搅拌式反应器生物脱硫过程中DBT的传质分析

1

作者 张文娟 王妙冬 +1 位作者 陈晗 李伟 《高校化学工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第1期149-154,共6页

应用数学模型预测有机相体积含量较大时油-水双液相体系中液滴的直径,进一步推导出二苯并噻吩(DBT)从有机相主体到两相界面的传质速率,从而考察不同有机相组成、有机相体积分率、不同温度、水相组成以及搅拌速率等对传质速率的影响,确... 应用数学模型预测有机相体积含量较大时油-水双液相体系中液滴的直径,进一步推导出二苯并噻吩(DBT)从有机相主体到两相界面的传质速率,从而考察不同有机相组成、有机相体积分率、不同温度、水相组成以及搅拌速率等对传质速率的影响,确定了搅拌速率是影响传质速率的决定性因素;通过对理论传质速率与生物脱硫速率的比较,进一步研究生物脱硫反应的控制步骤,推论得出当有机相中DBT浓度很低且搅拌速率较低时,传质对总的生物脱硫反应具有较大的影响,当有机相中的DBT浓度和搅拌转速较高时,传质速率要远大于脱硫速率,生化反应速率决定了总脱硫速率。 展开更多

关键词 二苯并噻吩 生物脱硫 传质 搅拌式反应器

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基于均龄理论模拟搅拌式反应器的混合时间

2

作者 潘傲 谢明辉 +1 位作者 夏建业 庄英萍 《华东理工大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2019年第5期767-774,共8页

利用计算流体力学(CFD)模拟搅拌式反应器内生物的平均年龄分布,并建立了以平均年龄(均龄理论)为基础的混合时间模拟方法。通过比较混合时间的预测值与实验值结果,表明当反应器的高径比低于1.5∶1时,模拟结果和实验值的吻合度较高,平均... 利用计算流体力学(CFD)模拟搅拌式反应器内生物的平均年龄分布,并建立了以平均年龄(均龄理论)为基础的混合时间模拟方法。通过比较混合时间的预测值与实验值结果,表明当反应器的高径比低于1.5∶1时,模拟结果和实验值的吻合度较高,平均误差在10%以内。对比单层四斜叶上翻桨(PBTU)和四斜叶下压桨(PBTD),PBTD的模拟结果都在实验值范围内,而PBTU的模拟结果都比实验值高,最大误差达14%。同时研究表明,模拟得到的N·θ准数不受反应器规模的影响。 展开更多

关键词 搅拌式生物反应器 平均年龄 混合时间 数值模拟

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连续搅拌釜式反应器的鲁棒最优控制 被引量：12

3

作者 朱群雄 王军霞 《化工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第11期4114-4120,共7页

针对一类带不确定性的连续搅拌釜式反应器,提出基于滑模控制理论的鲁棒最优控制算法。输入输出线性化方法用于线性化对象模型,假设系统的不确定因素有界,滑模面采用积分型滑模面以确保系统稳态误差为零,将线性二次型理论用于等效控制律... 针对一类带不确定性的连续搅拌釜式反应器,提出基于滑模控制理论的鲁棒最优控制算法。输入输出线性化方法用于线性化对象模型,假设系统的不确定因素有界,滑模面采用积分型滑模面以确保系统稳态误差为零,将线性二次型理论用于等效控制律的设计中,保证了系统的性能指标最优,自适应滑模切换控制增益的选取在降低系统抖振的前提下补偿了系统的不确定因素及外部扰动,实现了控制器的鲁棒最优。通过仿真实验表明,提出的控制器对匹配的不确定性因素及外部扰动具有鲁棒性,且闭环系统的性能指标最优。 展开更多

关键词 滑模控制 连续搅拌釜式反应器 不确定非线性系统 鲁棒最优控制 反馈线性化

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连续搅拌釜式反应器放热反应失控事故预防 被引量：8

4

作者 刘秀玉 蒋军成 《中国安全科学学报》 CAS CSCD 2006年第11期140-144,共5页

运用敏感度方法研究连续搅拌釜式反应器(CSTR)放热反应的参数敏感性行为及规律,探讨CSTR反应器的安全操作区域和敏感操作区域。研究发现:无因次活化能小于4的反应系统,其整个操作参数空间都是安全的;无因次活化能大于4的反应系统,只有... 运用敏感度方法研究连续搅拌釜式反应器(CSTR)放热反应的参数敏感性行为及规律,探讨CSTR反应器的安全操作区域和敏感操作区域。研究发现:无因次活化能小于4的反应系统,其整个操作参数空间都是安全的;无因次活化能大于4的反应系统,只有选择无因次活化能小于其临界值,反应系统才能安全、稳定地运行;临界无因次反应热的值与无因次丹克莱尔数和无因次反应热有关;丹克莱尔数和无因次反应热越大,则临界无因次反应热越小,安全操作区域也越小。 展开更多

