Моделирование теплового состояния секционированного биореактора периодического аэробного культивирования

Моделирование теплового состояния секционированного биореактора периодического аэробного культивирования

Автор: Афанасов, Владимир Христофорович

Шифр специальности: 05.13.18

Научная степень: Кандидатская

Год защиты: 2009

Место защиты: Пятигорск

Количество страниц: 136 с.

Артикул: 4574253

Автор: Афанасов, Владимир Христофорович

Стоимость: 250 руб.

Моделирование теплового состояния секционированного биореактора периодического аэробного культивирования  Моделирование теплового состояния секционированного биореактора периодического аэробного культивирования 

Содержание
Условные обозначения
Введение
Глава 1. МОДЕЛИРОВАНИЕ ТЕПЛОВОГО СОСТОЯНИЯ СЕКЦИОНИРОВАННЫХ АЭРОБНЫХ БИОРЕАКТОРОВ ПЕРИОДИЧЕСКОГО КУЛЬТИВИРОВАНИЯ.
1.1. Технология инкубации
1.2. Инкубаторий и основные виды инкубаторов.
1.3. Режимы инкубации яиц
1.4. Методы описания состояния воздушной среды инкубационной камеры.
1.5. Ячеечные модели для описания тсплоперсноса в сложных системах .
1.6. Постановка задачи исследования
Глава 2. МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ФОРМИРОВАНИЯТЕМПЕРАТУРНОГО РЕЖИМА СЕКЦИОНИРОВАННОМ ОБЪЕМЕ
2.1. Расчетная схема процесса и его ячеечное представление.
2.2. Ячеечная модель и ее основные операторы.
2.3. Численные эксперименты с одномерной моделью.
2.4. Двухмерная ячеечная модель процесса.
2.5. Результаты численных экспериментов с двухмерной моделью процесса.
2.6. Выводы по главе 2.
Глава 3. МОДЕЛИРОВАНИЕ ТЕПЛОВОГО РЕЖИМА И ЕГО СТАБИЛИЗАЦИИ ПРИ ДЕЙСТВИИ ВОЗМУЩАЮЩИХ Ф АКТОРОВ
3.1. Нестационарные внутренние источники теплоты как возму
щающие факторы
3.2. Влияние действия внутренних источников теплоты в одномерной цепи без реулирования.
3.3. Регулирование температуры в ячейках одномерной цепи
3.4. Регулирование температуры в ячейках двухмерной цепи
3.5. Выводы по главе 3
Глава 4. ИНЖЕНЕРНЫЙ МЕТОД РАСЧЕТА ТЕМПЕРАТУРНОГО РЕЖИМА В СЕКЦИОНРПЮВАННОМ БИОРЕАКТОРЕ ПЕРИОДИЧЕСКОГО АЭРОБНОГО КУЛЬТИВИРОВАНИЯ
4.1. Описание объекта моделирования и происходящего в нем технологического процесса.
4.2. Экспериментальное исследование температурного режима инкубатора У5 5
4.3. Использование математической модели инкубатора У для исследования его нестационарных температурных режимов
4.4. Сведения о практическом использовании результатов работы
4.5. Выводы по главе 4.
Основные результаты диссертации
Список литературы


При небольшом числе секций (в том числе, в естественных условиях) выравнивание температуры по секциям и ее стабилизация во времени не представляет особого труда. Однако такой режим соответствует низкой производительности аппарата. Значительное увеличение его объема с целью повышения единичной производительности приводит к температурным неоднородностям, и часть секций может оказаться в неприемлемых температурных условиях. Компенсация этих перекосов требует секционирования внешних источников теплоты и их работы в индивидуальных режимах. Очевидно, что усложнение процесса приводит к тому, что система приобретает все большее число степеней свободы, и эмпирический подбор рациональных параметров ее функционирования становится крайне затруднительным. Отсутствие таких моделей и определило цель настоящей работы, которая выполнялась в рамках ФЦП «Интеграция» и планов НИ! Пятигорского государственного технологического университета. Объект исследовании - тепловые процессы в секционированном биореакторе с нагревательными элементами и вентилирующим газом. Предмет исследования - Температурное поле секционированного биореактора и подходы к его стабилизации по пространству и во времени. Цель исследования - исследование теплового состояния в секциях секционированного биореактора периодического аэробного культивирования (например, инкубатора) и способов влияния на пространственную и временную неравномерность этого состояния на основе ячеечных математических моделей. Разработать методику построения программ регулирования теплового состояния в секциях биорсактора. На основе разработанных математических моделей теиломассооб-менных процессов создать инженерный метод расчета нестационарного и установившегося теплового состояния секционированного биореактора периодического аэробного культивирования и построения программ регулирования теплового состояния в секциях при возникновении в них нестационарных тепловых возмущений. Методы исследования. Математическое моделирование процессов тепломассообмена и аэродинамики, вычислительный эксперимент. Научная новизна. Разработана ячеечная математическая модель прогрева секций секционированного биореактора периодического аэробного культивирования с учетом теплопередачи между секциями, неравномерности распределения температуры секций нагревательных элементов и параметров потока вентилирующего газа. В численных экспериментах выявлены рациональные распределения температуры секций нагревательных элементов и параметры потока газа, обеспечивающие равномерное распределение температуры по секциям с заданной точностью. Разработанная модель обобщена на случай тепловых возмущений в секциях, вызванных экзотермическими биохимическими реакциями, протекающими в случайные моменты времени. Предложена математическая модель регулирования процесса стабилизации температурного поля объекта путем отключения нагревательных элементов и изменения расхода газа для поддержания температуры в секциях в заданном допустимом интервале. Практическая ценность. Разработан инженерный метод расчета нестационарного и установившегося теплового состояния секционированного биореактора периодического аэробного культивирования и его компьютерная реализация. Предложена методика расчета рациональных программ регулирования теплового состояния в секциях биореактора при возникновении в них нестационарных тепловых возмущений. ЗАО «Пятигорсксельмаш». Реализация результатов работы. Практические рекомендации по стабилизации теплового состояния в инкубаторе нашли применение в ЗАО «Пятигорсксельмаш». Апробация результатов работы. Основные положения диссертации были заслушаны и одобрены на следующих международных конференциях: «Математические методы в технике и технологиях ММТТ-», Псков, , -ой МНТК студентов и аспирантов «Радиоэлектроника, электротехника и энергетика», Москва, МЭИ, , XV М1-ГК «Информационная среда вуза», Иваново, , XV МНК «Состояние и перспективы развития электротехнологий», Иваново, . Публикации. По теме диссертации опубликовано 6 печатных работ, в том числе 2 работы в изданиях, предусмотренных перечнем ВАК. Структура и объем работы. Диссертация представлена на 6 стр.

Рекомендуемые диссертации данного раздела

28.06.2016

+ 100 бесплатных диссертаций

Дорогие друзья, в раздел "Бесплатные диссертации" добавлено 100 новых диссертаций. Желаем новых научных ...

15.02.2015

Добавлено 41611 диссертаций РГБ

В каталог сайта http://new-disser.ru добавлено новые диссертации РГБ 2013-2014 года. Желаем новых научных ...


Все новости

Время генерации: 0.246, запросов: 244