專利名稱：在藻類培養(yǎng)池塘中循環(huán)液體的系統(tǒng)、方法和介質的制作方法
技術領域：
本發(fā)明一般涉及在水產養(yǎng)殖中液體的運動，更具體的，涉及用射流引發(fā)水產養(yǎng)殖， 例如藻類培養(yǎng)池塘中的液體循環(huán)。發(fā)明概述本文提供了在藻類培養(yǎng)池塘中通過使用射流產生液流的示范性系統(tǒng)、方法和介質。在第一個方面，公開了一種在藻類培養(yǎng)池塘中產生液流的方法。通過至少一個噴嘴引發(fā)藻類培養(yǎng)池塘中的液體循環(huán)。液體循環(huán)在藻類培養(yǎng)池塘中產生至少10厘米/秒的流速。 在至少一個噴嘴上裝有頭部，以克服與藻類培養(yǎng)池塘中至少10厘米/秒的液流速度相關的頭部損失。在第二個方面，公開了一種在藻類培養(yǎng)池塘中通過射流產生液流的系統(tǒng)。系統(tǒng)包括至少兩股浸沒的射流，其配置成引發(fā)藻類培養(yǎng)池塘中的液體循環(huán)。系統(tǒng)配置成使至少兩股射流產生的頭部在藻類培養(yǎng)池塘中的液流速度為至少10厘米/秒時，克服藻類培養(yǎng)池塘中的頭部損失。在第三個方面，公開了一種在藻類培養(yǎng)池塘中通過射流產生液流的系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括一系列與承壓流體源相連的噴嘴。一系列噴嘴浸沒在藻類培養(yǎng)池塘表面下。系統(tǒng)包括處理器和計算機可讀存儲介質，其中具有內置處理器可執(zhí)行的程序，以執(zhí)行在藻類培養(yǎng)池塘中產生液流的方法。計算機可讀存儲介質與處理器和承壓流體源相連。處理器執(zhí)行計算機可讀存儲介質上的指令，以測量藻類培養(yǎng)池塘中液流速度；和調節(jié)承壓流體源產生的能量。本文所述的方法可通過一組存儲在存儲介質(例如計算機可讀介質)上的指令進行?？捎商幚砥鳙@取并執(zhí)行指令。指令的一些例子包括軟件、程序編碼和固件。存儲介質的一些例子包括記憶裝置和集成電路。當由處理器執(zhí)行時指令通常是可操作的，從而指導處理器根據(jù)本發(fā)明的實施方式操作。本領域技術人員熟悉指令、處理器和存儲介質。附圖簡要說明

圖1顯示了本發(fā)明實施方式的示范性射流循環(huán)系統(tǒng)。圖2顯示了圖1所述的射流陣列分布系統(tǒng)的實施例。圖3說明了根據(jù)本發(fā)明實施方式的在藻類培養(yǎng)池塘中產生液流的方法。圖4是本發(fā)明實施方式的藻類培養(yǎng)池塘中射流夾帶并流的照片。圖5顯示了本發(fā)明實施方式的射流循環(huán)系統(tǒng)的實驗數(shù)據(jù)。發(fā)明詳述本文提供了在藻類培養(yǎng)池塘中通過使用射流產生液流的示范性系統(tǒng)、方法和介質。藻類可懸浮于藻類培養(yǎng)池塘中的液體，例如藻類培養(yǎng)池塘液內。藻類培養(yǎng)池塘液可包括例如，淡水和海水的混合物，促進藻類生長的營養(yǎng)物，溶解氣體，消毒劑，廢料等。藻類培養(yǎng)池塘可利用光合作用的天然過程，以產生藻類生物質和脂類，用于大量應用，例如生物燃料生產。射流產生的液流，或射流可夾帶藻類培養(yǎng)池塘液。在一些實施方式中，可在射流中
