行政院國家科學委員會專題研究計畫成果報告.pdf

行政院國家科學委員會專題研究計畫成果報告利用磁場促進生物流体化床反應器性能之探討研究成果報告(完整版)計畫類別：個別型計畫編號：NSC96-ET-7-002-009-ET執行期間：96年01月01日至97年03月31日執行單位：國立臺灣大學化學工程學系暨研究所計畫主持人：呂理平計畫參與人員：碩士班研究生-兼任助理：徐偉華、盧廷政處理方式：本計畫可公開查詢中華民國97年04月14日行政院國家科學委員|/g局「能源科技學術合作研究計畫」成果報告利用磁場促進生物流体化床反應器性能之探討計畫類別：個別型計畫計畫編號：NSC96-ET-7-002-009-ET執行期間：96年01月01日至97年03月31日計畫主持人：呂理平計畫參與人員：徐偉華、盧廷政成果報告類型：完整報告處理方式：一年後可公開查詢執行單位：國立台灣大學化學工程學系中華民國九十七年五月摘要本論文在探討有外加磁場作用下液、固流體化床之流動模式、分散行為與傳統液、固流體化床之差異。流體化床採用內徑0.05m高約0.75m壓克力管固相以平均粒徑274µm之鐵粒子為磁性粒子液相為水及濃度分別為0.03wt%、0.1wt%與0.2wt%之CMC(carboxymethylcellulose)溶液。床體外部利用漆包線纏繞成的兩螺線管來產生穩定的軸向磁場使其作用於床體內部之粒子。利用壓力轉換器測量所得之單點壓力降對流體速度之曲線圖來界定各流態間轉變之速度。並且利用追蹤劑技術分析不同流態區域下的軸向分散情況。單點壓降實驗中藉由Leva法所得鐵砂粒子之最小流體化速度Umf(L)並不會受磁場強度影響；而以DavidsonandHarrison法所得之最小流體化速度Umf(DH)則會隨磁場強度上升而增加。磁滯現象的形成即可決定移轉速度Ut(P)且隨著磁場強度上升而增加。實驗結果顯示液、固磁流體化床共有四種不同流域分別為固定床區、過渡區、磁穩定區和不穩定區；由低流速至高流速區分其間之分隔分別是最小流體化速度Umf(L)、最小流體化速度Umf(DH)與移轉速度Ut(P)。當CMC溶液濃度上升固定床區、過渡區與磁穩定區的範圍將隨之縮小而不穩定區即相對擴大。在軸向分散行為方面軸向分散係數會隨流體速度上升而增加而磁流體化床相較傳統流體化床有著較低之軸向分散係數。在使用水(Newtonian)或CMC(non-Newtonian)溶液的磁流體化床中其軸向分散係數均隨磁場強度增加而下降。此外磁場影響軸向分散係數的效果隨著CMC溶液濃度提升而逐漸減弱。關鍵字：磁流体化床、生物反應器、磁場、非牛頓流体、軸向分散係數