燃料乙醇發(fā)酵設(shè)備的計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)模擬和混合原理研究.pdf

1、燃料乙醇是一種重要的可再生能源，燃料乙醇發(fā)酵過程和發(fā)酵設(shè)備的研究具有重要應(yīng)用價(jià)值。利用計(jì)算流體力學(xué)(CFD)方法來輔助發(fā)酵罐內(nèi)混合過程和設(shè)備的研究能夠彌補(bǔ)經(jīng)驗(yàn)方法的不足，有助于技術(shù)創(chuàng)新和理論發(fā)展。
　　 本文利用CFD方法和實(shí)驗(yàn)的方式對(duì)燃料乙醇發(fā)酵罐內(nèi)的醪液混合過程和混合設(shè)備進(jìn)行了研究。發(fā)酵醪液在發(fā)酵罐內(nèi)的混合過程是通過側(cè)入式機(jī)械攪拌、生物反應(yīng)過程產(chǎn)生的CO2上升和外循環(huán)流動(dòng)三者混合作用實(shí)現(xiàn)的。側(cè)入式攪拌器作用方式為射流，主要作

2、用區(qū)域?yàn)榘l(fā)酵罐底部，圓錐形凸起可以緩解固形物的沉積;對(duì)設(shè)備進(jìn)行了優(yōu)化，優(yōu)化后的發(fā)酵設(shè)備功率降低了10％。生物反應(yīng)過程中產(chǎn)生的氣泡在上升過程中會(huì)帶動(dòng)周圍流體的運(yùn)動(dòng)，形成局部的混合作用，氣泡大小決定了氣泡群上升的速度，氣泡體積和尾渦決定了氣泡引起的混合量，并提出了計(jì)算氣泡混合量的公式，可以在理論上計(jì)算生物產(chǎn)氣過程的循環(huán)量;而外循環(huán)在熱交換中有重要作用，但其在流體混合方面的作用有限。綜合比較以上三個(gè)影響，CO2上升對(duì)混合過程的影響最大，機(jī)械攪