离心式搅拌细胞培养反应器的流体循环及氧传递规律

研究了一种具有离心式搅拌器的新型细胞培养反应器的流体循环，混合特性及氧传递规律。采用这种离心式搅拌器，既充分利用了细胞提升式搅拌器的优点，又大幅度地提高了流体循环效率。氧传递速率，通气速率均与转速有关，其中通气速率的影响最为显著。根据实验数据，建立了反应器中的氧传递和提长筒中流体流动的关联式。     

多孔陶瓷板固定床生物反应器设计及模拟

设计了一种结构新型的多孔陶瓷固定床生物反应器，与传统的固定床相比，该反应器具有氧传递性能好，能够均匀接种等优点，通过模拟，考察了反应器内的流体流动和气液传递性质，计算证明反应器的供氧能力能够满足链霉菌发酵过程对氧的需求。     

笼式通气搅拌桨的流体循环、混合及液体夹带

研究了具有双层笼式通气搅拌桨的Cell Cul-20A生物反应器的流体循环、混合及搅拌桨的液体夹带特性。理论分析及实验结果表明,适当地增大搅拌桨直径及导流筒内径,有利于增强混合效果。搅拌桨的液体夹带有助于提高氧传递速率,但在实际的培养细胞过程中,丝网内液位下降显著,因此靠增大液体夹带量来提高反应器的传质系数是不现实的。     

环隙气升式反应器在非牛顿流体体系中的应用—反应器特性研究…

以羧甲基纤维素钠（ＣＭＣ）水溶液模拟非牛顿型发酵介质，在内径为０．１５ｍ，高为０．９７５ｍ的环隙气升式以应器内，考察了液体流变性质和导流筒结构对气液传质的影响。提出了体积氧传递系数的经验关联式。     

环隙气升式反应器在非牛顿流体体系中的应用──反应器特性研究和体积氧传递系数的关联

以羧甲基纤维素钠（ＣＭＣ）水溶液模拟非牛顿型发酵介质，在内径为０．１５ｍ，高为０．９７５ｍ的环隙气升式反应器内，考察了液体流变性质和导流筒结构对气液传质的影响，提出了体积氧传递系数（ＫＬａ）的经验关联式。实验表明：对于较高粘度的假塑性流体，反应器内部采用整体式导流筒结构，将有利于传质和混合，其性能优于采用开窗式导流筒或无导流筒的反应器。     

圆柱滚子结构参数对链式轴承-子系统振动性能的影响

提出了一种能更精确计算圆柱滚子轴承刚度和阻尼的新模型,并利用该模型建立了链式转子系统的振动模型,利用Riccati传递矩阵法编制了临界转速和不平衡响应的计算程序。通过选择算例研究了滚子结构参数对链式轴承转子系统振动性能的影响。发现滚子个数、长度和直径的变化会引起转子临界转速、不平衡响应的变化,得出了一系列变化规律曲线,为进一步研究滚动轴承转子系统的性能提供了依据。     

灌注式RCCS生物反应器CFD模拟分析微载体旋转对细胞氧供的影响

目的:探讨利用微重力旋转细胞培养系统(RCCS)生物反应器仿真模拟分析微载体旋转对细胞氧供的影响。方法:联立不可压缩牛顿流体连续性方程和动量守恒方程、微载体内以及流动空间中氧的传递和反应方程,设置参数并求解;以Gamb it建立RCCS网格模型,并用F luent软件在欧拉多相模式下进行生物反应器数值模拟及流体力学分析。结果:以微载体直径及RCCS旋转速度作为自变量,基于欧拉-欧拉多相模型和氧运输公式成功建立RCCS数值分析模型。微载体直径和旋转速度均影响细胞培养效率,直径200、300、400μm的微载体旋转速度分别为10、12、14 r/m in;旋转1 h后直径600μm的微载体RCCS中间区平均氧浓度增加85%。结论:CFD可以定量模拟分析影响微载体及氧供的相关因素,为优化培养条件提供参数。     

Scale-down反应器中的周期性溶氧波动对谷氨酸发酵的影响

应用单室Scaledown反应器系统模拟大规模反应器内的溶氧（DO）浓度梯度,通过控制搅拌桨转速使DO水平（波动范围0～30%,波动周期2、4、6 h）产生矩形波动,从而研究溶氧波动条件对谷氨酸发酵的影响,尤其是菌体生长及产物合成等的变化。与DO水平30%的对照实验进行比较后发现：DO周期性波动条件下,谷氨酸棒杆菌更倾向于利用葡萄糖产生菌体而非积累产物谷氨酸。与较长波动周期(4 h或6 h)相比,短波动周期（2 h）时最终菌体浓度升高(10.03 g/L),最大比生长速率降低(0.112 h-1),产物谷氨酸及副产物乳酸浓度降低（分别为23 g/L和10.5 g/L）。     

循环灌注式三维组织培养装置的设计及其性能测试

目的一种循环灌注式三维组织培养装置的设计并测试其性能.方法设计、制造一套循环灌注式三维组织培养装置,然后测定其流量、恒温效果、无菌效果并进行工程化组织的初步培养观察.结果循环灌注式三维组织培养装置可提供的循环流量为5.5～87.5 ml/min,流量恒定,培养室内温度可控制在36.5～37.5℃,昼夜温差小,系统连续运转7 d培养液中无细菌生长,初步培养结果表明,体外构建的组织工程骨在循环灌注式三维组织培养装置中可获得良好的培养效果.结论循环灌注式三维组织培养装置可用于组织工程研究,也可为临床提供较大量的工程化组织,是一种较为理想的组织工程生物反应器.     

