Экспериментальное исследование формирования вихревой структуры в газовихревом биореакторе
И.В. Наумов1, Р.Г. Геворгиз1,2, С.Г. Скрипкин1, Б.Р. Шарифуллин1
1Институт теплофизики им. С.С. Кутателадзе СО РАН, Новосибирск, Россия
naumov@itp.nsc.ru
2Институт биологии южных морей им. А.О. Ковалевского РАН, Севастополь, Россия
r.gevorgiz@yandex.ru
Ключевые слова: гидродинамика, замкнутое вихревое течение, тепломассоперенос, вихревые биореакторы
Страницы: 719-724
Аннотация
Проведено экспериментальное исследование формирования циркуляционных вихревых ячеек в жидкой среде газовихревого биореактора. Исследование выполнено в промышленном стеклянном биореакторе объемом 10 литров с диаметром реакторной емкости D = 190 мм. Вихревое движение воздуха генерировалось лопастным колесом (активатором) при заполнении реакторной емкости на 50 и 80 % модельной средой. В качестве модельной среды использовался 65 % -й водный раствор глицерина с плотностью ρ = 1150 кг/м3 и с кинематической вязкостью ν = 15 мм2/с. Для наблюдения картины вихревого движения применялся метод цифровой трассерной визуализации (PIV). Показано, что при вращении активатора одновременно возникает меридиональное и циркуляционное движения жидкости. Определены закономерности вихревого движения модельной среды в зависимости от заполнения реактора и интенсивности вращения активатора. Выявлено, что под границей раздела возникают ячейки центробежной циркуляции, которые при увеличении частоты вращения активатора развиваются в глубь реактора. Установлено, что развитие центробежной циркуляции жидкости происходит аналогично тому, как это имеет место в замкнутом вихревом течении одной жидкости и в системе ограниченного вихревого движения двух несмешиваемых жидкостей.
|
