發(fā)布時間：2020-07-11 21:59

【摘要】：近年來,隨著人們對人體胰島素、抗體以及各種酶制劑等新產(chǎn)品需求的增長,微生物發(fā)酵技術(shù)已成為當(dāng)下研究重點(diǎn)。溶氧量是生物發(fā)酵系統(tǒng)中一個重要的參數(shù),在生物發(fā)酵過程中,如果能維持恰當(dāng)?shù)娜苎踉６?就能夠保障發(fā)酵產(chǎn)物的質(zhì)量和產(chǎn)量。溶解氧與生物發(fā)酵系統(tǒng)中槳葉的轉(zhuǎn)速、種類、安裝高度以及氣體分布器等諸多因素有關(guān),通過研究這些因素對生物發(fā)酵罐內(nèi)部流場的氣液分散狀態(tài)、氣含率等特征的影響,就能夠?qū)θ苎趿考右钥刂啤２捎糜?jì)算流體動力學(xué)(CFD)軟件對生物發(fā)酵罐內(nèi)部流場進(jìn)行仿真模擬,利用SolidWorks 2014對生物發(fā)酵系統(tǒng),包括罐體、擋板、槳葉和氣體分布器等進(jìn)行三維建模,并將模型導(dǎo)入WorkBench 19.0中進(jìn)行前處理。使用FLUENT軟件進(jìn)行數(shù)值模擬計(jì)算,采用Euler-Euler雙流體模型,將液相設(shè)置為水,氣相設(shè)置為空氣,湍流模型選用標(biāo)準(zhǔn)k-ε模型,分別設(shè)置了四組槳葉轉(zhuǎn)速工況、三組槳葉安裝位置工況和三組通氣量工況進(jìn)行對比研究。重點(diǎn)對比分析發(fā)酵罐內(nèi)部流場的局部氣含率、通氣前后的功率變化等特征,結(jié)果表明,當(dāng)槳葉轉(zhuǎn)速為400 rpm,通氣量為184.23 L/min,且下槳葉安裝高度為0.2 m,上下槳葉間距為0.5 m時整體氣液分散效果最佳,生物發(fā)酵罐內(nèi)部流場混合最為均勻,此工況下的RPD值為0.80,通氣后功率下降20.3%。數(shù)值模擬結(jié)果合理,能夠?yàn)檫M(jìn)一步設(shè)計(jì)與優(yōu)化生物發(fā)酵系統(tǒng)提供一定的參考。
【學(xué)位授予單位】：長春理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TP273;TQ925
【圖文】：

因其適應(yīng)性好，可用于對不同種類的微生場中占據(jù)約為 70%-80%的比例，故又被稱機(jī)械攪拌通風(fēng)發(fā)酵罐主要部分為機(jī)械罐內(nèi)通入氣體后，通過機(jī)械攪拌裝置旋轉(zhuǎn)混合，從而提高發(fā)酵液對氧氣的吸收效率2.1.2 生物發(fā)酵系統(tǒng)組成生物發(fā)酵系統(tǒng)由發(fā)酵罐罐體、機(jī)械攪等組成。其結(jié)構(gòu)示意圖如圖 2.1 所示[26]。生物發(fā)酵罐作為微生物發(fā)酵的場所，其的條件和參數(shù)。傳熱裝置和冷卻裝置組成動裝置和攪拌裝置為槳葉的旋轉(zhuǎn)提供動力中產(chǎn)生的氣泡選擇消泡器或者消泡劑進(jìn)行的無菌空氣。

體結(jié)構(gòu)及設(shè)計(jì)要由兩大部分組成，分別是生物發(fā)酵罐的罐體和的筒體、擋板和換熱裝置以及通氣裝置等。攪拌攪拌軸上部連接動力裝置（電動機(jī)）與傳動裝置時地傳遞給攪拌裝置，令攪拌裝置旋轉(zhuǎn)，從而帶其產(chǎn)生相應(yīng)的流場并將發(fā)酵液和無菌空氣充分混反應(yīng)。圖 2.2 為使用 SolidWorks 2014 繪制的氣液

單孔式和多孔環(huán)裝式氣體分布器

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 馮玉枚;肖玲玲;郭金玲;呂育財;余華順;姚鵑;龔大春;;溶氧控制對木聚糖酶發(fā)酵過程影響的研究[J];食品工業(yè)科技;2015年24期

2 楊鋒苓;周慎杰;;雙層錯位CD-6槳攪拌槽內(nèi)的氣液混合性能[J];華中科技大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版);2015年11期

3 白曉莉;唐克倫;李輝;張明;喬艷濤;;基于Fluent的攪拌器三維流場數(shù)值模擬及其實(shí)驗(yàn)研究[J];機(jī)械工程師;2015年04期

4 魏化中;何鵬;劉康;;六直葉開啟渦輪式攪拌器的二維數(shù)值模擬[J];化學(xué)工程與裝備;2014年09期

5 李巖;劉雪東;錢建峰;;新型搪玻璃攪拌槳攪拌特性數(shù)值模擬及實(shí)驗(yàn)研究[J];化工進(jìn)展;2013年09期

6 駱紅俠;;溶氧儀及其在賴氨酸發(fā)酵過程中的應(yīng)用研究[J];電子測試;2013年09期

7 張俊剛;吳澤華;;攪拌器在發(fā)酵生產(chǎn)中的應(yīng)用和選擇[J];科技致富向?qū)?2013年02期

8 畢學(xué)工;岳銳;周進(jìn)東;楊福;;基于Fluent的攪拌流場模擬研究[J];武漢科技大學(xué)學(xué)報;2012年05期

9 劉敏珊;張麗娜;董其伍;;渦輪槳攪拌槽內(nèi)混合特性模擬研究[J];工程熱物理學(xué)報;2009年10期

10 段文廣;;基于FLUENT的攪拌機(jī)械內(nèi)部流場模擬研究[J];現(xiàn)代制造技術(shù)與裝備;2009年01期

相關(guān)會議論文 前1條

1 范蘢;楊超;毛在砂;;攪拌釜中湍流流場和細(xì)長顆粒取向的模擬[A];第二屆全國傳遞過程學(xué)術(shù)研討會論文集[C];2003年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前6條

1 郭揚(yáng)揚(yáng);攪拌槽轉(zhuǎn)輪半徑及安裝高度對氣—液兩相流影響的數(shù)值模擬[D];西安理工大學(xué);2018年

2 陳苗娜;基于計(jì)算流體力學(xué)和多目標(biāo)遺傳算法的氣液攪拌反應(yīng)器模擬與優(yōu)化[D];浙江大學(xué);2017年

3 孫東東;新型氣液分散攪拌槳的設(shè)計(jì)與性能表征[D];江南大學(xué);2017年

4 秦天宇;基于單片機(jī)的菌類發(fā)酵培養(yǎng)系統(tǒng)研究[D];長春理工大學(xué);2016年

5 張華波;開啟渦輪式槳葉的混合效果仿真及實(shí)驗(yàn)[D];華中科技大學(xué);2015年

6 廖輝良;開啟渦輪式攪拌器的流場分析和參數(shù)優(yōu)化[D];上海應(yīng)用技術(shù)學(xué)院;2015年

本文編號：2750984