Какой объем биореактора с пневматическим перемешиванием необходим для получения 60 тонн/сутки 10%-го раствора хлорида

Для решения данной задачи мы должны учесть несколько факторов. Давайте разобьем задачу на несколько этапов и пошагово решим ее.

Шаг 1: Найдем массу хлорида натрия, необходимую для приготовления 10%-го раствора массой 60 тонн/сутки.
Масса хлорида натрия в растворе равна произведению массовой доли (10%) на общую массу раствора (60 тонн/сутки).
$$\text{{Масса хлорида натрия}}=0.1\times 60\text{{тонн/сутки}}=6\text{{тонн/сутки}}$$

Шаг 2: Найдем объем воды, необходимый для растворения 6 тонн хлорида натрия.
Масса раствора хлорида натрия равна массе хлорида натрия плюс массе воды. Учитывая, что раствор 10%-го хлорида натрия, масса воды составляет 90% от общей массы раствора.
$$\text{{Масса воды}}=0.9\times 6\text{{тонн}}=5.4\text{{тонн}}$$
Для расчета объема воды примем, что плотность воды равна 1000 кг/м^3:
$$\text{{Объем воды}}=\frac{\text{{Масса воды}}}{\text{{Плотность воды}}}=\frac{5.4\times 1000}{1000}=5400{\text{{м}}}^3$$

Шаг 3: Найдем время, необходимое для процесса загрузки воды.
Загрузка воды происходит в течение 20 минут.

Шаг 4: Найдем время, необходимое для процесса растворения хлорида натрия.
Для расчета времени растворения используем формулу:
$$\text{{Время растворения}}=\frac{\text{{Масса хлорида натрия}}}{\text{{Скорость массопереноса}}\times \text{{разница концентраций}}}$$
Подставим известные значения:
$$\text{{Время растворения}}=\frac{6\times {10}^6\text{{г}}}{2\times {10}^{-6}\text{{м/с}}\times 450{\text{{кг/м}}}^3}\approx 6666.67\text{{с}}$$

Шаг 5: Найдем время, необходимое для выгрузки раствора.
Расчет времени выгрузки аналогичен расчету времени загрузки. Время выгрузки составляет 10 минут.

Шаг 6: Найдем общее время реакции.
Общее время реакции равно сумме времени загрузки, времени растворения и времени выгрузки.
$$\text{{Общее время реакции}}=\text{{Время загрузки}}+\text{{Время растворения}}+\text{{Время выгрузки}}=20\text{{минут}}+6666.67\text{{с}}+10\text{{минут}}$$

Шаг 7: Найдем объем биореактора с пневматическим перемешиванием.
Объем биореактора можно рассчитать по формуле:
$$\text{{Объем биореактора}}=\text{{Объем воды}}\times \text{{Коэффициент заполнения реактора}}\times \frac{\text{{Конечная плотность реакционной смеси}}}{\text{{Плотность воды}}}$$
Подставим известные значения:
$$\text{{Объем биореактора}}=5400{\text{{м}}}^3\times 0.8\times \frac{1070{\text{{кг/м}}}^3}{1000{\text{{кг/м}}}^3}\approx 3696{\text{{м}}}^3$$

Итак, для получения 60 тонн/сутки 10%-го раствора хлорида натрия в воде при комнатной температуре требуется биореактор с пневматическим перемешиванием объемом около 3696 м^3.