【自吸式生化反应器流动结构研究】王东.pdf

摘要用双色两维激光测速仪对自吸式生化反应器的流场结构进行了测量。实验范围,无挡板时搅拌诺激4000.100000.有档板时,搅拌雷诺数为60000。得到了大量有关反应器中流体流动的资料,并给出了在不同操作状况下的流型分布图。结果表明,在无挡板时,切向流速比轴向流速和径向流速高1～2个数量级。并且轴向流动和径向流动不稳定。实验没有发现在有挡板时比无挡板时有更剧烈的脉动.本文在前人工作的基础上,对搅拌式反应器中出现的流体流动现象进行了初步的理论探讨,并在此基础上给出了切向流速的关联式和估计轴向流速的关联式。

一、前言生化工程是当今世界上一门发展迅速,十分重要的领域,它是与化学工程的各有关单元操作紧密联系并结合了微生物特点的一门科学.生化反应器是生化工程中最基本的也是最主要的单元操作设备。生化反应器直接决定了发酵的好坏,从而是整个生产的关键.从四十年代中期青霉素实现了工业化生产后,工业发酵进入了发展的新时期。随着生化工程的进展,对于生化反应器的制造,放大作为重要的内容之一加以研究,取得了较大的进展.根据发酵过程中,微生物的不同特点,已经开发了各式各样的生化反应器。其中有的生化反应器的设计和生产已经系列化,标准化、体积也愈来愈大.自动化程度也愈来愈高。

应器的气泡大小以其运动。员外,Metzner,Sachs,Takeda Cutter、永田等人对于与搅梁自吸式反应器比较相似的涡轮搅拌槽的流型及流速进行过研究,这些研究都是极为有价值的。但从总体体来看,针对自吸式生化反应器的特点进行流动特性的研究还比较少.2、激光测速的发展{19][20][21] 激光测速技术是六十年代初发展起来的,比较先进的测试手段。14年叶(Ye.h)和库明斯(Cumm.n.s)[18]首次观察了水流中粒子的散射光频移,证实了可利用光普斯颜移技术来确定流动速度.激光测速不干扰流场.空间分辨率高.动态均应快.测量精度高.