含光生化反应的双重弥散结构多孔介质内多元多相流体流动与传输特性

固定化光合细菌生物制氢是在光能驱动下以有机废水为原料产生氢能，将产氢与光能利用以及有机物的去除有机地结合起来，是最有希望的绿色氢来源之一。包埋法固定化细胞光生物制氢反应器具有典型的双重弥散多孔介质结构，存在复杂的多相流动和光子、热质传输现象，其多相流动和能质传输等热物理问题对反应器性能起着非常重要的作用。本项目主要针对采用包埋法的固定化细胞光生物制氢反应器，实验研究光照强度和波长、光传递特性、有机废水浓度、两相流动特性、温度、以及固定化细胞颗粒和填充床几何结构尺寸等参数对反应器净化性能和产氢率的影响；通过可视化实验方法观测和研究包埋剂颗粒内微生物生长代谢、气液两相流动及能质传输等微观现象和机理。在实验研究基础上，提出包埋法固定化细胞光生物制氢反应器的含有光生化反应的双重弥散多孔介质内多相流动和能质传输理论模型和计算方法。为固定化细胞光生物制氢反应器及相关生化反应器的应用和发展奠定理论基础。