关键词 连续搅拌釜式反应器 参数敏感 热失控 反应失控 飞温 事故预防

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搅拌气升式生物反应器的研究进展 被引量：8

5

作者 席仁荣 吴振强 《化工进展》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第2期218-222,共5页

搅拌气升式反应器作为一种新型高效的生物反应器,因为其独特的优势而越来越受到重视,具有良好的研究和应用前景。概述了搅拌气升式反应器的国内外研究进展,着重评述了搅拌气升式反应器相比于传统机械搅拌式反应器和气升式反应器的所体... 搅拌气升式反应器作为一种新型高效的生物反应器,因为其独特的优势而越来越受到重视,具有良好的研究和应用前景。概述了搅拌气升式反应器的国内外研究进展,着重评述了搅拌气升式反应器相比于传统机械搅拌式反应器和气升式反应器的所体现出的优点,详细介绍和分析了该新型反应器的基本结构、流体力学性质及相关的重要表征参数,并对其在生物发酵和化工行业中的应用和发展进行了回顾和展望。 展开更多

关键词 搅拌气升式反应器 传质性能 结构

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卧式双轴搅拌床反应器混合特性研究 被引量：1

6

作者 孙建中 明章勇 周其云 《高校化学工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2000年第2期183-187,共5页

本文对卧式双轴气相聚合搅拌床反应器的混合特性进行了实验研究。以三氧化二铝粉体和氯化钾粉体分别为主体物料和示踪物料，用电导法考察了搅拌转速、器内物料的装料高度及通气速率对该搅拌床反应器的混合特性的影响并获得了相应的关联... 本文对卧式双轴气相聚合搅拌床反应器的混合特性进行了实验研究。以三氧化二铝粉体和氯化钾粉体分别为主体物料和示踪物料，用电导法考察了搅拌转速、器内物料的装料高度及通气速率对该搅拌床反应器的混合特性的影响并获得了相应的关联式。结果表明，弗鲁德数、无因次装料高度及通气速率对混合特性有明显的影响。 展开更多

关键词 搅拌床反应器关联式 混合特性 气相聚合反应

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三层搅拌式反应釜内部气液流动特性研究 被引量：8

7

作者 胡效东 张德新 +2 位作者 姜蓉 武增辉 田强 《系统仿真学报》 CAS CSCD 北大核心 2016年第2期396-403,共8页

选用Euler-Euler多相流模型和群体平衡模型,采用多重参考系(multi-reference frame,MRF)方法,分析2KSX(四宽叶旋桨搅拌器)+抛物线圆盘涡轮(parabolic disc turbine,PDT)三层搅拌器反应器内部流场和气液两相分布特性,计算反应器内整体和... 选用Euler-Euler多相流模型和群体平衡模型,采用多重参考系(multi-reference frame,MRF)方法,分析2KSX(四宽叶旋桨搅拌器)+抛物线圆盘涡轮(parabolic disc turbine,PDT)三层搅拌器反应器内部流场和气液两相分布特性,计算反应器内整体和局部气含率的分布。得出结论:搅拌反应器内上层和中层搅拌桨产生轴向流动,下层搅拌桨产生径向流动,并且和反应器内壁的共同作用下形成一个循环变化的流动;利用宽叶旋浆搅拌器的轴向驱动,及抛物线圆盘涡轮搅拌器的径向驱动作用,提高搅拌反应器的气含率,使其局部气含率的分布较为均匀;搅拌反应器内部的气含率随着搅拌时间的延长而增加,当搅拌26 s之后,内部的气含率基本不再变化,延长搅拌时间并不能增加内部的气含率。 展开更多

关键词 搅拌式反应器 MRF 欧拉模型 CFD

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间歇搅拌反应器的微观混合特性 被引量：5

8

作者 顾培韵 孙建中 +1 位作者 潘勤敏 钱微 《化工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 1994年第1期106-111,共6页

