多级进气平板式光生物反应器微藻培养性能模拟研究

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1、安徽农业科学，JournalofAnhuiAgn．Sci．2015，43(21)：31—33，150责任编辑李占东责任校对况玲玲多级进气平板式光生物反应器微藻培养性能模拟研究崔海龙，赵剑光(中国海洋大学食品科学与工程学院，山东青岛266003)摘要利用计算流体力学(cFD)方法模拟主要操作参数对多级进气平板式光生物反应器的混合传动、传质及传光性能的影响。结果表明，当3种操作参数通气分配比例、反应器底部度数、隔板长度比例分别为1：2：3、300、3：2：1时，反应器的混合传动性能最佳；操作参数分别为1：3：2、450、3：2：l时，反应器传质性能最佳；操作

2、参数分别为3：2：1、45。、2：2：3时，反应器传光性能最佳。模拟试验结果对平板式光生物反应器的优化设计具有重要的参考价值。关键词多级进气；光生物反应器；传动；传质；传光；计算流体力学中图分类号S188；0359文献标识码A文章编号0517—6611(2015)21—031一03SimulationStudyofMultistageIntake玎atPlatePhotobioreactorMicroalgaeCulturePerformanceCIIIIIai-long，zllA0Jian-guang(CollegeofFoodScienceandEn

3、gineering，OceanUniversityofChina，Qingdao，Shandong266003)Abstract髓einfluencesofmainoperatingparametersincludingmixing．masstransferandlighttransferonperformancesofmultistageintakeflatplatephotobioreactorwerestimulatedbycomputationalfluiddyna“cs(CFD)．neresultswereasfollows：Thethreeo

4、peratingparametersofventilationdistributionratio．degreebottomofthereactorandbaffielen舢SCalesfortlleoptimummixingperformancewere1：2：3．300．3：2：lrespectively；theoperatingparametersfortheoptimummasstransferperformancewere1：3：2，450，3：2：1respectively；theoperatingparametersfortheoptimum

5、lighttransferperformancewere3：2：1，450．2：2：3respectively．Thestimulatingresultshaveimportantreferencevalueontheoptimizationanddesignofflatplatephotobiorector．KeywordsMultistageintake；Photobioreactors；Mixing；Masstransfer；Lighttransfer；Computationalfluiddynamics微藻是一类分布广泛，光合作用利用度高，只能在

6、显微气气孔，每个通气孑L间隔1on，分布器的中心线与挡板下沿镜下才能分辨其形态的微小藻类类群。随着对微藻研究的处于同一水平高度。日益成熟，其在食品及保健品、能源、医药、环保等领域得到广泛应用。微藻的大规模商业化培养是未来微藻发展的趋势，然而用于微藻培养的光生物反应器技术不佳却严重制约微藻的商业化发展拉J。近年来随着计算流体力学(CFD)技术的发展，CFD技术在光生物反应器的优化设计领域因其研发周期短、成本低、可以全面研究反应器流场特性等优势而得到了广泛应用并取得了一定的研究成果，提高了光生物反应器微藻培养性能。研究光生物反应器微藻培养性能的提升过程中，研

7、究者必须综合考虑反应器性能的多个因素旧o。因此在反应器优化设计上，该研究与已有的研究光生物反应器文献中选择的评价参数相同H“1，笔者选择平均湍动能(ATK)作为评价反图I试验装置及刚格划分应器混合传动陛能的指标，选择液相体积传质系数(K。．a)作对建立的儿何模型采用网格划分软件ANSYSICEM为反应器传质性能指标，选择反应器光照径向速度(u)作为CFD(64bit)进行网格划分，网格类型采用结构化六面体网其传光特性指标，对多级进气光生物反应器影响微藻培养性格。采用流体仿真软件ANSYS14．4Fluent对所建立的平板能的通气分配比例、反应器底部度数、

8、隔板长度分配比例进式生物反应器模型进行模拟计算，由于出气口的初始速度变行了研究。