การพัฒนาปฏิกรณ์ชีวภาพแบบคอลัมน์ฟองสำหรับเพาะเลี้ยงจุลสาหร่ายสายพันธุ์ที่มีน้ำมันทางชีวภาพ

บทคัดย่อ

งานวิจัยนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อจำลองคุณลักษณะอุทกพลศาสตร์ภายในถังปฏิกรณ์ชีวภาพแบบคอลัมน์ฟองทรงสี่เหลี่ยมขนาด 10 ลิตรโดยใช้โปรแกรมพลศาสตร์ของไหลเชิงคำนวณ (OpenFOAM) การจำลองการไหลของของไหลผสมหลายสถานะตามแนวทาง Euler-Euler โดยที่มีอากาศเป็นวัฏภาคที่กระจายตัวอยู่ในน้ำซึ่งเป็นวัฏภาคต่อเนื่อง ดำเนินการจำลองที่อุณหภูมิ 27 oC ความดัน 1 บรรยากาศ โดยศึกษาคุณลักษณะ อาทิ เช่น สัดส่วนของอากาศ การกระจายตัวและทิศทางการไหลของของไหลเมื่อทำการเปลี่ยนค่าตัวแปรเริ่มต้นต่างๆ ได้แก่ ความเร็วขาเข้าของอากาศ สัดส่วนระหว่างความสูงต่อความกว้างของถังปฏิกรณ์ชีวภาพ ซึ่งผลการจำลองพบว่า (1) ความเร็วขาเข้าของอากาศ 0.001 m/s ยังทำให้การไหลภายภายในถังปฏิกรณ์ชีวภาพแบบคอลัมน์ฟองยังอยู่ในช่วงการไหลสม่ำเสมอ (Bubbly flow) (2) เวลาที่ใช้ในกระบวนการ 100 วินาทีเป็นเวลาที่เหมาะสมสามารถใช้สังเกตคุณลักษณะของอากาศภายในถังปฏิกรณ์ชีวภาพแบบคอลัมน์ฟองได้ (3) ที่สัดส่วนระหว่างความสูงต่อความกว้างของถังปฏิกรณ์ชีวภาพเท่ากับ 10 มีรูปแบบการไหลสม่ำเสมอทั่วทั้งถังปฏิกรณ์ชีวภาพ (4) เมื่อเปรียบเทียบค่าสัดส่วนของอากาศที่ได้จากการจำลองมีผลสอดคล้องกับงานทดลองจากงานวิจัยอื่น ดังนั้นแบบจำลองถังปฏิกรณ์ชีวภาพแบบคอลัมน์ฟองด้วยโปรแกรมพลศาสตร์เชิงคำนวณในงานวิจัยจึงมีความน่าเชื่อถือสำหรับงานออกแบบถังปฏิกรณ์ชีวภาพแบบเดียวกันเพื่อการใช้งานในกระบวนการผลิตทางเคมีหรือทางชีวเคมีต่อไป

คำสำคัญ