微藻作為一種清潔、可再生型生物能源,具有很大的發(fā)展前景。在大規(guī)模的微藻培養(yǎng)中,跑道池式光生物反應(yīng)器因具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、培養(yǎng)成本低以及易于規(guī)�；a(chǎn)等優(yōu)點(diǎn)而運(yùn)用廣泛�，F(xiàn)有研究發(fā)現(xiàn),提高藻液在光照方向上的混合性能有利于藻細(xì)胞進(jìn)行更為有效的光合作用,進(jìn)而能顯著提高微藻的產(chǎn)量。然而目前的跑道池式反應(yīng)器內(nèi)仍然存在著藻液在光照方向上混合性能不佳的問題,本文利用計(jì)算流體力學(xué)（CFD）技術(shù),基于數(shù)值模擬結(jié)果對(duì)跑道池式光生物反應(yīng)器的蹼輪葉片結(jié)構(gòu)以及跑道池底部空氣進(jìn)氣孔布置方式進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì),以期提升反應(yīng)器內(nèi)藻液的混合性能。研究表明,在相同的蹼輪轉(zhuǎn)速和藻液深度的情況下,蹼輪采用后折型葉片比其它葉片型式更能節(jié)省功耗且增強(qiáng)藻液的混合效果。本文對(duì)后折型葉片的具體結(jié)構(gòu)做了進(jìn)一步優(yōu)化,發(fā)現(xiàn)在模擬的參數(shù)范圍內(nèi),當(dāng)葉片彎折比為1.0,葉片彎折角為90度時(shí),反應(yīng)器單位功耗下藻液光照方向的無(wú)量綱速度（）最大,藻液在光梯度方向上的混合性能最好。葉片結(jié)構(gòu)優(yōu)化后的值與優(yōu)化前相比,增加了164%。為了進(jìn)一步提升混合性能,本文在跑道池底部增設(shè)了空氣進(jìn)氣孔。對(duì)排布方式為3×12（y和x方向各有3和12個(gè)氣孔）的氣孔分布間距進(jìn)行了優(yōu)化研究,... 

【文章來源】：華中科技大學(xué)湖北省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁(yè)數(shù)】：78 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

跑道池式光生物反應(yīng)器工作原理圖

華 中 科 技 大 學(xué) 碩 士 學(xué) 位 論 文2圖 1.1 跑道池式光生物反應(yīng)器工作原理圖1.2 微藻光生物反應(yīng)器分類1.2.1 封閉式光生物反應(yīng)器封閉式光生物反應(yīng)器是一類不直接與外界接觸，通過透明材料制作成的封閉式微藻培養(yǎng)系統(tǒng)。目前，常見的封閉式光生反應(yīng)器有：管道式、平板式、柱狀氣升式、攪拌式發(fā)酵罐以及浮式薄膜袋等[2]。本文主要對(duì)管式光生物反應(yīng)器、平板式光生物反應(yīng)器以及柱狀氣升式光生物反應(yīng)器作簡(jiǎn)要的介紹。管式光生物反應(yīng)器一般是由有機(jī)玻璃等透光性強(qiáng)的材料制成，主要依靠噴氣裝置提供藻細(xì)胞、培養(yǎng)液以及二氧化碳在反應(yīng)器內(nèi)混合與循環(huán)所需的動(dòng)力[3]，同時(shí)借助外部自然光源進(jìn)行藻類生產(chǎn)。主要類型有：（1）水平放置地面的蛇形管式光生物反應(yīng)器；（2）浸沒在水池中冷卻的蛇形管式光生物反應(yīng)器；（3）雙層排列管式光生物反應(yīng)器；（4）多支路并行流管式光生物反應(yīng)器；（5）A2 型管式光生物反應(yīng)器[4]。管道式光生物反應(yīng)器的微藻單位體積產(chǎn)率主要和反應(yīng)器表面積與體積的比值（A/V）相關(guān)，培養(yǎng)密度較高，但也存在很多的不足，混合能力較差、溶氧積累較嚴(yán)重、溫度和 pH 不易被控制、反應(yīng)器內(nèi)壁的清洗（藻細(xì)胞易于附壁）及維護(hù)困難、制造及維護(hù)成本高[5]，這些都大大地限制了管道式光生物反應(yīng)器大規(guī)模應(yīng)用于微藻生產(chǎn)。

圖 1.2 管式光生物反應(yīng)器應(yīng)器也是由有機(jī)玻璃等透明材料制成，外形上薄它類型的光生物反應(yīng)器相比，平板光生物反應(yīng)6]。光照比表面積大有利于提高微藻對(duì)光照的利度過大，藻細(xì)胞互相遮擋造成的光衰減對(duì)微藻培物反應(yīng)器在封閉式反應(yīng)器的研究領(lǐng)域備受關(guān)注作，主要的優(yōu)化有：結(jié)構(gòu)上的優(yōu)化包括在反應(yīng)器內(nèi)直板等）和外部形狀的改變（L 型，傾斜板等），，鼓泡式通氣以及氣升式通氣等。但是，平板式在平板壁面處會(huì)有不同程度的微藻粘連，反應(yīng)高剪切力對(duì)藻細(xì)胞的破壞以及溫度系統(tǒng)的控制難


本文編號(hào)：2972016