不同反应器条件下纸浆蔗渣的酶法水解反应过程研究

以蒸煮时间为5.5h、温度155－160℃、P＝0．6MPa、pH4．5的纸浆蔗渣为底物，采用Yakult Onozuka R-10的纤维素酶，在50℃、pH5．0的条件下，考察了釜式和固定床反应器对蔗渣法水解的影响，测定了在不同底物浓度、不同搅拌强度和不同循环流速下还原糖的得率。结果表明，对釜式反应器来说，底物浓度高则转化率低，搅拌强度加大对纤维素水解有利；对固定床反应器而言，循环流速增加，可提高蔗渣的酶解还原糖得率。从工业化的过程来说 ，采用固定床反应器蔗渣酶解反应釜式反应器有利。     

一种新型的振动搅拌装置─共振搅拌反应器

气液固三相体系间进行的催化反应，当反应为扩散控制的时候，需要加强搅拌，以增加三相间的混合程度，提高传质速度。本文对自制共振搅拌反应器的原理、结构、振动频率和振幅进行了分析。实验证明，该装置设计简便，结构简单，变频变幅容易，可以推广使用。 共振搅拌反应器用于萘加氢的研究表明，该设备振动频率高，振幅大，改善了萘加氢的传质过程，提高了催化加氢的效率，是一种性能良好的新型搅拌装置。     

旋转热管生物反应器搅拌结构的数值模拟

针对不同搅拌结构形式的新型旋转热管生物反应器内的流动特性进行数值模拟。建立旋转热管生物反应器的数值模型,将多重参考系法(MRF)与滑移网格法(SM)相结合,选用标准k-ε湍流模型模拟计算反应器内的速度分布,并对作为搅拌结构的热管蒸发段上桨叶的倾斜角度(α)在0°、15°、30°和45°时的搅拌功率和混合时间进行计算。结果表明:在搅拌结构中,有热管蒸发段桨叶反应器的轴向形成了3个漩涡区,轴向平均流速相对较高,并且靠近自由液面附近的流速也较大。随着桨叶倾斜角度的增加,反应器液面附近速度减小,搅拌功率减小,混合时间变长。     

木质纤维素预处理物系的流变学特性表征以及计算流体力学模拟

预处理是木质纤维素生物炼制中的关键环节.传统的预处理一般在实验室规模的小尺度条件下进行,并未考虑大尺度反应器内的搅拌及搅拌桨型式对混合、传热和传质及预处理效果的影响.研究了在无游离水相存在的干式稀酸预处理反应器中,引入螺带搅拌桨强化混合和传递的可行性,对由固体玉米秸秆颗粒构成的固相体系进行了“拟流体”假设,针对木质纤维素吸水性强、流变学特性无法直接测定的特点,通过测定搅拌体系的扭矩值间接获得秸秆物系的表观黏度(ηa)和表观剪切速率(γeff),从而获得了表征秸秆物系虚拟流体的流变指数(n)和稠度系数(Kpl)；建立了干式预处理过程的计算流体力学(CFD)模型,并通过比对秸秆物系冷模实验和CFD模型计算的功率消耗和混合时间,验证了所建模型的准确性.CFD模拟和冷模实验的结果表明在无游离水相存在的干式预处理反应器中引入螺带搅拌桨进行强化混合和传递是可行的,并为带有搅拌的预处理反应器的放大和加工提供了依据.     

多级串联全混流反应器的递推设计方程

本文对原有的多级串联理想混合反应器的计算公式，进行了引伸，提出了一种递推设计方程式及其解析方法。它适用于各段反应器体积不等（τ不等）、各种不同反应温度下，一级、二级以及三级化学反应动力学情况下；为用公式法解多级串联理想混合反应器拓宽了途径，增添了内容。     

搅拌式反应器内固-液两相悬浮特性的CFD模拟

制备血液净化材料蛋白A免疫吸附柱过程中,搅拌式生物反应器的优化设计与放大技术是工业开发的重要环节.该文采用标准κ蛳ε湍流模型、多重参考系法,模拟搅拌式反应器内琼脂糖凝胶溶液加入固体催化剂后,形成的固蛳液两相体系的混合和悬浮特性.分别对DT、PBTD45、PBTU45搅拌桨的固相悬浮性能进行了研究,预测了完全离底悬浮的临界转速,并与Zwietering公式进行了比较.通过数值模拟,为反应器的优化设计提供了参考依据.     

