本文主要借助于計算流體力學的模擬方法來對絲狀真菌（根霉）發(fā)酵放大反應器進行指導,主要針對于發(fā)酵過程中面臨的剪切,溶氧,混合等方面進行研究。通過對傳統(tǒng)氣升反應器進行氣-液-固三相CFD模擬實驗研究,模擬結果與實驗結果吻合度較好,說明三維CFD模型可以用來描述氣升反應器內部混合流動特性,并且模擬結果表明傳統(tǒng)氣升反應器內氣含率隨著表觀氣速的加大,氣含率首先較快速增長,當表觀氣速進一步加大時,氣含率增大的趨勢逐漸變緩,并且,整個反應器內部剪切力都較小,適合于培養(yǎng)對剪切力較敏感的生物體。針對絲狀真菌（根霉）以固定化的方式進行發(fā)酵,設計了一種帶有內構件形式的氣升反應器,通過加入內構件可以為菌絲體提供附著面,同時也作為折流擋板起到破碎氣泡,延長氣體停留時間的作用。文中對三種不同的內構件形式進行了模擬實驗研究,最終確定了氣含率較高的內構件,在相同的表觀氣速下,帶有內構件形式的氣升反應器比傳統(tǒng)氣升反應器氣含率提高了 10.8%,富馬酸產量提升了 54.7%。針對絲狀真菌（根霉）以小球發(fā)酵的形式進行培養(yǎng),擬設計一套根霉產富馬酸裝置。本裝置的最關鍵部分為發(fā)酵反應器,其是利用類似于旋液分離的原理來設計反應器。... 

【文章來源】：北京化工大學北京市 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數】：105 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
符號說明
第一章 緒論
    1.1 課題背景
    1.2 生物反應器結構及性能簡介
        1.2.1 生物反應器結構及性能研究進展
        1.2.2 生物反應器研究的影響因素
    1.3 生物反應器的放大
        1.3.1 實驗研究方法
        1.3.2 計算流體力學輔助方法
    1.4 計算流體力學簡介
    1.5 CFD在生物反應器中的研究進展
        1.5.1 CFD在攪拌反應器中的研究進展
        1.5.2 CFD在氣升反應器中的研究進展
    1.6 目前根霉菌發(fā)酵存在的問題
    1.7 本文研究的目的和主要內容
        1.7.1 本文研究的目的
        1.7.2 本文研究的主要內容
第二章 傳統(tǒng)氣升反應器流動特性的模擬與實驗研究
    2.1 引言
    2.2 實驗裝置和材料
        2.2.1 氣升反應器
        2.2.2 發(fā)酵菌種及培養(yǎng)基
        2.2.3 發(fā)酵液粘度測定
        2.2.4 根霉相關參數測定
        2.2.5 氣升反應器流體力學測定方法
    2.3 模型建立及研究方法
        2.3.1 建模及網格繪制
        2.3.2 模擬方法
    2.4 結果與討論
        2.4.1 計算收斂性分析
        2.4.2 網格無關性檢驗
        2.4.3 三維CFD模型可靠性驗證
        2.4.4 氣升反應器綜合流場分析
        2.4.5 顆粒尺寸對反應器性能的影響
    2.5 發(fā)酵結果驗證
    2.6 小結
第三章 內構件氣升反應器流動混合模擬實驗研究
    3.1 引言
    3.2 實驗裝置及材料
        3.2.1 實驗裝置
    3.3 模型建立及研究方法
        3.3.1 建模及網格繪制
        3.3.2 模擬方法
    3.4 結果與討論
        3.4.1 網格無關性分析
        3.4.2 不同表觀氣速下的流體力學特性
        3.4.3 不同內構件對反應器性能的影響
        3.4.4 不同內構件對容積傳質系數的影響
        3.4.5 局部流體力學特性分析
    3.5 氣速對反應器性能的影響
        3.5.1 氣速對局部氣含率的影響
    3.6 發(fā)酵結果討論分析
    3.7 小結
第四章 旋液發(fā)酵反應器混合流動模擬研究
    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 建模及網格繪制
        4.4.2 模擬方法
    4.5 結果與討論
        4.5.1 進口結構的影響
        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 三種反應器性能比較
        4.6.1 對剪切力的影響
        4.6.2 對湍動能的影響
    4.7 小結
第五章 結論與建議
    5.1 結論
    5.2 創(chuàng)新點
    5.3 建議
參考文獻
致謝
作者及導師簡介
附件


【參考文獻】：
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博士論文
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本文編號：3479812