1 引言 微观混合是指流体分子尺度上的混合,而化学反应过程又是反应物分子间相互有碰撞作用的过程,微观混合对搅拌槽内进行化学反应有直接影响,因此开展对间歇搅拌反应器微观混合状况的研究十分必要。但微观混合的机理和模型较复杂,测... 1 引言 微观混合是指流体分子尺度上的混合,而化学反应过程又是反应物分子间相互有碰撞作用的过程,微观混合对搅拌槽内进行化学反应有直接影响,因此开展对间歇搅拌反应器微观混合状况的研究十分必要。但微观混合的机理和模型较复杂,测定方法较困难,过去20年来集中于机理与模型研究,实际应用报道较少。本文对乙酸乙酯不可逆二级皂化间歇反应器中搅拌转速、介质粘度对微观混合状况的影响进行研究。 2 微观混合状态的描述 2.1 微观混合模型概述 从Danckwerts提出一整套混合统计概念和微观混合的2种极限理想状态后,许多研究者力求把这2种状态结合起来描述实际的微观混合状态,并通过大量实验,从工程和机理角度提出了不少微观混合模型。但这些工程模型都是单参数模型,经湍流类比分析,其微观混合参数都与理想混合时间有关,具有共同的结构特征。 展开更多

关键词 间歇 搅拌式反应器 混合特性

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搅拌式浆态光催化反应器对偶氮染料X-3B的降解特性研究 被引量：1

9

作者 王金辉 张继伟 +3 位作者 王之阳 王光辉 张国亮 王家德 《高校化学工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第1期164-169,共6页

构建了体积为5 L的搅拌式浆态光催化反应器,以偶氮染料活性艳红X-3B为目标污染物,进行光催化降解特性研究。结合对X-3B在小规模反应器中悬浮TiO2表面的吸附行为研究,考察了TiO2投加量、搅拌速率和曝气量等对光催化效果的影响,分析了光... 构建了体积为5 L的搅拌式浆态光催化反应器,以偶氮染料活性艳红X-3B为目标污染物,进行光催化降解特性研究。结合对X-3B在小规模反应器中悬浮TiO2表面的吸附行为研究,考察了TiO2投加量、搅拌速率和曝气量等对光催化效果的影响,分析了光催化过程的降解动力学,并从传质的角度对搅拌强度和初始反应速率进行了关联。实验结果表明,在搅拌式浆态光催化反应器中,Langmuir模型和Freundlich模型均能较好地描述TiO2对X-3B的吸附行为;在催化剂最佳浓度0.5 g.L 1的条件下,初始反应速率r0随搅拌雷诺数Re的增加呈现先增大后稳定的趋势,进一步增加空气曝气量可以显著提高初始反应速率。根据相关理论推导得出在该反应器光催化降解X-3B时,氧的传质是影响初始反应速率r0的关键因素。 展开更多

关键词 搅拌式浆态光催化反应器 偶氮染料 二氧化钛 初始反应速率 速度梯度

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连续搅拌釜式反应器的自耦比例–积分–微分控制 被引量：3

10

作者 白家赞 曾喆昭 《控制理论与应用》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第6期1065-1070,共6页

针对一类参数不确定的连续搅拌釜式反应器,使用了一种与被控对象无关的自耦比例–积分–微分(autocoupling proportional-integral-differential,ACPID)控制方法.该方法将系统内部所有不确定因素及外部扰动定义为一个总扰动,建立了以总... 针对一类参数不确定的连续搅拌釜式反应器,使用了一种与被控对象无关的自耦比例–积分–微分(autocoupling proportional-integral-differential,ACPID)控制方法.该方法将系统内部所有不确定因素及外部扰动定义为一个总扰动,建立了以总扰动为激励的受控误差系统,并根据ACPID镇定规则建立了连续搅拌釜式反应器(continuous stirred tank reactor,CSTR)的ACPID控制系统.理论分析了ACPID控制系统的鲁棒稳定性和抗扰动鲁棒性.仿真结果表明了ACPID控制系统的有效性,在CSTR稳态调节控制领域具有重要的应用价值. 展开更多

关键词 连续搅拌釜式反应器 不确定非线性系统 自耦PID控制 鲁棒稳定性 抗扰动鲁棒性

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机械搅拌式生物反应器悬浮培养293T细胞生产慢病毒的工艺 被引量：1

11

作者 唐取来 顾力行 +6 位作者 周勇 吴寒 祝海川 顾潮江 周经娇 罗学刚 张同存 《河南农业大学学报》 CAS CSCD 2021年第2期314-320,共7页

