熱管生物反應(yīng)器動(dòng)量傳遞研究.pdf

1、熱管生物反應(yīng)器是利用熱管作為傳熱元件的一種新型攪拌式生物反應(yīng)器,與傳統(tǒng)攪拌式生物反應(yīng)器相比,解決了傳統(tǒng)生物反應(yīng)器的溫度分布不均勻、傳熱效率低等問題.本文采用粒子成像測(cè)速(PIV)系統(tǒng)測(cè)量20L熱管生物反應(yīng)器(HPBR)的流場(chǎng),根據(jù)計(jì)算流體力學(xué)(CFD)的原理和方法,以流場(chǎng)實(shí)驗(yàn)測(cè)定為基礎(chǔ)對(duì)數(shù)值模擬結(jié)果進(jìn)行擬和,對(duì)熱管生物反應(yīng)器的優(yōu)化設(shè)計(jì)、放大的基礎(chǔ)理論研究具有重要意義.采用PIV測(cè)速技術(shù)成功地測(cè)定了該攪拌式反應(yīng)器在各種工況下的典型流場(chǎng),為

2、攪拌式反應(yīng)器提供了成熟的流場(chǎng)測(cè)試實(shí)驗(yàn)技術(shù),這為定量、詳盡地了解、分析、模擬HPBR的動(dòng)量傳遞過程提供了基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù).采用CFX軟件進(jìn)行數(shù)值模擬均相牛頓流體水在各種操作條件下動(dòng)量傳遞.層流狀態(tài)下其流場(chǎng)計(jì)算值與實(shí)驗(yàn)測(cè)定值之間的平均誤差分別為10.7﹪、9.1﹪,湍流狀態(tài)下平均誤差為15.6、14.8﹪,低于采用傳統(tǒng)經(jīng)驗(yàn)方法的計(jì)算誤差(30﹪~40﹪),這為分析反應(yīng)器內(nèi)的傳遞過程提供了可靠的機(jī)理模型與計(jì)算方法.在所有的操作條件下,位于器內(nèi)壁和