新型搅拌器对黄原胶发酵的影响

设计了一组由六叶布鲁马金与下压式双折叶圆盘涡轮搭配组合而成的新型搅拌器,该搅拌器在冷模实验状态下具有较高KLa值和气含率。将该新型搅拌器应用于机械搅拌式生物反应器黄原胶的发酵,针对发酵过程中黄原胶的浓度、粘度、淀粉含量等参数的变化与传统的六直叶圆盘涡轮进行了对比研究,并研究了不同的挡板条件对黄原胶发酵的影响。结果表明:新型搅拌器能够提高黄原胶发酵液中黄原胶的浓度和粘度、降低发酵液中残留淀粉的浓度,并明显地减少了高粘性发酵液静止区的体积;挡板的缩小或将拆除,更适合于黄原胶高粘性物系的机械搅拌式生物反应器的发酵。

同轴搅拌混合器性能的数值模拟

介绍了由锚式桨和涡轮桨组成的同轴搅拌器,并利用计算流体动力学软件对其进行了数值模拟,工作介质为牛顿流体和非牛顿流体,考虑了3种不同的工作模式:涡轮桨单独旋转、内外桨同向旋转和内外桨反向旋转。通过分析搅拌器内的功率消耗、速度分布、压力分布和剪切速率分布,得出内外桨同向旋转为该同轴搅拌器的最佳操作模式。

基于CFD的涡轮式搅拌器内流场数值模拟

搅拌器内流场的计算流体力学(CFD)数值模拟中,网格离散质量对流场仿真结果的可靠性具有重大影响。基于ANSYS ICEM CFD仿真环境,以六直叶开启涡轮式搅拌器为研究对象,提出一种六面体网格离散方法,并采用标准k-ε湍流模型和滑移网格模型(SM)对流场进行数值模拟。研究发现:1)在六面体网格离散下,搅拌器内流场网格质量较好,平均网格质量约为0.96,能够很好地刻画径向流的典型特征并较为准确地模拟搅拌器内流场问题;2)所模拟的六直叶开启涡轮式搅拌器混合效果较差,在靠近釜顶、搅拌轴区域与釜底的"锥形区域"内易形成回流死区,造成物料堆积,应通过安装诱导锥、适当降低搅拌器的安装位置等方式减小回流死区,以提高搅拌器的混合效果。