螺旋轉(zhuǎn)子管式光生物反應器流體動力學特性研究.pdf

1、利用微藻技術(shù)將固定碳氮、廢水處理等環(huán)境保護措施與生產(chǎn)氫氣、甲烷、柴油等生物能源相結(jié)合，已被多國政府認為是應對環(huán)境與能源危機的可行方式。在微藻技術(shù)發(fā)展中，研發(fā)高密度、低成本、易放大的微藻養(yǎng)殖設備——光生物反應器(PBR)是其中的重要一環(huán)，管式光生物反應器(TPBR)在這方面的優(yōu)點已被廣泛認可，但TPBR也存在著混合效果不好、微藻細胞易沉積、光抑制作用大等缺陷。因此，優(yōu)化TPBR的結(jié)構(gòu)、改善流體的流動特性、促進混合效果、提高光利用率對于提高

2、TPBR養(yǎng)殖效果具有重要意義。
　　本文對微藻技術(shù)原理、PBR的種類和結(jié)構(gòu)以及影響微藻養(yǎng)殖的物理因素進行了較為詳細的介紹，闡述了內(nèi)置無源驅(qū)動螺旋轉(zhuǎn)子TPBR的工作原理，應用可視化實驗與CFD方法，著重分析了內(nèi)置螺旋轉(zhuǎn)子TPBR的速度場量、氣液兩相周向速度分量、旋流數(shù)、粒子運動軌跡和最大剪切力等流動特性參數(shù)，結(jié)果表明螺旋轉(zhuǎn)子在促進TPBR的混合、提高光利用率等方面具有明顯的作用。
　　本文研究了轉(zhuǎn)子導程、流體流速分別對內(nèi)置兩葉

3、片型螺旋轉(zhuǎn)子TPBR的流動特性的影響。結(jié)果顯示，轉(zhuǎn)子導程與液相入口流速對流動特性有不可忽視的影響，轉(zhuǎn)子導程越小，螺旋轉(zhuǎn)子發(fā)揮的作用越大，但剪切力也越高;因此，200mm導程的螺旋轉(zhuǎn)子對養(yǎng)殖微藻更有優(yōu)勢。液相入口流速越高，轉(zhuǎn)子越能促進混合及提高細胞的光暗循環(huán)頻率，但剪切力也越高;所以，應優(yōu)先選擇大于0.3m/s小于0.6m/s的液速。氣相入口流速的增加可以提高氣含率，但對促進混合作用不明顯。
　　本文分析了TPBR中的U形管部分在螺