14化工装备技术第33卷第2期2012年4月生物反应器的CFD模拟及结构设计刘凯舒安庆马长春魏化中龚哲董厚生()摘要利用计算流体力学(CFD)软件Fluent,以多重参考系法对发酵行业中的发酵罐搅拌流场进行整体数值模拟。基于标准的,c—s紊流模型模拟了发酵罐内的流场分布,分析了垂直面和水平面上液相流的流场分布及规律,可为搅拌器的结构设计提供参考。:UsingCFDsoftwareHuent,--8turbulencemodel,flowfielddistributionoffermenterwassimulated,flowfielddistributionandrulesofliquidflowatverticalandhorizontalplanewasalsobeanalyzed,:Bioreactor;Fermenter;putationalfluiddynamic;。。生物反应器,例如发酵行业中常用的发酵罐,是一种对物料进行机械搅拌并使其发酵的设备。目前,生物反应器的结构设计主要依赖于经验,但发酵搅拌过程中的流场是非常复杂的,一般的设计往往难以达到预期的设计效果。准确模拟和描述发酵罐中的流动情况和混合过程,是生物反应器设计的难点。目前,借助于计算流体力学(CFD)进行模拟,可以为搅拌器的结构设计提供参考,能够弥补经验设计方法的不足,有助于生物反应器的技术创新。搅拌器的桨叶形式主要有径向流搅拌器和轴向流搅拌器ll_。在发酵领域中,径向流搅拌器的特点是气体分散能力强、结构简单,但功耗较大、作用范围有限,其典型代表有Rushton涡轮搅拌器(见图1)。轴向流搅拌器对发酵过程中的物料混合性能888集团官网入口较好、功耗低,但是其不足之处是对气体的分散能力较差,其典型代表有LIGHTNIN公司的A315搅拌器(见图2)。由于现代发酵罐的容积规模不断扩大,光靠单层桨叶或桨叶形式的搅拌器已经不能满足工业生产的需要。因此结合两种流型的多层、组合式搅拌器应运而生。当发酵罐底部通人气体时。安装在底部的径向流搅拌器将气体打散成小气泡,增加气液两刘凯,男,1986年生,
