工業(yè)規(guī)模大長(zhǎng)徑比攪拌釜混合效率的數(shù)值模擬.pdf

1、機(jī)械攪拌式生物反應(yīng)器是目前黃原膠發(fā)酵最常用的設(shè)備，在發(fā)酵過程中，攪拌器的優(yōu)化對(duì)提高黃原膠的產(chǎn)率和質(zhì)量具有重要意義。黃原膠發(fā)酵過程屬于好氧發(fā)酵，發(fā)酵過程中體系粘度范圍變化大，進(jìn)一步增大了攪拌器選擇的難度。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)進(jìn)步，利用計(jì)算流體力學(xué)（CFD）的數(shù)值模擬方法研究攪拌反應(yīng)器內(nèi)流體流動(dòng)和混合過程的優(yōu)勢(shì)明顯，應(yīng)用越來越廣泛。
　　本文利用計(jì)算流體力學(xué)的數(shù)值模擬方法，應(yīng)用FLUENT15.0，對(duì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1wt％的黃原膠溶液混合過程分

2、別進(jìn)行了單相和氣液兩相的數(shù)值模擬。湍流處理采用標(biāo)準(zhǔn)k??模型，多相流采用歐拉-歐拉模型、氣泡采用群平衡模型、槳葉區(qū)域處理采用多重參考系法。混合體系利用了四種攪拌器：傳統(tǒng)最大葉片式（MB1）、新型最大葉片式（MB2）、三層四寬葉旋槳式（KSX）、三層六直葉圓盤渦輪式（TT）。
　　結(jié)果表明：
　?。?）四種攪拌器液相流場(chǎng)和氣相流場(chǎng)呈現(xiàn)相同的流型結(jié)構(gòu)。兩種MB攪拌器呈現(xiàn)典型的“大循環(huán)”流型結(jié)構(gòu)；KSX和TT攪拌器的流場(chǎng)出現(xiàn)分層，

3、KSX體現(xiàn)出軸流特性。四種攪拌器的單位體積功耗、剪切速率、排液量均隨轉(zhuǎn)速提高而增加。相同單位體積功耗下，MB2剪切速率最高。
　?。?）當(dāng)通氣量相同時(shí)，隨著攪拌轉(zhuǎn)速的增加，氣含率增加，平均氣泡直徑變小但氣泡尺寸分布范圍變寬，TT攪拌器氣液傳質(zhì)系數(shù)最大。
　?。?）相同單位體積功耗下，隨著通氣量的增加，氣含率整體呈現(xiàn)微弱的增加趨勢(shì)，釜內(nèi)出現(xiàn)大氣泡的幾率增加；對(duì)比四種攪拌器，TT攪拌器氣液傳質(zhì)系數(shù)最大。
　　本文利用CFD