Happien siirtonopeuden ymmärtäminen biokemiallisissa reaktoreissa on välttämätöntä mikrobikasvun ja tuotemuodostuksen optimoimiseksi. Tarkkojen laskelmien avulla voidaan suunnitella tehokkaita järjestelmiä, jotka vastaavat hapentarpeeseen ilman liiallista energiankulutusta.

Happisiirron perusteet reaktorissa

Happisiirtonopeus (OTR) tarkoittaa kaasufaasista nestemäiseen vaiheeseen siirretyn hapen määrää yksikköä kohti. Se riippuu tekijöistä, kuten ilmastusnopeudesta, kiihtymisnopeudesta ja reaktorin suunnittelusta.

Laskennan keskeiset parametrit

OTR:n laskemiseen tarvitaan useita parametreja, kuten tilavuusmassan siirtokerroin (k]La[), happikyllästyspitoisuus (Csat[)) ja todellinen liuennut happipitoisuus (C[DO[]). Peruskaava on:

]OTR = kLa[ × (Csat[ - CDO])[[]]]

Vaiheittainen laskentaprosessi

Ensin määritetään nesteen happipitoisuus saturaation mukaan, joka riippuu lämpötilasta ja paineesta. Seuraavaksi mitataan liuenneen hapen pitoisuus käytön aikana. Sitten etsitään tilavuusmassan siirtokerroin kokeellisten menetelmien tai korrelaatioiden avulla, jotka perustuvat kiihtyvyyteen ja ilmastukseen. Lopuksi sovelletaan kaavaa hapensiirtonopeuden laskemiseksi.

Esimerkkilaskenta

Oletetaan, että kyllästyspitoisuus (C[sat[]]) on 8 mg/l, nykyinen liuennut happi (CDO) on 4 mg/L ja kLa[] on 20 1/h. OTR lasketaan seuraavasti:

]OTR = 20 × (8 - 4) = 80 mg/h

Tämä osoittaa, että 80 milligrammaa happea siirtyy nesteeseen tunnissa näissä olosuhteissa.