Устройство для определения влагосодержания отработанных газов биореактора

(19) (11) К 25/60 (С 12 М 1/3 ГОСУДАРСТВЕ ННЪ Й КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЪТИПРИ ГКНТ СССР ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТ ЕТЕЛЬСТВ К АВТОРСКОМУ 0469/19,884.91. Бтитут м И, Е, Вил кс и У. Э, В и е(54) УСТРОЙСТВО ВЛАГОСОДЕ РЖАН ГАЗОВ БИОРЕАКТ (57) Изобретение о для контроля про микроорганизмов шение точности о ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ИЯ ОТРАБОТАННЫХ РАносится к устройствам есса культивирования направлено на повыределения влагосодерЫ Изоб дной патрубок 7 соем 5 перфорированннагреватель 5 окоужимеющей в верхней атрубок 11 Вхс нагревателеопроводом 12, аоизоляцией 13,тверстия 14,стройство раб ой нен тение относится но к приборам дл ивирования микр изобретения явл ти оп е еления кробиолороля проанизмов.повышеии, а именцесса кульЦельие точния,На фи трубтерсти ю яетсян ос РА влагосодер ка нг,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 6 измерительной камеры 1 встроены входной патрубок 7, вал вентилятора 8, датчик 9 температуры, датчик 10 относительной влажности и выходает следующим о ом. М. 14робиологии им, А,Кирхенжания 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 изл 1 ерительной камере расположены датчики температуры и относительной влажности, по показаниям которых в числяется влагосодержание отработанных газов биореактора, В измерительной камере расо.-,ложен вентилятор, обеспечивающий одчородность паровоздушной сл осп. 2 ил., 1 табл,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, Перфорированный трубопровод 12 может быть выполнен также сетчатым, например, из стальной сетки. Перфорированный трубопровод 12 может быть выполнен как в виде поямой трубы, так и в виде змеевика. В перфорированном трубопроводе.12 происходит сепарация воздухопарожидкостной смеси отработанныхгазов. 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 направленипотока, 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 14 для удаления в обьем 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, находящейсяна 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 гарантирует сохранность датчика относительной влажности 10, При выполнении верхней части термоизоляции 13 сферической значительно уменьшается гидродинамическое сопротивление пара при его переходе в обьем измерительной камеры 1 через отверстия 14, что позволяет исключить "захват" и перенос в объем измери 5 10 15 20 25 30 35 40 45 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 стабилизацию температуры 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 обьемом 5 л, содержащий 3 л питательной среды при температуре 30 С. На выходе 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 определению влагосодержания,Формула изобретенияУстройство 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 изме1642347 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 Влагосодержание, кг вод пара/кг сухого воздуха,при расходе воздуха, л/минустройство 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 0,040 0,040 0,035 0,031 Ф Б г Составит Техред М ь Н.Алке оргентал едактор М,Цитки Корректор И,М аказ 1143 Тираж 397 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета па изобретениям и открытиям при ГКНТ СС 113035, Москва. Ж, Раушская наб 415 зводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 1 Контрольное определениеИзвестное устройство(прототип)Предлагаемое устройство Средняя от- носительная ошибка по сравнению с контрольным определением вла- госодержания, %