生物反应器内不同桨叶组合计算流体力学模拟

运用计算流体力学(CFD)数值模拟方法研究在相同工况下(搅拌桨转速为400 r/min、通气速度为0.86 vvm和操作温度为15 ℃),4种不同桨叶组合方式对5 L气液生物反应器流场、氧传质系数kLα、空气体积分数、气含率(体积分数)和功率的影响,评判各桨叶组合综合性能.计算结果表明:1号方案上下档均为径向桨,具有最...     

基于正交法及Kriging模型的生物反应器搅拌桨优化设计

针对搅拌桨标准中设计参数区间大，生物反应器搅拌桨设计时参数难以确定、剪切力及搅拌功率缺少参考依据的问题。基于正交法及CFD对200 L生物反应器搅拌桨进行优化，由极差分析得到三斜叶桨不同搅拌桨直径、桨叶宽度、搅拌桨中心离底距离和转速对桨叶剪切速率和搅拌功率的影响规律，并结合流场分析选择有利于细胞培养的设计方案。根据正交优化方案确定多目标优化变量区间，以剪切力和搅拌功率为优化目标，基于Kriging模型和多目标遗传算法提出了有利于细胞培养的三斜叶桨设计变量区间，并优化得到桨叶平均剪切力为0.789 Pa、搅拌功率为0.395 W的搅拌桨最优参数组合，为生物反应器不同实际需求下的设计、优化提供了方法及数据参考。     

基于CFD的羰基合成反应器放大及桨型优化

对带三层组合搅拌桨的羰基合成反应器进行计算流体力学(CFD)模拟,对比分析了反应器放大前后及底层桨优化前后反应器内流场、气含率分布和搅拌功率等参数的变化规律,研究反应器的放大及桨型优化效果。模拟结果表明,当釜径从4 600mm放大到5 200mm时,反应器内流场分布和气含率分布与放大前相似,具有相近的混合效果,说明放大后的搅拌桨能达到预定的效果,所选用的放大准则是合理的。采用新弯叶径向流搅拌桨替换底层直叶径向流桨后,发现该搅拌桨不仅具有更好的搅拌混合效果,而且搅拌功率较直叶桨搅拌功率降低了约51%。     

基于FLUENT软件的管式搅拌反应器流场的数值模拟

运用商业计算流体力学(CFD)软件FLUENT对一种新型管式搅拌反应器进行流场模拟,用GAMBIT建立流场实体模型,采用标准k-ε湍流模型以及多重参考系法(MRF)处理搅拌桨区.结果表明,计算所选模型能较准确地预测搅拌反应器的速度场、压力场及湍流动能分布,考察流量为1 m3/h时不同搅拌转速对反应器内部混合的影响,此时对应的最佳搅拌转速为50 rpm左右.模拟结果将为实验研究提供适当的操作参数,对搅拌反应器的优化和放大具有一定参考价值.     

基于介尺度PBM模型的生物反应器放大模拟及实验研究

对于通气搅拌式工业生物反应器的放大设计而言,精确预测气泡尺寸和体积传质系数非常重要,因此需要建立合适的气泡聚并和破碎模型,以保证反应器的高效操作。以5 L通气搅拌式生物反应器为对象,以气泡尺寸和体积传质系数的实验数据为基准,模拟并考察了两种聚并模型和四种破碎模型对生物反应器内流体流动行为以及传质能力的影响。结果表明,基于介尺度理论的修正聚并模型与考虑黏流剪切的破碎模型组合,所得模拟结果与实验数据吻合最好,这为大型生物反应器的桨型优化提供了模型基础。因为工业化生物发酵通常是在大型生物反应器中进行,搅拌桨型对生物反应器效能至关重要,故本研究在选定最优气泡聚并破碎模型的基础上,通过叶轮末端剪切力相等的放大原则将5 L通气搅拌式工业生物反应器放大到400 m³,同时考察了六斜叶圆盘搅拌桨、非对称式抛物线搅拌桨、布鲁马金式搅拌桨以及六直叶圆盘搅拌桨等桨型组合对气泡破碎能力和气体分散效果的影响,并通过综合对比气含率、体积传质系数等参数,得到400 m³通气搅拌式生物反应器的最优桨型组合。     

侧进式搅拌反应器内流场的数值模拟

采用计算流体力学(CFD)技术对某钢铁厂烟气脱硫吸收塔底部浆液池的侧进式搅拌流场进行了数值模拟,研究了搅拌转速和搅拌桨安装角度等因素对3维流场的影响规律.结果表明,在5股流体的相互作用下,反应器内存在一个顺时针的整体大循环流动,相邻搅拌桨之间存在两个小漩涡.随着搅拌转速的增大,中心线上底部的速率迅速增加,当转速大于等于...     

