20l熱管生物反應(yīng)器的溫度場(chǎng)研究

1、南京工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文20L熱管生物反應(yīng)器的溫度場(chǎng)研究姓名：徐舒申請(qǐng)學(xué)位級(jí)別：碩士專業(yè)：生物化工指導(dǎo)教師：張贛道20040101碩士肇位論文摘要將高性能的傳熱元件熱管應(yīng)用于生物反應(yīng)器開發(fā)出來的20L熱管生物反應(yīng)器具有反應(yīng)器的溫度分布均勻、傳熱效率高等優(yōu)點(diǎn)。建立了熱管生物反應(yīng)器內(nèi)流體及熱管壁的溫度場(chǎng)測(cè)試系統(tǒng)，有效地測(cè)定20L熱管生物反應(yīng)器在不同實(shí)驗(yàn)條件下牛頓流體、非牛頓流體完整的溫度場(chǎng)。對(duì)于牛頓流體fH：0)體系，在所有實(shí)驗(yàn)條件下，當(dāng)采

2、用冷凝端為空氣自然冷卻方式，反應(yīng)熱低于133kW／m=‘時(shí)，三根熱管體系完全能使體系穩(wěn)定在30“C以上反應(yīng)溫度的條件：當(dāng)采用冷凝端為水冷卻方式，反應(yīng)熱高達(dá)40kW／m3時(shí)，三根熱管完全能使體系穩(wěn)定在304C以上反應(yīng)溫度的條件。對(duì)于非牛頓流體(2％CMC)體系，在湍流狀態(tài)下，在反應(yīng)熱小于10kV／／m3時(shí)，采用冷凝端為空氣自然冷卻的三根熱管完全能使體系穩(wěn)定在30“C以上反應(yīng)溫度的條件；當(dāng)反應(yīng)熱高達(dá)40kW／m’時(shí)，采用冷凝端為水冷卻的三根

3、熱管完全能使體系穩(wěn)定在30“C以上反應(yīng)溫度的條件。在實(shí)驗(yàn)湍流狀態(tài)下，當(dāng)反應(yīng)熱小于40kW／m3時(shí)，牛頓流體、非牛頓流體兩體系平均溫差分別為032℃雨1030。C，最大溫差分別為08oc和0，7℃：熱管壁在所有工況下始終保持保持良好的等溫性，其最大溫差為046C。以計(jì)算流體力學(xué)(CFD)為基礎(chǔ)結(jié)合反應(yīng)器內(nèi)溫度場(chǎng)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，采用CFD的成熟商業(yè)軟件CFX擬合、檢驗(yàn)了熱管生物反應(yīng)器內(nèi)熱量傳遞模型，有效地模擬、計(jì)算了牛頓流體在各種操作條件下的溫度

4、場(chǎng)。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。本論文模擬計(jì)算結(jié)果表明：①經(jīng)典的Navier—Stokes廳砟足捕述層流狀態(tài)下流體動(dòng)量傳遞可靠的機(jī)理性方程，應(yīng)用該方程模擬計(jì)算反應(yīng)器中層流狀念下的溫度場(chǎng)，模擬計(jì)算值與實(shí)驗(yàn)值較吻合其平均誤差為10％：②描述湍流下流體動(dòng)量傳遞過程較有效的方程為≈一5模型，該模型僅用≈、s兩個(gè)參數(shù)大大簡(jiǎn)化了實(shí)際的湍流復(fù)雜過程，用該模型能有效地模擬反應(yīng)器中流體流速、溫度分布，其擬合的溫度場(chǎng)平均誤差(