培养紫苏细胞的生物反应器的比较

在培养紫苏植物细胞以生产花色素的过程中，选择或设计了鼓泡式和搅拌式四种不同的生物反应器，考察了各种反应器中的培养条件，结果表明，基于花色素的生产率，鼓泡式和带螺旋桨的搅拌式反应器优于两种涡轮桨反应器，本研究为该细胞培养所用反应器的选择、设计、优化和放大，提供了一定的实验依据。     

笼式通气搅拌桨的流体循环、混合及液体夹带

研究了具有双层笼式通气搅拌桨的Cell Cul-20A生物反应器的流体循环、混合及搅拌桨的液体夹带特性。理论分析及实验结果表明,适当地增大搅拌桨直径及导流筒内径,有利于增强混合效果。搅拌桨的液体夹带有助于提高氧传递速率,但在实际的培养细胞过程中,丝网内液位下降显著,因此靠增大液体夹带量来提高反应器的传质系数是不现实的。     

搅拌通风式冷却的固态发酵反应器设计

该设计主要说明了一种新型的固态发酵反应器,有效地控制反应器内的温度、湿度、通风量及适宜的PH值等,属于微生物固态发酵设备技术。反应器主要是通过冷却液在箱体上流动,通过薄壁吸收发酵箱内的热量;同时搅拌器的不断搅拌和内部通风让固态物混合均匀、散热均匀;通过空气来控制发酵箱内部的湿度等参数。传动部分通过行星减速器到联轴器,其中搅拌轴与传动轴通过花键链接,让搅拌器运行得更加平稳。     

涡轮桨搅拌槽内混合过程的数值模拟

文中采用FLUENT软件对六直叶涡轮桨搅拌槽内的混合过程进行了数值模拟,选用多重参考系法(MRF)及标准kε模型,将速度场与浓度场方程分开进行求解,所得的混合时间的模拟结果与实验值相吻合。同时用计算机流体力学(CFD)方法研究了不同的加料点、监测点位置及操作条件对混合时间的影响规律,模拟结果表明:混合过程主要由搅拌槽内的流体流动所控制,混合时间与加料点及监测点位置密切相关。研究结果对于工业搅拌反应器的优化具有一定的参考意义。     

叶片宽度比对同心双螺旋静态混合器混合性能的影响

同心双螺旋静态混合器是一种新型的静态混合装置,能够实现流体在混合管内的同心反向螺旋流动。为探究同心双螺旋元件内外叶片宽度比对混合效果的影响规律,利用Fluent中多相流混合模型对低雷诺数状态下该混合器内的混合过程进行了数值模拟,研究结果表明：在较低雷诺数下,同心双螺旋静态混合器与对应尺寸的传统Kenics型混合器相比混合效果明显提升,在叶片宽度比e为0~3/2时混合效果提升6.9%~28%;随着内外叶片宽度比的增大,混合效果呈现先增后减的规律,当e=2/3时混合效果最好;在不同的宽度比下,流体的分离强度沿混合管轴向变化规律相同,即在第一个混合元件内分离强度下降缓慢,第二、三个元件内下降迅速,第四个元件内几乎保持不变而处于维持混合状态,说明本文所研究的混合器使用较少的混合元件即可达到较好的混合效果。     

双螺旋轴搅拌机性能试验

传统的双卧轴搅拌机存在混凝土容易抱轴、搅拌低效区、物料运动不流畅等问题。为解决这些问题,提出了一种新型的强制式混凝土搅拌机——双螺旋轴搅拌机,并对双卧轴搅拌机与双螺旋轴搅拌机各自特点进行了分析。对比试验结果表明:螺旋轴搅拌机搅拌混凝土20 s时的抗压强度,比双卧轴搅拌机搅拌混凝土30 s时的抗压强度提高2.4%;在相同的搅拌条件下,双螺旋轴搅拌机搅拌混凝土时电机电流平均值比双卧轴搅拌机降低6.9%。     

顶入式与侧入式搅拌槽内混合特性的比较

应用计算流体动力学方法(CFD)对顶入式与侧入式搅拌槽内的流型特征、混合过程进行了数值模拟。计算采用标准k-ε湍流模型、多重参考系法和滑移网格法研究了2种形式搅拌槽的混合效率,分析了不同槽高径比H/T及桨型对侧入式搅拌槽混合性能的影响,并使用文献数据与碘一硫代硫酸钠褪色法对模拟进行了验证。结果表明:四斜叶开启涡轮桨(PBTD45)运行下顶入式与侧入式搅拌槽内主体循环均是轴向循环流;在H/T=1的搅拌槽中相同功耗情况下,顶入式搅拌的混合效率比侧入式搅拌的高,混合时间减少了约28.2%;侧入式搅拌在较低H/T比的搅拌槽内的混合效率较高,当H/T=0.6左右时侧入式搅拌的混合效率与顶入式(H/T=1)接近。PBTD6030桨与FE-4桨较适合侧入式搅拌槽中的混合操作。     

