Experimental and numerical investigation of a marine biomass slurry

Abstract

Det er en betydelig andel restråstoff som ikke blir fullstendig utnyttet. Noe av dette restråstoffet kan prosesseres til høy-verdiprodukter ved hjelp av enzymatisk hydrolyse. En ny, kontinuerlig metode har blitt foreslått av Marvik (2019) til å utføre dette.

På grunn av høye kostnader relatert til konstruksjonen av bioreaktorer til å utføre enzymatisk hydrolyse er det nødvendig med numerisk simulering. I en tidligere prosjektoppgave av Venslovas (2020) ble muligheten for en slik simulering undersøkt, og noen metoder for å måle viktige fluidegenskaper ble foreslått.

Denne masteroppgaven sikter på å utvikle metodologi for å måle egenskapene til et kompleks biologisk fluid, for bruk i CFD-simuleringer, samt etablere et datagrunnlag for validering av CFD-resultater ved hjelp av en testrigg.

En metodologi ble etablert for målingen av egenskapene viskositet, tetthet, partikkelstørrelsesdistribusjon og volumfraksjon. Målinger av egenskapene til fluidet ble foretatt.

Etableringen av et datagrunnlag for framtidige CFD-simuleringer ble mislykket. Hovedgrunnen til dette var begrensninger av utstyret. Konstruksjonen av testriggen og utføringen av eksperimentet er dokumentert, og kan bli brukt til å forbedre fremtidige eksperimentelle design.

There is a substantial amount of biological waste produced in the fish processing industry. Some of this biological waste is valuable, and some processing of the waste can convert it into high-value products. Enzymatic hydrolysis may be used to accomplish this. Industrial batch-methods present difficulties in process control, but a continuous method proposed by \citet{Marvik2019} can avoid some of these problems.

Due to the high cost associated with the production of new prototypes of bioreactors, it is of interest to use Computational Fluid Dynamics (CFD) to simulate the marine biomass slurry behavior. This would allow a more streamlined prototyping process and aid in the optimization of bioreactors. A project thesis by Venslovas (2020) investigated the feasibility of simulating such a flow, and suggested some methods for measuring important fluid properties.

This master's thesis aims to develop methodology for measuring important fluid properties of the marine biomass slurry, to be used in future CFD simulations. An additional goal is to establish a data set for the validation of future CFD simulations by the construction of a testing rig.

A methodology was established for the properties of viscosity, density, particle size distribution and volume fraction. Measurements of the fluid properties were performed.

The establishment of a data set for future CFD simulations proved unsuccessful. This was largely due to limitations of the equipment. The construction of the testing rig and the experimental test is documented and may serve to improve future experimental design.