本文主要借助于計(jì)算流體力學(xué)的模擬方法來(lái)對(duì)絲狀真菌（根霉）發(fā)酵放大反應(yīng)器進(jìn)行指導(dǎo),主要針對(duì)于發(fā)酵過(guò)程中面臨的剪切,溶氧,混合等方面進(jìn)行研究。通過(guò)對(duì)傳統(tǒng)氣升反應(yīng)器進(jìn)行氣-液-固三相CFD模擬實(shí)驗(yàn)研究,模擬結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果吻合度較好,說(shuō)明三維CFD模型可以用來(lái)描述氣升反應(yīng)器內(nèi)部混合流動(dòng)特性,并且模擬結(jié)果表明傳統(tǒng)氣升反應(yīng)器內(nèi)氣含率隨著表觀氣速的加大,氣含率首先較快速增長(zhǎng),當(dāng)表觀氣速進(jìn)一步加大時(shí),氣含率增大的趨勢(shì)逐漸變緩,并且,整個(gè)反應(yīng)器內(nèi)部剪切力都較小,適合于培養(yǎng)對(duì)剪切力較敏感的生物體。針對(duì)絲狀真菌（根霉）以固定化的方式進(jìn)行發(fā)酵,設(shè)計(jì)了一種帶有內(nèi)構(gòu)件形式的氣升反應(yīng)器,通過(guò)加入內(nèi)構(gòu)件可以為菌絲體提供附著面,同時(shí)也作為折流擋板起到破碎氣泡,延長(zhǎng)氣體停留時(shí)間的作用。文中對(duì)三種不同的內(nèi)構(gòu)件形式進(jìn)行了模擬實(shí)驗(yàn)研究,最終確定了氣含率較高的內(nèi)構(gòu)件,在相同的表觀氣速下,帶有內(nèi)構(gòu)件形式的氣升反應(yīng)器比傳統(tǒng)氣升反應(yīng)器氣含率提高了 10.8%,富馬酸產(chǎn)量提升了 54.7%。針對(duì)絲狀真菌（根霉）以小球發(fā)酵的形式進(jìn)行培養(yǎng),擬設(shè)計(jì)一套根霉產(chǎn)富馬酸裝置。本裝置的最關(guān)鍵部分為發(fā)酵反應(yīng)器,其是利用類似于旋液分離的原理來(lái)設(shè)計(jì)反應(yīng)器。... 

【文章來(lái)源】：北京化工大學(xué)北京市 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁(yè)數(shù)】：105 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
符號(hào)說(shuō)明
第一章 緒論
    1.1 課題背景
    1.2 生物反應(yīng)器結(jié)構(gòu)及性能簡(jiǎn)介
        1.2.1 生物反應(yīng)器結(jié)構(gòu)及性能研究進(jìn)展
        1.2.2 生物反應(yīng)器研究的影響因素
    1.3 生物反應(yīng)器的放大
        1.3.1 實(shí)驗(yàn)研究方法
        1.3.2 計(jì)算流體力學(xué)輔助方法
    1.4 計(jì)算流體力學(xué)簡(jiǎn)介
    1.5 CFD在生物反應(yīng)器中的研究進(jìn)展
        1.5.1 CFD在攪拌反應(yīng)器中的研究進(jìn)展
        1.5.2 CFD在氣升反應(yīng)器中的研究進(jìn)展
    1.6 目前根霉菌發(fā)酵存在的問(wèn)題
    1.7 本文研究的目的和主要內(nèi)容
        1.7.1 本文研究的目的
        1.7.2 本文研究的主要內(nèi)容
第二章 傳統(tǒng)氣升反應(yīng)器流動(dòng)特性的模擬與實(shí)驗(yàn)研究
    2.1 引言
    2.2 實(shí)驗(yàn)裝置和材料
        2.2.1 氣升反應(yīng)器
        2.2.2 發(fā)酵菌種及培養(yǎng)基
        2.2.3 發(fā)酵液粘度測(cè)定
        2.2.4 根霉相關(guān)參數(shù)測(cè)定
        2.2.5 氣升反應(yīng)器流體力學(xué)測(cè)定方法
    2.3 模型建立及研究方法
        2.3.1 建模及網(wǎng)格繪制
        2.3.2 模擬方法
    2.4 結(jié)果與討論
        2.4.1 計(jì)算收斂性分析
        2.4.2 網(wǎng)格無(wú)關(guān)性檢驗(yàn)
        2.4.3 三維CFD模型可靠性驗(yàn)證
        2.4.4 氣升反應(yīng)器綜合流場(chǎng)分析
        2.4.5 顆粒尺寸對(duì)反應(yīng)器性能的影響
    2.5 發(fā)酵結(jié)果驗(yàn)證
    2.6 小結(jié)
第三章 內(nèi)構(gòu)件氣升反應(yīng)器流動(dòng)混合模擬實(shí)驗(yàn)研究
    3.1 引言
    3.2 實(shí)驗(yàn)裝置及材料
        3.2.1 實(shí)驗(yàn)裝置
    3.3 模型建立及研究方法
        3.3.1 建模及網(wǎng)格繪制
        3.3.2 模擬方法
    3.4 結(jié)果與討論
        3.4.1 網(wǎng)格無(wú)關(guān)性分析
        3.4.2 不同表觀氣速下的流體力學(xué)特性
        3.4.3 不同內(nèi)構(gòu)件對(duì)反應(yīng)器性能的影響
        3.4.4 不同內(nèi)構(gòu)件對(duì)容積傳質(zhì)系數(shù)的影響
        3.4.5 局部流體力學(xué)特性分析
    3.5 氣速對(duì)反應(yīng)器性能的影響
        3.5.1 氣速對(duì)局部氣含率的影響
    3.6 發(fā)酵結(jié)果討論分析
    3.7 小結(jié)
第四章 旋液發(fā)酵反應(yīng)器混合流動(dòng)模擬研究
    4.1 引言
    4.2 擬解決方法
    4.3 研究方法
    4.4 模型建立及研究方法
        4.4.1 建模及網(wǎng)格繪制
        4.4.2 模擬方法
    4.5 結(jié)果與討論
        4.5.1 進(jìn)口結(jié)構(gòu)的影響
        4.5.2 圓柱面高度/底錐面高度影響
        4.5.3 出口深度的影響
    4.6 三種反應(yīng)器性能比較
        4.6.1 對(duì)剪切力的影響
        4.6.2 對(duì)湍動(dòng)能的影響
    4.7 小結(jié)
第五章 結(jié)論與建議
    5.1 結(jié)論
    5.2 創(chuàng)新點(diǎn)
    5.3 建議
參考文獻(xiàn)
致謝
作者及導(dǎo)師簡(jiǎn)介
附件


【參考文獻(xiàn)】：
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本文編號(hào)：3479812