Необходимо определить объем биореактора с пневматическим перемешиванием для получения 60 т/сут 10 %-го раствора хлорида натрия в воде при комнатной температуре. Производственный цикл включает загрузку воды в течение 20 мин., растворение хлорида натрия и выгрузку раствора со скоростью в течение 10 мин. Средний размер частиц твердого хлорида натрия составляет 2 мм, скорость массопереноса — 2 · 10−6 м/с, разница концентраций при массопереносе — 450 кг/м3 , коэффициент заполнения реактора — 0,8, конечная плотность реакционной смеси —1070 кг/м3 .

Для определения объема биореактора с пневматическим перемешиванием необходимо учесть несколько факторов, таких как производственный цикл, размер частиц твердого хлорида натрия, скорость массопереноса и разница концентраций при массопереносе, коэффициент заполнения реактора и конечная плотность реакционной смеси.

Шаг 1: Определение времени, необходимого для растворения хлорида натрия.

Производственный цикл состоит из загрузки воды и растворения хлорида натрия. Загрузка воды занимает 20 минут, а скорость выгрузки раствора составляет 10 минут. Таким образом, время растворения хлорида натрия равно разности времени загрузки и выгрузки:
Время растворения = 20 мин - 10 мин = 10 мин.

Шаг 2: Расчет массы хлорида натрия, необходимой для получения 10 %-го раствора.

Для расчёта массы хлорида натрия в растворе используется формула:

Масса хлорида натрия = Объем раствора * Концентрация

Так как известно, что требуется получить 60 т/сут 10 %-го раствора хлорида натрия, мы можем определить массу хлорида натрия следующим образом:

Масса хлорида натрия = 60 т * 0.1 = 6 т

Шаг 3: Расчет скорости массопереноса.

Скорость массопереноса определяется формулой:

Скорость массопереноса = Разница концентраций / Время растворения

Из условия задачи известно, что разница концентраций при массопереносе равна 450 кг/м3, а время растворения составляет 10 минут (или 600 сек):

Скорость массопереноса = 450 кг/м3 / 600 сек = 0.75 кг/(м3*с)

Шаг 4: Расчет объема биореактора.

Объем биореактора можно рассчитать по формуле:

Объем биореактора = Масса хлорида натрия / (Скорость массопереноса * Плотность реакционной смеси * Коэффициент заполнения)

Подставляя известные значения, получаем:

Объем биореактора = 6 т / (0.75 кг/(м3*с) * 1070 кг/м3 * 0.8)

После выполнения всех вычислений, мы получаем объем биореактора. Ответ может быть выражен в кубических метрах (м3) или в других подходящих единицах измерения.