熱管生物反應器動量傳遞研究.pdf

1、熱管生物反應器是利用熱管作為傳熱元件的一種新型攪拌式生物反應器,與傳統(tǒng)攪拌式生物反應器相比,解決了傳統(tǒng)生物反應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速(PIV)系統(tǒng)測量20L熱管生物反應器(HPBR)的流場,根據(jù)計算流體力學(CFD)的原理和方法,以流場實驗測定為基礎對數(shù)值模擬結果進行擬和,對熱管生物反應器的優(yōu)化設計、放大的基礎理論研究具有重要意義.采用PIV測速技術成功地測定了該攪拌式反應器在各種工況下的典型流場,為

2、攪拌式反應器提供了成熟的流場測試實驗技術,這為定量、詳盡地了解、分析、模擬HPBR的動量傳遞過程提供了基礎實驗數(shù)據(jù).采用CFX軟件進行數(shù)值模擬均相牛頓流體水在各種操作條件下動量傳遞.層流狀態(tài)下其流場計算值與實驗測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)驗方法的計算誤差(30﹪~40﹪),這為分析反應器內(nèi)的傳遞過程提供了可靠的機理模型與計算方法.在所有的操作條件下,位于器內(nèi)壁和