搅拌机参数优化的试验

提出了搅拌机搅拌过程的优化目标,得到了搅拌过程优化的目标函数。在此基础上,对立轴式强制搅拌机进行了试验和优化,提出通过增加物料径向运动来消除搅拌低效区的方案;重点对双卧轴搅拌机进行多参数的优化,得到了搅拌臂排列及其相位、叶片安装角、拌筒长宽比和搅拌线速度等参数比较合理的取值范围。试验结果表明,经过参数优化的搅拌机,不但提高了混凝土搅拌质量,而且对原结构的改动不大,简单易行,便于工程推广应用。     

三元复合驱注入系统静态混合器结构优化设计

目前三元注入装置静态混合效果差,首先研制了新型结构的静态混合器进混单元,对静态混合器的结构进行优化设计,提出了常规和具有预混作用的两种结构模型,并应用FLUENT软件对静态混合器四相流体掺混现象进行仿真计算.结果表明,研制的进混单元结构合理,能达到较好的混合效果要求.具有预混作用的新型静态混合器模型静态混合效果影响因素少、混合效果好,混合性能更好地适应油田生产的要求.     

混料工艺对SiCp/AI复合材料SiC颗粒分布均匀性的影响

采用元素粉末法制备体积分数为12%的SiCp/2024Al复合材料,利用三维高效混料机混料,研究了混料工艺对SiC颗粒在基体中分布均匀性的影响.实验结果表明:球料比、混料时间和颗粒尺寸对SiC颗粒在基体中的分布均匀性有重要影响;球料比1∶2时,由于输入的能量较低,难于实现SiC颗粒在基体中的均匀分布;球料比5∶1时,随着混料时间的延长,SiC颗粒分布均匀性逐渐提高,达到一定时间后不再提高;当球料比5∶1,混料时间20h时,尺寸为3.5μmSiC颗粒在基体中分布均匀性最好,0.8μmSiC颗粒在基体中的分布则存在团聚现象.     

行星式搅拌釜混合性能的数值模拟

使用Fluent软件数值模拟行星式搅拌釜高黏熔体中固液混合过程,研究搅拌桨自转速度和安装高度对搅拌釜混合性能的影响.采用欧拉模型、动网格技术和用户自定义函数,在搅拌桨不同自转速度和安装高度下,数值计算了搅拌釜内固液两相流的流场、混合时间和搅拌桨的扭矩,用搅拌功率和单位体积混合能评价搅拌釜的混合效率.计算结果表明,搅拌桨自转速度从20r/mim提高到60r/min,物料混合时间缩短,搅拌功率和单位体积混合能增大,混合效率降低;搅拌桨安装高度从20mm增加到60mm,物料混合时间缩短,搅拌功率变化不大,单位体积混合能减小,混合效率提高.     

随动式动态混合器固液混合的实验研究

为了更精确地描述固体颗粒在随动式动态混合器中的分布,在研究管内颗粒分布情况时引入电荷耦合元件（CCD）图像测量系统。采用内置低流阻螺旋转子探讨有无内置低流阻螺旋转子、不同固体颗粒密度、不同连续相流体流速对管路固液混合效果的影响。结果表明：管内加入低流阻螺旋转子后,密度与水接近的固态颗粒的混合效果较光管得到了明显的改善;连续相流体速度为1 m/s时,管内加入低流阻螺旋转子后,密度与水接近的固态颗粒混合效果最好。     

旋流式混合器对油管掺稀降粘效果影响的数值模拟

利用FLUENT软件对油管掺稀降粘工艺中安装井下旋流式混合器时稀油与稠油的混合效果进行了数值模拟,并与不加混合器时的混合效果进行了对比。结果表明：井下混合器有助于提高稀油与稠油的混合均匀程度,使得降粘效果得到明显改善;随着举升高度的增加,有混合器时稠油与稀油混合达到均匀也较快;掺稀比越大,降粘效果越好,但混合的均匀程度并没有随着掺稀比的增大而进一步得到改善。     

B7/3型多仓混棉机混和作用的分析

通过理论分析与实验研究,得出了B7/3型多仓混棉机理论路程差及时间差的计算方法,分析了影响混和效果的主要因素。