| 摘要 | 第1-5页 |
| ABSTRACT | 第5-15页 |
| 第一章 文献综述 | 第15-39页 |
| ·前言 | 第15页 |
| ·传统搅拌式生物反应器 | 第15-16页 |
| ·热管 | 第16-19页 |
| ·热管的发展与现状 | 第16-17页 |
| ·热管的工作原理 | 第17-18页 |
| ·热管的特点 | 第18页 |
| ·热管的分类 | 第18-19页 |
| ·热管生物反应器 | 第19-20页 |
| ·热管反应器的研究开发 | 第19-20页 |
| ·热管固定床反应器 | 第19页 |
| ·热管氧化反应器 | 第19页 |
| ·热管管壁式催化反应器 | 第19页 |
| ·釜式热管反应器 | 第19-20页 |
| ·套管式热管反应器 | 第20页 |
| ·热管生物反应器的研究开发 | 第20页 |
| ·计算流体力学在反应器研究开发中的作用 | 第20-28页 |
| ·计算流体力学简介 | 第20-24页 |
| ·反应器中的流体力学 | 第20-21页 |
| ·计算流体力学(CFD) | 第21-24页 |
| (1) 计算流体力学研究的发展 | 第21-22页 |
| (2) 计算流体力学研究中的数值计算方法 | 第22页 |
| (3) 计算流体力学某些商业软件 | 第22-24页 |
| (a) FLUENT软件 | 第23页 |
| (b) CFX软件 | 第23-24页 |
| (c) CFX-TASCFLOW软件 | 第24页 |
| ·化学工程中计算流体力学的研究与应用 | 第24-25页 |
| ·流化床的CFD研究与应用 | 第24页 |
| ·精馏塔的CFD研究与应用 | 第24页 |
| ·转盘萃取塔的CFD研究与应用 | 第24-25页 |
| ·燃料喷嘴的CFD研究与应用 | 第25页 |
| ·干燥过程的CFD研究与应用 | 第25页 |
| ·某些化学反应器的CFD研究与应用 | 第25页 |
| ·搅拌式反应器的计算流体力学研究与应用 | 第25-27页 |
| ·国外应用、研究进展 | 第25-26页 |
| ·国内应用、研究进展 | 第26-27页 |
| ·搅拌式反应器的CFD应用前景 | 第27页 |
| ·计算流体力学发展趋势 | 第27-28页 |
| ·反应器的流场测试技术 | 第28-31页 |
| ·流场测试技术简介 | 第28-29页 |
| ·反应器的流场测试技术 | 第29-31页 |
| ·国外的有关应用 | 第29-30页 |
| ·国内的有关应用 | 第30-31页 |
| ·粒子图像测速仪(PIV)在反应器流场测试中的应用前景 | 第31页 |
| ·本文研究目的和研究内容 | 第31-32页 |
| ·参考文献 | 第32-39页 |
| 第二章 热管生物反应器的流场研究 | 第39-87页 |
| ·前言 | 第39页 |
| ·热管生物反应器流场研究装置与方法 | 第39-44页 |
| ·热管生物反应器装置 | 第39页 |
| ·PIV系统实验装置 | 第39-42页 |
| ·PIV测试流场原理 | 第39-41页 |
| ·PIV系统的组成 | 第41-42页 |
| (1) 成像系统 | 第41-42页 |
| (2) 分析显示系统 | 第42页 |
| (3) 同步控制系统 | 第42页 |
| ·热管生物反应器PIV测试系统 | 第42页 |
| ·实验方法 | 第42-44页 |
| ·PIV系统参数 | 第42-43页 |
| ·示踪粒子 | 第43页 |
| ·操作条件 | 第43页 |
| (1) 流体介质 | 第43页 |
| (2) 搅拌转速 | 第43页 |
| (3) 通气量 | 第43页 |
| ·流场测量的横截面 | 第43-44页 |
| ·流场测量的纵切面 | 第44页 |
| ·热管生物反应器的流场实验结果与讨论 | 第44-84页 |
| ·均相流体(水)层流时的流场实验结果与讨论 | 第44-61页 |
| ·叶轮区(S_1)横截面的流场 | 第44-53页 |
| ·排出流区(S_2)横截面的流场 | 第53-56页 |
| ·主循环区(S_3)横截面的流场 | 第56-60页 |
| ·自由表面区(S_f)橫截面的流场 | 第60-61页 |
| ·均相流体(水)低湍流时的流场实验结果与讨论 | 第61-74页 |
| ·叶轮区(S_1)横截面的流场 | 第61-66页 |
| ·排出流区(S_2)横截面的流场 | 第66-69页 |
| ·主循环区(S_3)横截面的流场 | 第69-74页 |
