平板气升环流式微藻光反应器研究

发布时间：2020-04-26 12:39

【摘要】：微藻能源作为第三代生物燃料是国内外新能源领域的前沿研究课题,而如何开发立体微藻光反应器实现高密度养殖微藻、以显著提高单位占地面积上的微藻生物质产量是当前的热点和难点问题。本文研发了一种平板气升环流式微藻光反应器,分析了闪光效应和流体动力等特性对微藻生长的影响规律。 本文选择微拟球藻作为实验藻种,通过平板气升环流式反应器内实验得到适宜微藻生长的最佳通气速率为每升藻液内通入空气流量0.5L·min-1。通过微藻培养液的光衰减实验,基于Lambert-Beer定律得到微藻的光衰减公式为I=I0·e-(04x+0.024)L。通过光强对微藻比生长速率的影响实验,得到在35-95μmol·m-2·s-1的光强范围内,微藻在指数生长期的比生长速率随光强增大而提高,但提高幅度逐渐减小。 通过Fluent流体动力学软件对反应器内流场结构进行了计算模拟,对气含率和液体速率的计算模拟结果进行了实验验证。在此基础上计算得到导流板长度、导流板间距和装液位高度对反应器内流场的影响规律,确定了导流板长度25cm、导流板间距20cm、液位高度35cm作为平板气升环流式反应器的优化结构。通过在该反应器藻液上升区内添加横向交叉隔板,在增大整体气含率同时起到了良好的导流作用。数值模拟发现：上升区内的液流形成一个顺时针和逆时针旋转的交替更迭的大涡流动,加强了气液混合和物质传递,在水平光程方向上藻液速度提高到15-22倍,藻液光暗循环周期显著降低到无横向隔板时的1/19,由于微藻闪光效应的影响最终使微藻生物质产量提高了25%。 对反应器内微藻生长曲线进行计算拟合,研究了微藻在恒定入射光强下的生长动力学,发现能够与Logistic方程吻合良好,为开发工业化微藻光反应器提供了参考依据。
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：S968.4;S216.2

【参考文献】

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本文编号：2641507