采用L型大泡通气系统机械搅拌式生物反应器培养293T悬浮细胞和规模化生产慢病毒载体,通过4种方法驯化293T悬浮细胞,对其慢病毒包装能力进行验证,并建立种子扩增链,在5.5 L工作体积生物反应器中绘制悬浮细胞生长曲线和包装慢病毒。结果表... 采用L型大泡通气系统机械搅拌式生物反应器培养293T悬浮细胞和规模化生产慢病毒载体,通过4种方法驯化293T悬浮细胞,对其慢病毒包装能力进行验证,并建立种子扩增链,在5.5 L工作体积生物反应器中绘制悬浮细胞生长曲线和包装慢病毒。结果表明,采用体积分数50%的293 CD05 Medium无血清基础培养基和体积分数50%的SMM293-TⅡ培养基可以快速驯化293T细胞,成功得到野生型且具有慢病毒包装能力的悬浮细胞系。悬浮细胞在机械搅拌式生物反应器培养,2 d细胞密度可达1.5×106个·mL^(-1)。添加质粒复合物和补料培养基,培养4 d可以收获6.5×107 TU·mL^(-1)滴度的慢病毒粗产品,相比细胞工厂的滴度提高34倍。 展开更多

关键词 慢病毒 嵌合抗原受体T细胞 293T细胞 悬浮培养 机械搅拌式生物反应器

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基于扰动补偿的连续搅拌釜式反应器自适应积分滑模控制

12

作者 王素珍 刘建锋 +2 位作者 孙国法 代明星 靳奉祥 《济南大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2021年第3期258-264,共7页

针对化工工程中连续搅拌釜式反应器难以稳定控制的问题,提出一种基于自适应积分滑模控制的方法;根据连续搅拌釜式反应器系统结构建立的被控系统模型分别设计有限时间状态观测器和扰动观测器,通过观测器的估计结果对未知扰动信号进行补偿... 针对化工工程中连续搅拌釜式反应器难以稳定控制的问题,提出一种基于自适应积分滑模控制的方法;根据连续搅拌釜式反应器系统结构建立的被控系统模型分别设计有限时间状态观测器和扰动观测器,通过观测器的估计结果对未知扰动信号进行补偿;基于系统的跟踪误差,引入积分滑模面,设计自适应变比例增益趋近律来消除系统抖振;利用Lyapunov函数证明控制系统的稳定性。仿真结果表明,该控制方法具有良好的抗干扰性能,能够实现对连续搅拌釜式反应器系统的稳定控制。 展开更多

关键词 非线性系统建模 状态观测 自适应积分滑模控制 连续搅拌釜式反应器 扰动观测

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一类双变量化学振荡反应方程的极限环求解

13

作者 王麟 汪海玲 《广西师范大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第5期167-174,共8页

本文研究一类双变量化学振荡反应方程的极限环求解问题。为了求解这类方程,首先将双变量化学振荡反应方程简化为一般形式的Liénard方程;然后采用摄动增量法对该方程进行极限环求解;接着以摄动阶段得到的零阶摄动解为起点,增量阶段... 本文研究一类双变量化学振荡反应方程的极限环求解问题。为了求解这类方程,首先将双变量化学振荡反应方程简化为一般形式的Liénard方程;然后采用摄动增量法对该方程进行极限环求解;接着以摄动阶段得到的零阶摄动解为起点,增量阶段逐步迭代逼近,最终得到方程的极限环;最后通过连续搅拌釜式反应器和糖酵解振荡反应的实例来验证摄动增量法,并与数值积分法进行比较,结果显示两者高度一致。该研究证明了摄动增量法在处理此类非线性动力学方程极限环问题中的有效性。 展开更多

关键词 LIÉNARD方程 摄动增量法 极限环 连续搅拌釜式反应器 糖酵解振荡反应

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连续搅拌反应釜系统的自抗扰控制 被引量：11

14

作者 杨慧中 苏思贤 《控制工程》 CSCD 北大核心 2011年第3期369-372,457,共5页

针对连续搅拌反应釜系统(CSTR)大滞后,大惯性以及动态特性随工况不确定性变化的特点,通过设计参数可调的跟踪微分器和扩张状态观测器,改进经典PID算法的固有缺陷,提出不依赖于精确CSTR模型的离散自抗扰控制方案.采用西门子新一代工业可... 针对连续搅拌反应釜系统(CSTR)大滞后,大惯性以及动态特性随工况不确定性变化的特点,通过设计参数可调的跟踪微分器和扩张状态观测器,改进经典PID算法的固有缺陷,提出不依赖于精确CSTR模型的离散自抗扰控制方案.采用西门子新一代工业可编程控制器-SIMATIC PCS7在多功能过程与控制系统的CSTR实验仿真对象上实现了温度的稳定控制.试验结果表明,用ADRC技术建立的连续搅拌反应釜控制系统对被控对象模型的不确定性和外部扰动变化具有较强的适应性和鲁棒性,动态性能良好. 展开更多