刚-柔组合搅拌桨强化流体混沌混合

合理设计搅拌反应器的桨叶,强化流体流动与混合行为,是实现流体高效、节能混合的重要手段。柔性体与刚性体组合,可设计出具有多体运动行为的刚-柔组合搅拌桨。结合PIV流场观测和CFD模拟,对比分析了刚性桨和刚-柔组合桨对流场结构及流体混沌混合行为的影响。结果表明,与刚性搅拌桨相比,刚-柔组合桨的柔性端强化能量传递,流体流速衰减速率降低25%,有利于搅拌桨输入能量在流场结构内的有效分配。传统刚性六凹叶和六直叶涡轮桨搅拌反应器内流体形成的流线结构具有明显的周期吸引子,其时均流场的分形维数分别为1.9046和1.9138。刚-柔组合六直叶涡轮桨搅拌反应器内流体流线呈明显的准周期性吸引子性质,其流场分形维数为1.9337,而刚-柔组合六凹叶涡轮桨搅拌反应器内流体流线具有典型的混沌吸引子性质,其流场分形维数为1.9545。刚-柔组合搅拌桨可改变流体流线的吸引子来调控流场的多尺度结构,强化流体混沌混合,实现高效节能操作。     

刚-柔组合搅拌桨强化流体混沌混合

合理设计搅拌反应器的桨叶,强化流体流动与混合行为,是实现流体高效、节能混合的重要手段。柔性体与刚性体组合,可设计出具有多体运动行为的刚-柔组合搅拌桨。结合PIV流场观测和CFD模拟,对比分析了刚性桨和刚-柔组合桨对流场结构及流体混沌混合行为的影响。结果表明,与刚性搅拌桨相比,刚-柔组合桨的柔性端强化能量传递,流体流速衰减速率降低25%,有利于搅拌桨输入能量在流场结构内的有效分配。传统刚性六凹叶和六直叶涡轮桨搅拌反应器内流体形成的流线结构具有明显的周期吸引子,其时均流场的分形维数分别为1.9046和1.9138。刚-柔组合六直叶涡轮桨搅拌反应器内流体流线呈明显的准周期性吸引子性质,其流场分形维数为1.9337,而刚-柔组合六凹叶涡轮桨搅拌反应器内流体流线具有典型的混沌吸引子性质,其流场分形维数为1.9545。刚-柔组合搅拌桨可改变流体流线的吸引子来调控流场的多尺度结构,强化流体混沌混合,实现高效节能操作。     

聚酯反应釜中流场的模拟与实验研究

对聚酯合成工业中的框式组合桨等比例缩小建立模型,基于计算流体力学(CFD)对该双层组合桨搅拌槽内流场进行模拟研究,并利用粒子成像测速(PIV)技术对模拟结果进行验证.搅拌槽内的速度由0.2 m/s变化到1.1 m/s的过程中,搅拌桨桨叶前方和后方的速度等值面同时向框式桨的叶端靠近,随着离底间距(C1)增大,搅拌槽上部区...     

湿法提钒浸出段搅拌反应器结构的优化

清洁提钒工艺中,熟料的湿法浸出是重要的操作单元.浸出搅拌反应器的合理设计与优化,可缩短浸矿时间以及提高浸矿效率.本文通过改变搅拌桨桨叶间的层间距、搅拌桨的安装层数以及安装导流筒等方法,对攀钢集团公司的浸出搅拌反应器进行优化和改进;并结合计算流体动力学(CFD)Fluent商业软件,分别模拟了原浸出搅拌反应器和改进后浸出搅拌反应器的宏观流场结构.结果表明:在层间距C₂为1100mm的原双层搅拌桨浸出搅拌反应器内,流体轴向速度较小,“死区”现象较严重;与原反应器相比,调整双层搅拌桨桨叶之间的层间距C₂为1800mm以及安装3层搅拌桨或导流筒,都可加强反应器内流体的轴向流动,减小“死区”范围,进而改善流场结构的均匀分布,有助于强化流体混合.     

