بررسی هیدرودینامیک و انتقال جرم در فتوبیوراکتور تولید ریزجلبک ها از co2
Abstract
زمان های اختلاط طولانی، توان مصرفی زیاد و ضرایب انتقال جرم کوچک، از مشکلات معمول در طراحی زی واکنش گاه های نوری کشت ریزجلبک هاست که اثر زیادی بر بازدهی و عملکرد سامانه، در تثبیت co2 و تولید توده ی زیستی دارند. در این مطالعه، طرح خاصی از یک زی واکنش گاه نوری مثلثی قائم الزاویه ی هواراند با حلقه ی خارجی، به حجم 63 لیتر، ساخته شد و مورد مطالعه قرار گرفت. تزریق گاز در این سامانه به وسیله ی دو حبابساز انجام می شود؛ یکی در پایین وتر (بخش پایین رو) و دیگری در پایین ضلع عمودی (بخش بالارو). هندسه ی این زی واکنش گاه به گونه ای است که قابلیت تغییر زاویه ی میان وتر و ضلع افقی (?) وجود دارد. این ساختار، سبب ایجاد جریان موثر ناهمسوی گاز-مایع در وتر زی-واکنش گاه نوری می شود. در این مطالعه دو طراحی آزمایش انجام شد؛ یکی از آنها بر اساس دو متغیر vgs1 (سرعت خطی دمش گاز از پایین وتر) و vgs2 (سرعت خطی دمش گاز از پایین ضلع قائم)، و در طراحی دیگر افزون بر این دو متغیر، پارامتر ? (زاویه) نیز به عنوان متغیر سوم وارد شده است. ضریب انتقال جرم حجمی، نگه داشت گاز، زمان اختلاط، زمان گردش مایع، زمان اختلاط بی بعد، اندازه ی حباب، و مصرف توان حجمی سامانه برای هر آزمایش اندازه گیری شده و به وسیله ی روش سطح پاسخ (rsm) بهینه سازی شد. مطالعات انجام شده در این پژوهش، بر نواحی بالارو، پایین رو و جداکننده ی گاز-مایع تمرکز یافته است. جریان ناهمسو در وتر، برهم کنش مناسبی میان فاز های گاز و مایع ایجاد کرد، بطوریکه در شرایط بهینه با صرف توان واحد حجم (p/v) برابر w. m-3 62، اختلاط مطلوبی با ?m معادل 41/0، بدست آمد. مقایسه ی مقادیر مدت زمان اختلاط، شدت انتقال جرم و توان مصرفی در واحد حجم این سامانه با مطالعات پیشین، به دست آوردن نتایج مطلوب تر را در این پژوهش نشان می دهد. افزون بر این، با کشت ریزجلبک کلرلا ولگاریس در سامانه، مشخص شد که میزان رشد اندازه گیری شده در شرایط بهینه ، بیشترین بوده (g. l-1 4/1= xmax) که خود می تواند تاییدی بر تحلیل های انجام شده و نتایج به دست آمده باشد.