关键词 连续搅拌釜式反应器系统 多功能过程与控制系统 自抗扰控制 SIMATIC PCS7

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微型工业反应器的性能检验及其数字特征 被引量：3

15

作者 李德华 何凤娥 傅晓军 《华中师范大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2000年第2期200-204,共5页

采用脉冲示踪应答技术对多釜串联的微型工业反应器的单釜、二釜和三釜串联模型进行了 RTD测定 ,借助计算机对各模型进行数字特征计算 ,并在 Excel中标绘出各模型的 E( θ) -θ关系曲线 .由最小二乘法对单釜实验数据回归的结果表明 ,该... 采用脉冲示踪应答技术对多釜串联的微型工业反应器的单釜、二釜和三釜串联模型进行了 RTD测定 ,借助计算机对各模型进行数字特征计算 ,并在 Excel中标绘出各模型的 E( θ) -θ关系曲线 .由最小二乘法对单釜实验数据回归的结果表明 ,该反应器液相混合均能满足全混流假设 .与其它反应器相比 ,它具有较好的传热及传质特性 ,为以化工开发为目标的连续流动体系的宏观动力学研究提供了依据 . 展开更多

关键词 连续搅拌釜式反应器 微型工业反应器 性能检验

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内循环液泵反应器溶氧传质性能研究 被引量：1

16

作者 朱海东 周晓云 《湖北农业科学》 2017年第5期966-968,共3页

为液泵反应器的应用推广提供依据,研究了20 L内循环液泵型生物反应器在不同通风比和不同循环液速下溶氧传质系数KLa的变化规律,并与Bio Flo 110型3 L搅拌式生物反应器作对比试验。结果找到一组能使2个反应器有相近KLa的操作条件,此时内... 为液泵反应器的应用推广提供依据,研究了20 L内循环液泵型生物反应器在不同通风比和不同循环液速下溶氧传质系数KLa的变化规律,并与Bio Flo 110型3 L搅拌式生物反应器作对比试验。结果找到一组能使2个反应器有相近KLa的操作条件,此时内循环液泵型生物反应器较搅拌式反应器节能约40%左右。 展开更多

关键词 液泵型生物反应器 搅拌式生物反应器 溶氧传质系数

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阶梯式有约束非线性预测控制及其应用 被引量：4

17

作者 陈薇 吴刚 +2 位作者 阎镜予 凌青 郑涛 《系统仿真学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第18期4226-4228,4234,共4页

非线性预测控制需要在每个采样周期内求解非凸非线性规划。针对在线求解的计算复杂性,提出基于阶梯控制的非线性预测控制算法,在每个采样周期,采用阶梯式控制策略,精确求解当前控制量,减少非线性规划决策变量的维数,降低了在线计算量,... 非线性预测控制需要在每个采样周期内求解非凸非线性规划。针对在线求解的计算复杂性,提出基于阶梯控制的非线性预测控制算法,在每个采样周期,采用阶梯式控制策略,精确求解当前控制量,减少非线性规划决策变量的维数,降低了在线计算量,减少计算时间,提高了算法的快速性。仿真和实控结果表明,本算法具有良好的可行性和控制效果。 展开更多

关键词 非线性预测控制 阶梯式控制 双容水箱 连续搅拌釜式反应器

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连续搅拌微生物电化学系统处理高浓度模拟废水的效能 被引量：1

18

作者 王海曼 曲有鹏 +1 位作者 何伟华 冯玉杰 《哈尔滨工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第8期42-48,共7页

