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补习班开始时,只有四个人。其中有两个人我都认识,另一个比我小一年级,但却是我们补习班的第二名,而第一名,当然是我啦!我们四人与老师挤在一个小教室里,那个教室很小,连奔跑都不行,只有几台用来学教材的电脑和几张桌椅,有时,那桌子连给我们四人放书本都不够。
我们当时有五十分钟用来做网络学习。那网络上的教材生动有趣,还能听一些很“魔性”的歌曲。老师只让我们学50分钟,时间到了之后,我们还意犹未尽。
我们有一个很宽容的“中教”。她允许我们在课间玩手机;让我们在课间下楼买零食;还让我们在走廓里打闹,但万一在她的课上调皮,那谁也救不了你。你的行为可能会被老师发到微信群里,给家长看。到时候,肯定会挨一顿打。
我们还有外教,但换过一次。第一名外教很和蔼,还懂一点点中文,我跟着他学了三年之久。第二名外教看起来很严肃,一丝不苟,但他上课时很幽默,常常讲些笑话逗我们笑。
后来,那补习班的上海总部倒闭了,我们这个分部还在苦苦支撑,但资金却不够了。因此,上课的地方换了又换,还换了新教材,再加上我当时已经有了一个更好的、更接近pep教材的英语补习班,我就退出了。虽然我已经离开了这个补习班一年有余,但那一段美好的日子,我永远也不会忘记。
关键词:搅拌设备;农业生物反应器;内部流动
中图分类号:S216.4文献标识码:A文章编号:0439-8114(2011)13-2743-03
Analysis of Internal Flow of Agriculture Bioreactor based on Mixing Equipment
XU Wei-xing
(School of Energy and Power Engineering, Jiangsu University, Zhenjiang 212013, Jiangsu, China)
Abstract: The characteristic of the flow field in agricultural bioreactor with the side entering mixer was studied by computational fluid dynamics (CFD). Using a main agriculture bioreactor in a demonstration project as taget, the numerical simulation of the internal 3-D incompressible turbulent flow field of the bioreactor was carried out by CFD software Fluent. The results showed that the role of mixing equipment was making the materials to move along the impeller axis direction in the bioreactor; And the mixing equipment was installed near to the bottom of the bioreactor so that it would help to prevent solid particles deposition and homogenize treatment.
Key words: mixing equipment; agricultural bioreactor; internal flow
我国农业生物质资源丰富,数量巨大,目前全国各省市主要农业生产废弃物生物质资源可利用量约为5.6亿t。利用农业生物反应设备,使农业生产废弃物转化成生物质燃气,大大提高了生物质资源的利用价值。在农业生物反应工程中,生化反应是依靠传质而进行的,而传质的产生必须通过基质与微生物之间的实际接触。通常搅拌是最有效、最可行的手段。搅拌设备的作用就是将厌氧消化罐内料液混合均匀,消除厌氧消化罐内物料系统中温度和浓度的差异,促进生化反应的进行[1,2]。因此,研究高效低能耗的焦油和废水处理设备与技术,对加快农业生物反应工程大规模商业化应用具有重大意义。
