = m \times c \times \Delta T = 48000 \times 0.5 \times 107 = 2,568,000 \, \text{kJ}
\]
2. 蒸汽有效热量为:
\[
(h_{\text{蒸汽}} - h_{\text{凝结水}}) \times \eta = (2748.5 - 535.4) \times 0.95 = 2102.445 \, \text{kJ/kg}
\]
3. 蒸汽消耗量为:
\[
m_{\text{蒸汽}} = \frac{Q}{(h_{\text{蒸汽}} - h_{\text{凝结水}}) \times \eta} = \frac{2,568,000}{2102.445} \approx 1221.4 \, \text{kg}
\]
最终结果:升温阶段消耗蒸汽量约为1221.4 kg。
答案:约1221.4 kg。