計算流體動力學數(shù)值模擬在發(fā)酵工業(yè)典型攪拌設(shè)備中的應用.pdf

1、本工作基于計算流體力學數(shù)值模擬對典型攪拌工業(yè)設(shè)備中的通氣發(fā)酵罐和谷氨酸結(jié)晶罐進行研究,以期為相關(guān)的研究和生產(chǎn)提供數(shù)據(jù)和技術(shù)支持。
　　 論文第一部分以用于實驗室聚賴氨酸發(fā)酵的5L通氣攪拌生物反應器為研究對象,采用FLUENT(V6.3,Fluent Inc.,USA)作為計算平臺,首先考察了單槳葉在不同轉(zhuǎn)速下和不同氣速下的傳質(zhì)、混合、溶氧特征以及功率消耗。結(jié)果表明:單槳葉發(fā)酵罐難以滿足實驗室聚賴氨酸微生物發(fā)酵的需要。
　　

2、 根據(jù)上述實驗結(jié)果,對該罐進行了優(yōu)化,增加槳葉數(shù)目和槳葉類型。研究由3種不同槳葉構(gòu)成的4種組合方式(1、上下檔位均為六葉直槳;2、上檔位螺旋槳,下檔位六葉直槳;3、上檔位三折葉槳,下檔位六葉直槳;4、上檔位三折葉槳,下檔位螺旋槳)對流場、剪切力、氣含率和功率等的影響,并進行發(fā)酵實驗驗證。結(jié)果發(fā)現(xiàn),2號罐有著最好發(fā)酵表現(xiàn)。這和CFD數(shù)值模擬得出2號罐綜合表現(xiàn)最佳的結(jié)果相一致,證實了CFD數(shù)值模擬方法指導、優(yōu)化微生物發(fā)酵的適用性。