搅拌设备[3]是一种搅拌和推流装置,主要用于使介质均化、产生悬浮液流以及保持介质水平流动的一般工农业过程中,如污水处理中的平衡池、活性池、消毒池;工农业生产中的生物反应、管道煤气脱硫、饮用水处理等。在上述各种过程中,叶轮的搅拌和推流起到重要的作用,不同类型或参数的叶轮所造成的搅拌和推流效果差别很大[4,5]。随着计算机技术的发展,计算流体力学(Computational fluid dynamics,CFD)技术以其速度快、经济性好以及能提供全流场流动信息细节的优点在搅拌设备的开发和设计中受到重视。利用Fluent软件对搅拌设备作用下的农业生物反应器内部流动进行CFD分析,旨在揭示反应器内部流动的规律,为提高生物反应效率提供基础信息。
1反应器内部流动数值计算
以某示范工程的主体农业生物反应器为对象, 数值模拟采用三维不可压雷诺平均N-S方程组,并以标准k-ε湍流模型使方程组闭合。由于搅拌设备叶轮在反应器中工作时不停地旋转,为此,我们采用运动坐标系,将叶轮设置为旋转体。由质量守恒定律和进口无旋的假设,确定进口相对速度。进口压力假设在进口截面上分布均匀。假定出口边界处流动已充分发展,出口区域离开回流区较远。固壁上满足无滑移条件:u、v、w=0。流壁面采用壁面函数边界条件。在接近固体壁面区,壁面迫使流动产生较大的速度梯度,适应于湍流充分发展的k-ε湍流模型在此区域需进行修正。固壁压力取第二类压力边界条件:=0。控制方程使用有限体积法进行的离散,采用二阶迎风格式。控制方程采取分离式求解器隐式方案进行求解,选用SIMPLEC算法。
2反应器内部流动模拟结果及分析
2.1反应器内部流场分析
对搅拌设备作用下农业生物反应器内部流动进行数值计算[6-10],并用Fluent自带的后处理模块进行显示、分析。
如图1所示,虽然内部流场的三维流速矢量分布比较混乱,但还是可以从立体空间的角度感受其流动的大致形态:在叶轮附近形成高速流动区,速度值较大,并且带有较强的轴向分量,以中心较快速度向外做扩展运动。为了更清晰、准确地描述反应器内的流动情况,对内部流场进行沿轴向剖面分析,即截取空间流场的截面来更准确地分析内部流场的情况。图2、3为按轴面方向剖分截面取两个叶片后所得到的速度矢量分布和流线分布,从图中能够比较清楚地看出搅拌设备作用流场的速度分布情况。
从图3中可以看出,叶轮出口外侧有一定的旋向射流场,搅拌器叶轮在电机的驱动下旋转搅拌液体产生旋向射流,利用沿着射流表面的剪切应力来进行混合,使流体以外的液体通过摩擦产生搅拌作用,在极度混合的同时,形成体积流,应用大体积流动模式得到受控流体的推流输送。由于叶轮的转动,使反应器内的物料产生两个方向的运动,一个沿叶轮轴线方向向前运动,另一个沿叶轮圆周方向运动,这可以使反应器内的液体上下翻动,达到充分搅拌的目的。
为了更清楚地描述反应器内部流场的速度矢量,对沿搅拌设备推进方向的横截面进行截取,截面位置选取在距离进口边1 m的位置,其速度矢量分布如图4所示。从图4中可以看出,在搅拌设备推进方向上的速度矢量是向四周发散的,这与轴面的流动情况一致,即汇聚成体积流后,再利用剪切力的作用使受控体积沿搅拌推进方向运动。从轴截面流线分布图(图5)中,不难发现该截面上的速度流线是按照空间上的类似圆形分布,等速度地向前搅拌推动液体,达到受控体积的流动和输送。
2.2不同安装深度对内部流场的影响
由于反应器内的安装定位具有很大的灵活性,结合工程实际,就安装深度h=1 m和h=1.9 m(即叶轮外径距离反应器底0.1 m)的两种情况进行计算分析。
从图6中可以看出,流场的基本形态和运动规律大致相同,不同之处在于,接近反应器底安装的搅拌设备在反应器底面形成高速流动区,对池底进行射流冲刷,这将有助于防止池底固体颗粒沉积,可对反应器中介质进行均质处理。
3小结
为促进农业生物反应的进行,采用CFD技术求解连续性方程、动量方程和能量方程,对生物反应器内由搅拌设备造成的内部流场进行数值研究。结果表明,由于叶轮的转动,使反应器内的物料沿叶轮轴线方向向前运动和沿叶轮圆周方向运动,这可以使反应器内的液体上下翻动,达到充分搅拌的目的。接近反应器底安装的潜水搅拌器有助于防止池底固体颗粒沉积,可对反应器中介质进行均质处理。
上述结果虽然揭示了部分在搅拌设备作用下的农业生物反应器内部流动情况,对提高反应效率起到了一定的作用,然而反应效率同时受到反应器内温度分布、气体释放、传质效果等因素的影响,具体还有待进一步的研究。
参考文献:
[1] 甘如海.畜禽粪便厌氧干发酵处理搅拌反应器的研究设计[D].武汉:华中农业大学,2004.