发酵过程中氧平衡的参数相关性分析

研究了在发酵过程中不同程度地改变搅拌转速及温度对氧吸收率（ＯＵＲ）、二氧化碳释放率（ＣＥＲ）、溶解氧（ＤＯ）等在线参数的影响,通过对ＯＵＲ（ＣＥＲ）与ＤＯ的相关性分析,可了解在发酵过程中影响氧平衡的限制性因素。当ＤＯ与ＯＵＲ的趋势具有相反性,表明限制因素为细胞水平的菌体代谢问题,若ＤＯ与ＯＵＲ的趋势具有同一性,限制笥因素为工程水平的氧传递因素,表明溶氧处于临界氧以下。     

自吸式涡轮搅拌桨的性能研究

系统地测定了自吸式双圆盘六叶涡轮桨应用于气-液-固三相浆态搅拌反应器的性能。研究了吸入气体的临界转速、表征搅拌桨对气体抽吸能力的吸气压力、气体自吸的吸入流量、搅拌功率、气含率、气液分散性能和气液传质规律,以及固体催化剂颗粒的悬浮问题。采用磁钢密封结合自吸式涡轮搅拌桨的三相浆态搅拌反应器,比较适宜于精细化学品合成的工艺研究及本征动力学测定,并对中小规模三相浆态反应工艺的连续化生产提供了可行性研究。     

新型RAF翼型轴流桨的开发

提出了新型ＲＡＦ翼型轴流桨的设计方法，对该桨叶的混合性能进行了系统研究。结果表明，ＲＡＦ桨与圆盘透平桨相比，具有泵送流量大、功耗低混合时间短、分隔指数小等优点，但在ＣＭＣ溶液中的容积传质系数较小。     

轴流桨特性准数与搅拌釜内能耗分配的理论计算

提出了新型ＲＡＦ翼型轴流桨的设计方法，对该桨叶的混合性能进行了系统研究。结果表明，ＲＡＦ桨与圆盘透平桨相比，具有泵送流量大、功耗低混合时间短、分隔指数小等优点，但在ＣＭＣ溶液中的容积传质系数较小。     

双层桨结构自吸式反应器的气含率

根据单层桨自吸式反应器吸入的气体主要集中在反应器上部的缺陷,采用了4种桨型作为下层搅拌桨,并研究了下层桨桨径、桨间距和导流筒的影响。测定了釜内总气含率与釜下半部的气含率,发现下层桨不仅决定气含率在釜下部的分布情况,而且对自吸式桨的气体吸入量也有很大影响,与理论推导的结果完全吻合。找到了合适的搅拌浆组合形式,该组合符合流体力学理论,在工业装置上的应用取得成功。     

大三角形搅拌器泵混机理

采用多普勒激光和局部静压测试装置,对文题进行了试验,並与涡轮搅拌器进行比较。试验发现,大三角形搅拌器较涡轮搅拌器具有较高的局部速度和均匀的速度分布及局部湍流强度大的优点。大三角形桨分散液滴主要靠湍流流动而不是由桨叶直接剪切分散,因此,在搅拌器周围可避免产生过细液滴,消耗较低功率就能获得均匀的液滴及分布,同时,该搅拌器优越的泵送能力和大体积流的高抽吸力,通过总抽吸头的测量亦被证实。     

搅拌槽内新型疏水缔合聚合物AP-P4的溶解性

由于疏水缔合聚合物聚丙烯酰胺(AP-P4)的溶解性差,制约了聚合物驱油技术在海上油田的采收率。考察了温度、矿化度、转速、搅拌器型式及搅拌方式对AP-P4溶解时间和聚合物溶液黏度特性的影响,结果表明：温度与转速的提高有利于聚合物的加速溶解,但不利于聚合物溶液的增黏,存在一个适宜聚合物溶解的最佳矿化度范围;剪切力较小、循环量较大的搅拌器更适合AP-P4的溶解;采用翼型搅拌器向上排出流体,先高转速后低转速的搅拌方式能够加快AP-P4的溶解并获得较高的溶液黏度。     

搅拌桨内部三元流动计算

对计算叶轮机械内部三元流动的任定准正交面法略加个性后，用于计算搅拌桨内部的流动。计算所得的桨叶排出流的三维速度分布与实验结果大体一致。计算结果表明，不同转速下的桨叶排出流的无因次轴向速度分布是重合的，桨叶直径，叶片安放角，盘面比，轮毂比对桨叶排出流的速度分布的均有影响。     

双吸离心泵隔舌区压力脉动特性及改进

针对某石化股份有限公司双吸离心泵振动超标的问题,研究了叶轮外径对双吸离心泵隔舌处压力脉动特性的影响。采用雷诺时均法和滑移网格技术,对双吸离心泵内部流场进行三维非定常数值模拟,分析了隔舌处流场和压力脉动情况。研究结果表明:隔舌处的压力脉动幅值大小与流量呈正相关;不同工况以及不同叶轮外径情况下,隔舌区的脉动频率均以叶片通过频率为主;随着叶轮外径切割量的增加,隔舌处压力脉动幅值呈现减小趋势,说明合理地切割叶轮外径能降低压力脉动幅值。     

一种新型大鼠胰腺移植模型的建立

目的：建立大鼠同种异体胰腺移植模型。为进一步进行胰腺移植的基础研究创造条件。方法：采用大鼠颈部作为移植部位,不阻断体循环,运用显微外科技术,将供胰附带的主动脉段与受体颈总动脉以袖套法吻合,供胰的门静脉与受体的颈外静脉行端端吻合,术后注意补液与保温。结果：共进行70次大鼠胰腺移植手术,其中正式实验20次,供受体手术时间均约1h,手术成功率为85%;移植胰的组织学变化与临床胰腺移植相似。结论：本胰腺移植模型操作简便、结果稳定,并能较好地模拟临床胰腺移植过程,适用于该领域的基础研究。