佛山市顺德新城区降水中污染物的监测和分析

为掌握佛山市顺德新城区降水中污染物的情况,2015年7月至8月,文章作者分别在雨天进行了降水取样,对降水中的pH、电导率、常见阴离子(F-、Cl~-、NO_3~(2-)、SO_4~(2-))及部分重金属(铅和镉)进行监测分析。选择有相关数据的珠江三角洲和石家庄、厦门等地的降水中污染物的情况进行对比。结果表明,顺德新城区降水中的p H和部分阴离子浓度优于珠江三角洲平均值,酸雨类型属于硫酸和硝酸混合型;其水体洁净程度略差于石家庄;铅和镉的浓度也高于厦门,甚至部分超出了人体能直接接触的安全范围。     

Metabolism of trideuterated iso-lignoceric acid in rats in Vivo and in human fibroblasts in culture

Saturated very long chain fatty acids (fatty acids with greater than 22 carbon atoms; VLCFA) accumulate in peroxisomal disorders, but there is little information on their turnover in patients. To determine the suitability of using stable isotope-labeled VLCFA in patients with these disorders, the metabolism of 22-methyl[23,23,23-²H₃]tricosanoic (iso-lignoceric) acid was studied in rats in vivo and in human skin fibroblasts in culture. The deuterated iso-VLCFA was degraded to the corresponding 16- and 18-carbon iso-fatty acids by rats in vivo and by normal human skin fibroblasts in culture, but there was little or no degradation in peroxisome-deficient (Zellweger’s syndrome) fibroblasts, indicating that its oxidation was peroxisomal. Neither the 14-, 20-, and 22-carbon iso-fatty acids nor the corresponding odd-chain metabolites could be detected. In the rat, the organ containing most of the iso-lignoceric acid, and its breakdown products, was the liver, whereas negligible amounts were detected in the brain, suggesting that little of the fatty acid crossed the blood-brain barrier. Our data indicate that VLCFA labeled with deuterium at the ω-position of the carbon chain are suitable derivatives for the in vivo investigation of patients with defects in peroxisomal β-oxidation because they are metabolized by the same pathways as the corresponding n-VLCFA. Moreover, as iso-VLCFA and their β-oxidation products are readily separated from the corresponding n-fatty acids by normal chromatographic procedures, the turnover of VLCFA can be more precisely measured. A preliminary report of part of this work (Reference 18) was presented at the 5th International Symposium on the Synthesis and Applications of Isotopes and Isotopically Labelled Compounds, Strasbourg, France, June 20–24, 1994.     

高效液相色谱法分析化妆品中微量成分的研究进展

综述了高效液相色谱法在化妆品中防腐剂、防晒剂中紫外线吸收剂以及性激素的检测等几个方面的应用;同时,介绍了分析所用的色谱柱、流动相、使用的检测手段以及样品的提取方法;最后针对目前存在的问题,提出了高效液相色谱用于化妆品中微量成分分析的研究方向和发展前景。     

Denitrification in shallow groundwater in a coastal agricultural area in Japan

In a coastal agricultural area in the central part of Japan (Shizuoka), we found decreasing nitrate concentration with depth in a shallow groundwater, where the depth to water table varied between 0.6 and 1.2 m below ground surface. High nitrate concentrations (5–29 mg N L^–1) were often observed in the upper layer (0–2 m) of the groundwater, but the concentration decreased to less than 1 mg N L^–1 in the deeper layer. Ammonium was scarcely detected, and the concentration of dissolved oxygen was usually low (< 1 mgO₂ L^–1) in the groundwater. Nitrate in the groundwater often had very heavy nitrogen stable isotope ratios (>20{}). There was a negative relationship between nitrogen stable isotope ratio of nitrate and its concentration. When nitrate was injected into the groundwater with acetylene and bromide (a conservative tracer), nitrate concentration decreased to 20% of the initial level within 5 days, accompanied by the increase in nitrite and nitrous oxide concentration and a little change in bromide concentration. These results indicate that microbial denitrification plays a potential role in the decrease of nitrate in shallow groundwater at the study site.     

我国硝酸工业生产技术新进展

系统叙述了我国硝酸工业2000-2007年生产现状及主要技术成果,尤其指出了国产"四合一"机组的成功投运,使我国硝酸国产化装置取得较大的进步,表现在吨酸的铂耗、氨耗和能耗等方面接近国外引进装置水平,同时介绍了国外双加压法硝酸生产技术的进展.我国已成为硝酸生产大国,仍需以先进的技术改造和发展我国硝酸工业,确保我国硝酸工业健康有序地发展,加快从硝酸生产大国向强国迈进的步伐.