基于温控的啤酒发酵罐内流体动力学模拟

摘要

本实验使用计算流体动力学(CFD)商业软件对啤酒发酵后期冷却阶段的动量与热量传递进行了模拟。模拟的结果表明在对发酵罐采用外部液氨夹套冷却的方法中，发酵液在罐内垂直方向上有明显的温度分层现象产生，而在发酵罐径向并未产生温度梯度；发酵液在罐内也未产生大规模的对流运动，而是在垂直方向上产生了多层小范围对流。对发酵液的流速进行轴向与径向分析，可知，发酵液轴向速度大于径向速度。在不同的冷却阶段，锥部始终都有对流运动，也最为剧烈。对模拟结果分析得到，冷却的各阶段，锥形部分的换热量很大。这表明发酵罐冷却过程中冷却夹套的面积与所冷却的发酵液的体积之比越大，对流现象越容易产生，冷却速度也越快。加大第一冷却阶段发酵罐上部的冷却介质流量，加快轴向对流速度及范围，有利于消除温度分层严重的现象。以上结果说明了解啤酒发酵罐内在冷却过程中温度分布情况，以及发酵液的对流速度和方向等流体动量和能量分布，可以为啤酒发酵冷却过程建立更好的温度控制基础。CFD方法可较好的模拟发酵后期的冷却过程，而且是了解罐内流体动量和热量分布的最经济、有效的方法。

目录

文摘

英文文摘

独创性声明及关于论文使用授权的说明

第一章绪论

第二章啤酒发酵罐冷却装置及实验

第三章啤酒发酵罐冷却过程的数学模型

第四章数学模型的数值求解

第五章模拟结果及分析

第六章温度控制方案

第七章结论与建议

参考文献

致谢

作者简介