MASS TRANSFER IN THE BIOREACTOR DURING GAS DISPERSION FROM THE STIRRER VORTEX CAVITY | МАССООБМЕН В БИОРЕАКТОРЕ ПРИ ДИСПЕРГИРОВАНИИ ГАЗА ИЗ ПОЛОСТИ ВИХРЯ МЕШАЛКИ

MASS TRANSFER IN THE BIOREACTOR DURING GAS DISPERSION FROM THE STIRRER VORTEX CAVITY | МАССООБМЕН В БИОРЕАКТОРЕ ПРИ ДИСПЕРГИРОВАНИИ ГАЗА ИЗ ПОЛОСТИ ВИХРЯ МЕШАЛКИ

2024

Войнов , Николай Александрович | Фролов , Александр Сергеевич | Богаткова, Анастасия Викторовна | Земцов, Денис Андреевич | Чернов, Вячеслав Андреевич

English. Gas-liquid bioreactors in which the introduction of the gas substrate in the culture liquid is carried out from the vortex cavity formed by the rotation of the stirrer.  In order to simplify the design and intensify mass transfer a new method of dispersing the gas substrate from the vortex cavity is proposed and studied.  It consists in maintaining local zones with reduced pressure in the liquid behind the rotating paddles and creating the necessary conditions for the introduction of the gas substrate. On the basis of numerical simulation the pressure is calculated and the zones of low pressure in liquid behind the stirrer paddles are determined. The value of differential pressure necessary for gas dispersion has been estimated. The angular velocity of liquid rotation depending on the number of partitions on the apparatus wall and the number of mixer revolutions is presented. The gas content in the liquid during the implementation of the investigated method has been determined. The average surface diameter of gas bubbles and interfacial surface of gas-liquid medium were calculated from experimental data. The power spent on stirring in the apparatus has been established and the power criterion with regard to gas content has been determined. Mass transfer at intensive gas dispersion from gas vortex cavity into liquid has been investigated. Criterion dependence for calculation of mass transfer coefficient is presented, taking into account energy dissipation spent on mixing and interfacial surface. The fields of application of bioreactor with new method of gas dispersion are shown.

Show more [+]

Less [-]

Russian. Рассмотрены газожидкостные биореакторы, в которых ввод газового субстрата в культуральную жидкость осуществляется из полости вихря, образованного при вращении мешалки. С целью упрощения конструкции и интенсификации массообмена предложен и исследован новый способ диспергирования газового субстрата из полости вихря, который заключается в поддержании локальных зон с пониженным давлением в жидкости за вращающимися лопатками и создании необходимых условий для ввода газового субстрата. На основании численного моделирования рассчитано давление и определены зоны с пониженным давлением в жидкости за лопатками мешалки. Проведена оценка величины перепада давления, необходимого для диспергирования газа. Представлена угловая скорость вращения жидкости в зависимости от количества перегородок на стенке аппарата и числа оборотов мешалки. Определено газосодержание в жидкости при реализации исследуемого способа. По экспериментальным данным рассчитаны среднеповерхностный диаметр пузырьков газа и межфазная поверхность газо-жидкостной среды. Установлена мощность, затраченная на перемешивание в аппарате, и определен критерий мощности с учетом газосодержания. Исследован массообмен при интенсивном диспергировании газа из газовой полости вихря в жидкость. Представлена критериальная зависимость для расчета коэффициента массоотдачи, учитывающая диссипацию энергии, затраченную на перемешивание и межфазную поверхность. Показаны области применения биореактора с новым способом диспергирования газа.

Show more [+]

Less [-]

Bibliographic information

Publisher

Altai State University

Other Subjects

Gas content; Bioreactor; Численное моделирование; Массообмен; Мощность; Газосодержание; Paddle stirrer; Лопастная мешалка; Numerical modeling; Биореактор

License

Copyright (c) 2024 Химия растительного сырья, https://creativecommons.org/licenses/by/4.0

ISSN

1029-5143, 1029-5151

Type

Info:eu-Repo/semantics/article; Info:eu-Repo/semantics/publishedversion

Source

chemistry of plant raw material; No 1 (2024): Online First; 362-371, Химия растительного сырья; № 1 (2024): Online First; 362-371, 1029-5143, 1029-5151