微生物电化学系统在面向实际废水处理时,表现出产电性能下降、出水水质差等缺点.为了提高其处理中高浓度、含发酵类底物废水的性能,将连续搅拌釜式反应器与之耦合,构建一体式连续搅拌微生物电化学系统(CSMER).确定系统的最佳运行条件:... 微生物电化学系统在面向实际废水处理时,表现出产电性能下降、出水水质差等缺点.为了提高其处理中高浓度、含发酵类底物废水的性能,将连续搅拌釜式反应器与之耦合,构建一体式连续搅拌微生物电化学系统(CSMER).确定系统的最佳运行条件:以连续流方式运行,在水力停留时间为12 h,进水COD浓度为6 000 mg·L^(-1)时,系统内4个电池的最大功率密度分别达(583±9),(562±7),(533±10)和(572±6)mW·m^(-2),COD去除率为(87.1±1.1)%,甲烷产率为(1.48±0.15)L·L^(-1)·d^(-1).与对照的连续搅拌釜式反应器相比,其COD去除率及甲烷产率分别提高了61.6%及244.2%.焦磷酸测序结果表明,CSMER底端的全混流搅拌区(CMZ)以Clostridium(10.0%)、Acidaminococcus(11.7%)及Lactococcus(10.8%)等水解发酵菌群为优势细菌菌属;顶端的微生物电化学区(MEZ)以产电菌Geobacter(14.5%)占优势.CSMER中相对复杂的细菌群落结构使其同时含有丰度较高的嗜乙酸产甲烷菌科(52.2%)和嗜氢产甲烷菌科(47.1%),而底端CMZ的厌氧消化过程与顶端MEZ的产电过程之间的协同作用是实现该系统性能优于对照反应器的主要原因. 展开更多

关键词 连续搅拌微生物电化学系统 连续搅拌釜式反应器 电能输出 COD去除率 焦磷酸测序

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基于动态优化和反馈控制的聚合反应过程牌号切换策略

19

作者 郭青 刘海艳 陈娟 《化工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第1期299-306,共8页

针对单反应器多牌号聚合物生产过程,提出一种结合动态优化和反馈控制的牌号切换策略。以实验室规模的连续搅拌釜式反应器中苯乙烯聚合牌号切换为对象,以原料消耗最少为优化目标,利用迭代动态规划求得切换过程中反应条件和产品性能指标... 针对单反应器多牌号聚合物生产过程,提出一种结合动态优化和反馈控制的牌号切换策略。以实验室规模的连续搅拌釜式反应器中苯乙烯聚合牌号切换为对象,以原料消耗最少为优化目标,利用迭代动态规划求得切换过程中反应条件和产品性能指标的优化轨迹。引入针对反应温度的路径约束,使优化后的切换轨迹更易跟踪实现,防止过渡过程中变量的剧烈波动。仿真结果表明,这一切换策略可以显著减少牌号切换过渡时间及过渡过程中原料的消耗量,并能够有效克服进料温度变化的干扰。 展开更多

关键词 牌号切换 迭代动态规划 连续搅拌釜式反应器 苯乙烯聚合

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基于Euler-Lagrange框架的生物反应过程的数值模拟研究 被引量：2

20

作者 林骥晗 夏建业 +2 位作者 储炬 庄英萍 张嗣良 《化学工程》 CAS CSCD 北大核心 2016年第6期4-9,47,共7页

工业规模反应器内部出现的底物浓度、溶氧等环境条件非均一性分布会对菌群的生理代谢产生不利影响,进而引起产品产率下降、副产物生成。研究反应器内非均一性影响的方法主要可分为实验法和模拟法。文中主要建立了一种基于OpenFOAM的计... 工业规模反应器内部出现的底物浓度、溶氧等环境条件非均一性分布会对菌群的生理代谢产生不利影响,进而引起产品产率下降、副产物生成。研究反应器内非均一性影响的方法主要可分为实验法和模拟法。文中主要建立了一种基于OpenFOAM的计算流体力学和生物反应动力学模型耦合的计算模拟方法,为生物过程高效放大提供模拟工具。构建了基于Euler-Lagrange方法的耦合模拟方法,实现了速度场控制的物质输运、速度场控制的粒子运动、粒子读取环境浓度信息、耦合求解描述细胞动力学模型的微分方程组、粒子浓度信息反馈给环境浓度场等功能。最后将描述地衣芽孢杆菌发酵代谢产酸的动力学模型整合到搭建的框架中,通过5 L反应器内的批发酵模拟验证了新方法在计算流程上的可行性。在此基础上进行了批发酵和补料分批发酵反应器内部环境非均一性的初步探索,通过50 L反应器内补料发酵的模拟,初步研究了长时间的底物浓度非均一性对菌群代谢的累积影响。 展开更多

关键词 OPENFOAM 欧拉-拉格朗日 搅拌釜式反应器 模型结合 放大效应

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