[2] 唐江伟,吴振强. 新型生物反应器结构研究进展[J]. 中国生物工程杂志,2007,27(5):146-152.
[3] 王显,高卫东.潜水搅拌器在污水处理领域中的应用[J]. 给水排水,1997,23(2):55-56.
[4] 王凯,虞军. 搅拌设备[M].北京:化学工业出版社,2003.
[5] 陈志平,章序文,林兴华,等. 搅拌与混合设备设计选用手册[M].北京:化学工业出版社,2004.
[6] 王福军.计算流体动力学分析――CFD软件原理与应用[M].北京:清华大学出版社,2004.
[7] 陶文铨.数值传热学[M].西安:西安交通大学出版社,2001.
[8] JOHN D, ANDERSON J R. Computational fluid dynamics. the basics with applications[M]. Beijing: Tsinghua University Press,2002.
[9] 侯拴弟,张政,王英深,等.涡轮桨搅拌槽流动场数值模拟[J].化工学报,2001,52(3):241-246.
[10] 张林进, 叶旭初.搅拌器内湍流场的CFD模拟研究[J].南京工业大学学报,2005,27(2):59-63.
【关键词】
动脉粥样硬化;不稳定性斑块;单核细胞趋化蛋白-1
Monocyte chemoattractant protein-1 and atherosclerotic plaque instability analysis of the relationship between clinical
LUO Shun-xiang. Nanping City, Fujian Medical University, Department of Cardiology, First Hospital, a district Nanping 353000,China
【Abstract】 Objective
To analyze the list of blood cells chemoattractant protein -1 (MCP-1) expression and the relevance of coronary plaque instability. Methods ELISA were detected in our hospital from April 2009 -May 2010 period were treated with acute myocardial infarction patients (Group A) patients with stable angina (Group B) patients with serum MCP-1 expression levels. Results Before treatment, 24 patients Group A monocyte chemoattractant protein-1 level of (21.5±2.4)ng/L, B is (15.4±2.2)ng/L, significantly higher than Group B, significant difference (P
【Key words】
Atherosclerosis; Unstable plaque; Monocyte chemoattractant protein-1
作者单位:353000福建医科大学附属南平市第一医院心内科一区
近些年来的研究显示,炎症与动脉粥样硬化的发生及发展密切相关, 可能造成动脉粥样硬化斑块破裂并引发血栓形成[1-3]。单核细胞趋化蛋白-1(MCP-1)在炎症反应中具有重要的作用[4]。本组研究通过检测急性心肌梗死患者血清中的MCP-1水平, 旨在评价其作为预测不稳定性斑块指标的有效性。
1 资料与方法
1.1 一般资料