| ·均相流体(水)高湍流时的流场实验结果与讨论 | 第74-80页 |
| ·叶轮区(S_1)横截面的流场 | 第74-78页 |
| ·排出流区(S_2)横截面的流场 | 第78页 |
| ·主循环区(S_3)横截面的流场 | 第78-80页 |
| ·两相流体(H_2O-Air)低湍流时的流场实验结果与讨论 | 第80-84页 |
| ·本章小结 | 第84-86页 |
| ·参考文献 | 第86-87页 |
| 第三章 热管生物反应器的流场数学模拟 | 第87-108页 |
| ·前言 | 第87页 |
| ·热管生物反应器流体动量传递数学方程基础 | 第87-88页 |
| ·热管生物反应器的动量、质量衡算方程 | 第88-92页 |
| ·动量、质量衡算方程 | 第88-90页 |
| ·层流时的衡算方程 | 第88页 |
| ·湍流时的衡算方程 | 第88-90页 |
| (1) 基本衡算方程 | 第88-89页 |
| (2) 标准k-ε模型 | 第89页 |
| (3) 低雷诺数的k-ε模型 | 第89-90页 |
| (4) 高雷诺数的RNGk-ε模型 | 第90页 |
| ·几何模型 | 第90页 |
| ·计算方法 | 第90-92页 |
| ·网格划分 | 第90-91页 |
| ·方程的求解 | 第91-92页 |
| ·热管生物反应器的流场数学模拟结果与讨论 | 第92-106页 |
| ·均相牛顿流体层流流场的数学模拟 | 第92-95页 |
| ·叶轮区(S_1)横截面流体速度分布模拟 | 第92-93页 |
| ·排出流区(S_2)横截面流体速度分布模拟 | 第93-94页 |
| ·主循环区(S_3)横截面流体速度分布模拟 | 第94-95页 |
| ·均相牛顿流体湍流流场的数学模拟 | 第95-98页 |
| ·叶轮区(S_1)横截面流体速度分布模拟 | 第95-96页 |
| ·排出流区(S_2)横截面流体速度分布模拟 | 第96-97页 |
| ·主循环区(S_3)横截面流体速度分布模拟 | 第97-98页 |
| ·均相非牛顿流体层流流场的数学模拟 | 第98-100页 |
| ·叶轮区(S_1)横截面流体速度分布模拟 | 第98页 |
| ·排出流区(S_2)横截面流体速度分布模拟 | 第98-99页 |
| ·主循环区(S_3)横截面流体速度分布模拟 | 第99-100页 |
| ·均相非牛顿流体湍流流场的数学模拟 | 第100-102页 |
| ·叶轮区(S_1)横截面流体速度分布模拟 | 第100-101页 |
| ·排出流区(S_2)横截面流体速度分布模拟 | 第101页 |
| ·主循环区(S_3)横截面流体速度分布模拟 | 第101-102页 |
| ·两相流体(H_2O-Air)湍流流场的数学模拟 | 第102-106页 |
| ·叶轮区(S_1)横截面流体速度分布模拟 | 第102-103页 |
| ·排出流区(S_2)横截面流体速度分布模拟 | 第103-104页 |
| ·主循环区(S_3)横截面流体速度分布模拟 | 第104-106页 |
| ·本章小结 | 第106-107页 |
| ·参考文献 | 第107-108页 |
| 第四章 热管生物反应器的传热研究 | 第108-130页 |
| ·前言 | 第108页 |
| ·热管生物反应器的传热实验设备与方法 | 第108-110页 |
| ·实验装置 | 第108-109页 |
| ·热管生物反应器 | 第108页 |
| ·热电偶设置 | 第108-109页 |
| ·实验仪器 | 第109页 |
| ·实验方法 | 第109-110页 |
| ·操作条件 | 第109-110页 |
| (1) 模拟介质 | 第109-110页 |
| (2) 搅拌转速 | 第110页 |
| (3) 反应温度 | 第110页 |
| (4) 通气量 | 第110页 |
| (5) 热管冷凝端冷却方式 | 第110页 |
| (6) 热管数量 | 第110页 |
| ·实验方法 | 第110页 |
| ·热管生物反应器的传热实验结果与讨论 | 第110-128页 |
| ·牛顿流体的传热实验结果与讨论 | 第110-122页 |
| ·单根热管的传热实验 | 第110-115页 |
| (1) 热管冷端为空气自然冷却方式 | 第110-113页 |
| (a) 非通气状况 | 第110-111页 |
| (b) 通气状况 | 第111-113页 |
| (2) 热管冷端为水冷却方式 | 第113-115页 |
| (a) 非通气状况 | 第113-114页 |
| (b) 通气状况 | 第114-115页 |
| ·两根热管的传热实验 | 第115-118页 |
