搅拌生物反应器的CFD模拟研究

来源 :华东理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:sunweidong123
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本文对生物搅拌反应器的研究进展进行了总结发现,工程学家们主要将整个搅拌反应器作为一个均相体系来对工程因素进行经验关联。这样并不能对发酵进行很好的指导,也不能完全解决反应器的放大培养。 本文将主要从CFD的角度对生物搅拌反应器进行研究。计算时首先选用了最经典的径向流六直叶涡轮搅拌桨,利用商业计算流体力学软件CFX提供的各种条件,对搅拌反应器内三维流场进行了较为详细的基础研究,考察了湍流模型,网格数量和差分格式对计算结果的影响。研究发现:这些因素对流动场的影响主要体现在最大径向、切向速度上;随着网格数量的增加,计算结果与实验值越接近,RNG模型的模拟结果速度场与实验值比较接近,湍流动能模拟结果不如标准模型。 然后根据发酵实际选用不同的桨叶组合,对气液两相进行了模拟,采用的计算条件尽量和发酵实际相同,力求最大程度的对发酵过程优化提供理论指导,模拟结果表明:桨叶间距对流动场的影响较大,搅拌反应器内浓度场的分布依赖于桨叶间距,合适的间距有利于搅拌槽内速度分布和空气体积分率分布。并用实际发酵结果来验证模拟的准确性。最后从流体力学角度,对一些工业过程大型搅拌罐进行了研究,用于指导搅拌反应器的放大设计与操作,这部分没有实验值来验证。
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