随机选择我院自2009年4月至 2010年5月期间收治的急性心肌梗死患者与稳定型心绞痛患者共48例, 将其中的24例急性心肌梗死患者分为甲组,包括男19例, 女5例, 年龄在34~ 77岁之间, 平均为(60±5.5)岁, 体重指数为(24.1±3.7), 其中的10例为高脂血症, 8例饮酒, 15例吸烟, 8例有冠心病家族史。乙组24例为稳定型心绞痛患者, 包括男性18例, 女性6例, 年龄在41~ 79岁之间, 平均为(62±5.7)岁, 体重指数为(22.8±2.7)kg/m2, 其中11例为高脂血症, 8例饮酒, 14例吸烟, 9例有冠心病家族史。两组患者基本状况相比差异不显著,有可比性。患者入选条件为:急性心肌梗死者的发病时间
1.2 标本采集与检测
在急性心肌梗死与稳定型心绞痛患者入院即刻及发病后30 d后, 分别抽取静脉血于4℃条件下以1 000 g离心15 min。分离上清液, 置于-70℃冰箱种备用。通过酶联免疫吸附法测定血清种MCP-1的水平, 所用试剂盒为美国Genzyme 公司生产, 根据试剂盒说明使用。通过血常规自动分析仪检测白细胞, 采用葡萄糖氧化酶法对空腹血糖进行测定,用酶学方法测定HDL-C、总胆固醇以及甘油三酯。LDL-C水平测定方法:LDL-C=总胆固醇-甘油三酯/2.2-HDL-C。
1.3 治疗方法
两组患者分别实施抗凝、给予硝酸酯类等药物以扩张血管, 其中14例急性心肌梗死患者接受冠状动脉介入疗法。两组患者病情基本得到控制, 甲组1例发生梗死后心绞痛, 乙组1 例发生急性心肌梗死。
1.4 统计学方法
采用SPSS 13.5统计学软件进行分析, 检测数据符合正态分布的采用x±s形式表示, 进行t检验,对于非正态分布的数据采用中位数(全距) 形式表示, 进行秩和检验,P
2 结果
2.1 两组患者的实验室检查结果
本组研究结果表明甲乙两组白细胞总数相比差异具统计学意义(P
注:*与甲组对比,P< 0.05
2.2 甲乙两组治疗前后血清MCP-1表达量对比结果见表2。
3 讨论
目前大量的研究表明, 大部分急性心肌梗死患者冠状动脉血栓的形成是因为粥样斑块破裂造成的[4]。而斑块的不稳定性是主要诱发因素。本组研究表明急性心肌梗死患者血白细胞计数较稳定型心绞痛显著增多, 这一结果与早在1974年Freidman等得出的结论是一致的,即白细胞计数增多可作为可靠的预测心肌梗死的有效指标[5]。本研究结果说明, 急性心肌梗死患者血清中MCP-1 表达水平显著上升, 是体现斑块不稳定性的主要指标之一,也是临床预测动脉粥样硬化不稳定斑块的理想方法。
参 考 文 献
[1] 赵强, 陈国伟.不稳定型心绞痛患者血清基质金属蛋白酶水平的临床意义.新医学, 2004, 35 (8):461-463.
[2] 许文亮, 郭新贵, 徐延路, 等.冠心病患者血浆胆固醇与内皮素-1、C-反应蛋白及血小板可溶性P 选择素相关性研究.新医学, 2004,35(6):330.
[3] 陈少伯, 李玉明, 姜铁民, 等. 姜黄素对充血性心力衰竭兔心肌肿瘤坏死因子-α的表达和心脏功能的影响. 中华实用中西医结合杂志, 2004, 4 (17):1418-1420.
星期六到了,在我们眼里,总算可以放松一下了,但五毛(一个小朋友的姓名)却不一样。
才到凌晨五点,妈妈就叫醒了五毛。首先叫他赶快吃完早饭,然后去上补习班。五毛见到自己的星期六课表,真多!什么英语班,五点半到七点;数学班,七点到九点;作文班,九点半到十点;马上回家吃饭;十一点------五花八门,各种各样的补习班全在五毛的课程表上。一定会把他累坏的!
深夜十二点,五毛的补习班终于上完了,他已经筋疲力尽了,一进家门就睡着了。大约过了一小时,五毛做了一个奇怪的梦:他站在一个克隆箱里,上面有0到9的数字键,想克隆几个自己就按几。五毛想:这么多补习班,就克隆6个吧!五毛刚按下去,就听到一个模摸糊糊的声音:“儿子,该上美术班了,快起来!”唉,五毛又要去上课了。