| (1) 热管冷端为空气自然冷却方式 | 第115-116页 |
| (a) 非通气状况 | 第115页 |
| (b) 通气状况 | 第115-116页 |
| (2) 热管冷端为水冷却方式 | 第116-118页 |
| (a) 非通气状况 | 第116-117页 |
| (b) 通气状况 | 第117-118页 |
| ·三根热管的传热实验 | 第118-122页 |
| (1) 热管冷端为空气自然冷却方式 | 第118-120页 |
| (a) 非通气状况 | 第118页 |
| (b) 通气状况 | 第118-120页 |
| (2) 热管冷端为水冷却方式 | 第120-122页 |
| (a) 非通气状况 | 第120-121页 |
| (b) 通气状况 | 第121-122页 |
| ·非牛顿流体的传热实验 | 第122-128页 |
| ·两根热管的传热实验 | 第122-125页 |
| (1) 热管冷端为空气自然冷却方式 | 第122页 |
| (2) 热管冷端为水冷却方式 | 第122-125页 |
| (a) 非通气状况 | 第123-124页 |
| (b) 通气状况 | 第124-125页 |
| ·三根热管的传热实验 | 第125-128页 |
| (1) 热管冷端为空气自然冷却方式 | 第125页 |
| (2) 热管冷端为水冷却方式 | 第125-128页 |
| (a) 非通气状况 | 第125-126页 |
| (b) 通气状况 | 第126-128页 |
| ·本章小结 | 第128-129页 |
| ·参考文献 | 第129-130页 |
| 第五章 热管生物反应器的温度场数学模拟 | 第130-140页 |
| ·前言 | 第130页 |
| ·热管生物反应器的传热计算 | 第130-132页 |
| ·热管生物反应器传递过程微分方程 | 第130-132页 |
| ·流体层流流动时的传递方程 | 第130-131页 |
| ·流体湍流流动时的传递方程 | 第131-132页 |
| ·几何模型 | 第132页 |
| ·计算方法 | 第132页 |
| ·热管生物反应器的传热数学模拟结果与讨论 | 第132-138页 |
| ·三根热管的传热数学模拟 | 第132-137页 |
| ·均相牛顿流体层流时的传热数学模拟 | 第132-133页 |
| ·均相牛顿流体湍流时的传热数学模拟 | 第133-134页 |
| ·均相非牛顿流体层流时的传热数学模拟 | 第134-135页 |
| ·均相非牛顿流体湍流时的传热数学模拟 | 第135页 |
| ·两相流体(H_2O-Air)湍流时的传热数学模拟 | 第135-136页 |
| ·两相流体(2％CMC-Air)湍流时的传热数学模拟 | 第136-137页 |
| ·单根及两根热管的传热数学模拟 | 第137-138页 |
| ·本章小结 | 第138-139页 |
| ·参考文献 | 第139-140页 |
| 第六章 在热管生物反应器中发酵制备L-苯丙氨酸 | 第140-146页 |
| ·前言 | 第140-141页 |
| ·发酵实验材料、装置与方法 | 第141-142页 |
| ·实验材料 | 第141页 |
| ·实验装置 | 第141页 |
| ·实验方法 | 第141-142页 |
| ·种子培养 | 第141页 |
| ·菌体发酵实验 | 第141-142页 |
| ·酶转化实验 | 第142页 |
| ·分析测定方法 | 第142页 |
| ·发酵实验结果与讨论 | 第142-144页 |
| ·菌体在热管生物反应器中发酵的温度场 | 第142页 |
| ·菌体在热管生物反应器中的发酵培养 | 第142-143页 |
| ·L-苯丙氨酸的转化制备 | 第143-144页 |
| ·本章小结 | 第144-145页 |
| ·参考文献 | 第145-146页 |
| 第七章 结论与展望 | 第146-150页 |
| ·结论 | 第146-148页 |
| ·展望 | 第148-150页 |
| 符号说明 | 第150-152页 |
| 附录一 命令文件程序(1) | 第152-154页 |
| 附录二 命令文件程序(2) | 第154-157页 |
| 附录三 命令文件程序(3) | 第157-161页 |
| 附录四 命令文件程序(4) | 第161-168页 |
| 附录五 命令文件程序(5) | 第168-172页 |
| 附录六 命令文件程序(6) | 第172-177页 |
| 作者在攻读博士学位期间发表论文 | 第177-178页 |
| 致谢 | 第178页 |
