新型平板反应器内光暗周期的仿真优化

利用Fluent软件,对加入扰流柱的新型平板光生物反应器内的微藻细胞运动轨迹进行仿真,基于Cornet模型计算微藻细胞经历的光暗周期. 根据藻液浓度变化,优化入射光强,以保证在不同藻液浓度下藻细胞平均光暗周期始终保持最小,约4.25s. 根据仿真结果,对不同藻液浓度下达到最优平均光暗周期所需的入射光强进行拟合,相关系数（R²）达到0.9994,为平板反应器的进一步优化设计提供了新的思路.     

光暗周期对3种海洋浮游硅藻胞外多糖生产的影响

3种海洋浮游硅藻,网纹三角藻(Triceratiumreticulum),骨条藻(Skeletonemasp.)和三角褐指藻(Phaeodacty lumtriconutum)培养在3种不同的光暗周期下,研究了光暗周期对硅藻胞外多糖生产的影响.结果表明,光暗周期对硅藻胞外多糖生产的影响具有种间特异性,且与细胞生长周期有关.网纹三角藻和三角褐指藻在长光照条件下(L/D:16/8h),胞外多糖含量较高,前者最大值出现在生长期前期,而后者则在生长期后期;骨条藻在短光照条件下(L/D:8/16h)胞外多糖含量较高,最大值出现在生长期后期.3种硅藻中,网纹三角藻的胞外多糖的产量最高,达103～104pg/cell,中肋骨条藻和三角褐指藻则较低.光暗周期可能影响了细胞内光吸收总量、细胞分裂模式及细胞内有机物质的合成,从而影响到胞外多糖的生产分泌.     

光生物反应器和跑道式循环生物反应器对荒漠藻类生物量和多糖产量的影响

采用光生物反应器和跑道式循环生物反应器对荒漠藻类进行规模化培养,对比研究了两种规模化培养系统对荒漠藻类生物量和多糖产量的影响,探讨了温度、酸碱度、生长周期以及氮、磷含量对荒漠藻类生长和多糖积累的作用.结果表明,在光生物反应器和跑道式循环生物反应器两种培养系统中,藻类的生长呈现出不同的变化趋势,而藻多糖含量则呈现相同的波动性变化趋势,并且藻类生物量和多糖分泌受培养条件的影响并不同步.此外,在两种规模化培养模式中,温度、酸碱度、营养盐以及生长周期等都对荒漠藻类的生长和多糖产量产生重要影响.     

2种型式搅拌桨用于工业规模搅拌釜内假塑性流体混合过程的数值模拟

用CFD技术研究了最大叶片式桨和三层六直叶涡轮桨的在大高径比工业规模搅拌釜中流体力学行为,以黄原胶溶液为研究体系,重点考察了功率特性、死区分率、剪切性能和混合时间等流体动力学性能.结果表明:2种搅拌桨的功耗与转速成正比,死区与转速成反比;随着雷诺数增加,釜内平均剪切速率增加.工业规模搅拌釜中,最大叶片式桨搅拌流场呈双循环流型,三层六直叶涡轮桨在每个桨叶叶端分别形成上下2个小循环.在相同单位体积功耗下,最大叶片式桨的混合时间相对于三层六直叶涡轮桨较短.     

圆筒型混合器中颗粒混合运动的研究

采用2种不同颜色的硅胶颗粒,研究混合器的填充率、转速等对颗粒混合过程的影响,探明颗粒在圆筒型混合器中的运动形态和混合机理.研究结果表明:混合过程中颗粒运动的流线不断被拉伸和弯曲,是形成颗粒扩散运动的重要机制;填充率和转速对颗粒的混合运动有明显影响:在填充率不变时,混合效果随混合器转速的提高(接近离心状态之前)而提高;当转速不变时,混合效果随填充率的提高(不超过70%)而提高;随填充率和转速的提高,颗粒的运动模式由Rolling模式逐步向Cascading模式发展.     

封闭式光生物反应器集胞藻6803光自养和

采用封闭式光生物反应器进行了蓝藻基因工程常用宿主系统集胞藻Synechocystissp.PCC6803的混合营养培养,并与光自养培养进行了比较.在两种培养方式下,集胞藻6803的饱和光强基本相同,都为5000lx.当入射光强为5000lx、初始葡萄糖浓度为1.74g/L时,混合营养生长在葡萄糖消耗完(69.5h)时的藻细胞密度为1.36g/L、叶绿素浓度为20.08mg/L、能量得率为16.7%,分别为同期光自养生长的3.8倍、2.3倍和2.6倍.这表明封闭式光生物反应器混合营养培养方式在促进集胞藻6803生长和光合色素合成及提高培养过程能量得率等方面都有显著作用.     

内置螺旋转子管式光生物反应器的流动特性数值模拟

提出了在管式光生物反应器（T-PBR）内置螺旋转子以优化其性能的方法。采用两相流模型模拟其流动特性,对内置两叶片螺旋转子、内置低流阻螺旋转子与无内置螺旋转子在旋流数、液相体积传质系数、截面速度云图、液体速度分量及气体速度分量等方面进行模拟比较。结果表明,内置螺旋转子可以增强管内旋流流动,提升气液两相间的传质效率,改善T-PBR的混合性能。最后比较了不同导程两叶片螺旋转子对T-PBR混合-传质性能的影响。     

多级定转子连续分散混合器内的微观混合性能

采用碘化物-碘酸盐平行竞争反应作为工作体系,对多级定转子连续分散混合器内(CRS)的微观混合特性进行了实验研究,得到了流量、转速、浓度、体积比等因素对离集指数的影响规律。结果表明该体系对H+浓度比较敏感,在转速为3000~6800 r/min范围内,离集指数随转速增加而下降;在低操作转速下,随着流量增加,离集指数先迅速减小后缓慢增加。与常见的搅拌反应器相比,多级定转子连续分散混合器具有优良的微观混合性能,特别适合于快速反应过程。     

不同流场特性下的PS/HDPE共混物性能

介绍了动态拉伸形变支配的叶片式混合装置的结构及工作原理,在该混合装置及商品化的以剪切形变为主的Brabender转子密炼机上进行PS/HDPE熔融共混实验,分析了转子轴转速和混合时间对共混物力学性能、流变性能及微观形貌的影响.结果表明:与Brabender转子密炼机类似,叶片式混合装置制得的PS/HDPE共混物的拉伸强度随混合时间的延长和转子轴转速的升高先增加之后基本保持不变;与Brabender转子密炼机相比,叶片式混合装置的转子轴转速对共混物分散相粒径的影响较小,且转速相同时达到相同的分散相粒径叶片式混合装置需要的混合时间较短;随转子轴转速升高和混合时间延长,利用转子密炼机共混所得共混物表观黏度基本保持不变,而叶片混合装置共混得到的共混物表观黏度降低.叶片混合装置比Brabender转子密炼机的混合效率高,混合效果更好.     

被动式旋流微混合器的实验研究

目的:设计和制作一种被动式旋流混合器,为药品分析和生物制剂提供新选择.方法:从层流扩散混合机理出发,设计利用流体自身旋转提高混合效益的被动式旋流微混合器.提出了聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)旋流式微混合器的一种简易制作方法,并从理论上分析了在超纯水环境中紧固方法实现微混合器基片和盖板之间封合的可行性.结果:采用体试显微镜和表面轮廓仪对制作的旋流式微混合器形貌、混合腔深度及加工表面粗糙度进行了表征.结论:在一定尺度范围内随混合腔深度的增加,混合器混合性能得到改善,微混合器可以作为生物制剂和药品分析的新选择.