4連續(xù)夾帶與藻類培養(yǎng)池塘液相關的并流，在射流下游產生相當均勻的混合物。射流可在藻類培養(yǎng)池塘中引起液體的整體運動，例如循環(huán)或塘流。在藻類培養(yǎng)池塘中使用射流循環(huán)系統(tǒng)可產生許多出乎意料的優(yōu)點，從而能提高生產率，例如藻類培養(yǎng)池塘的每單位面積藻類產量。例如，射流循環(huán)系統(tǒng)可適應與高于或等于 10cm/s的流速相關的頭部損失。射流循環(huán)系統(tǒng)可促進藻類培養(yǎng)池塘液中的均勻速度，從而降低藻類培養(yǎng)池塘中的頭部損失。藻類培養(yǎng)池塘中的均勻流速可促進藻類培養(yǎng)池塘液中的均一性。提高的均一性可促進例如提升營養(yǎng)物、溶解氣體如二氧化碳的遞送，和/或改善藻類培養(yǎng)池塘中的溫度分布。均勻流速還可減少藻類培養(yǎng)池塘中液體停滯。均勻流速帶來的液體停滯減少可防止“死區(qū)”，或低藻類生產率的區(qū)域。射流循環(huán)系統(tǒng)的使用可提高湍流強度，在藻類培養(yǎng)池塘液中形成大渦流。湍流強度的提高可促進能溶于藻類培養(yǎng)池塘液的副產物釋放。例如，光合作用過程中藻類產生氧， 其可在產生后溶于溶液中。藻類培養(yǎng)池塘液中的湍流可促進溶解氧從溶液中釋放到大氣中。藻類培養(yǎng)池塘液中的湍流引起外部增強氧釋放，因此能維持藻類培養(yǎng)池塘液吸收氧的能力，進而促進藻類光合作用。因此，藻類光合作用效率可提高，可實現(xiàn)更高的藻類產量。另夕卜，射流可對藻類培養(yǎng)池塘液提供足夠的沖量，從而提高的湍流強度能夠一直保持到射流的下游遠端。因此，氧釋放和湍流增加的其它益處在藻類培養(yǎng)池塘中可以是全局現(xiàn)象。湍流強度的增加可提高藻類培養(yǎng)池塘液流速中的小規(guī)模波動，其提高旋轉速度并增加液流應變率的波動。這種應變率波動促進漩渦形成，有利于藻類培養(yǎng)池塘液的垂直和側向混合。湍流強度的增加可形成藻類細胞的湍流邊界層，提高對藻類細胞的傳質速率，從而增強各種營養(yǎng)物和二氧化碳的攝取。另外，脈動流速的增加可促進表面的藻類更新，對培養(yǎng)物中不同水平的藻類提供光接觸。在一些實施方式中，可最大化夾帶在射流中的藻類培養(yǎng)池塘液?？赏ㄟ^產生大規(guī)模相干渦旋，特別是渦環(huán)來顯著提高射流夾帶?？赏ㄟ^射流剪切層的卷起來誘導渦環(huán)的形成。當射出射流的噴嘴中的邊界層是片層狀時，射流剪切層的卷起增加。藻類培養(yǎng)池塘中更高流速的存在可影響射流剪切層，從而影響射流剪切層的卷起。本文所述的系統(tǒng)、方法和介質可利用能源，以對射流提供沖量。在一些實施方式中，可能需要使藻類培養(yǎng)池塘系統(tǒng)中的能效最大化，以盡可能減少能量輸入。另外，可能需要使得池塘中的湍流強度最大化，這可能涉及能量消耗增加。能效最大化和湍流最大化的目的可實時協(xié)調和調節(jié)。圖1顯示了本發(fā)明實施方式的示范性射流循環(huán)系統(tǒng)100。射流循環(huán)系統(tǒng)100包括泵110，射流陣列分布系統(tǒng)120，控制中心130，池塘140，收集系統(tǒng)150，收集旁路160，抽提系統(tǒng)180，和補給190。泵110可以是例如離心泵。射流陣列分布系統(tǒng)120與泵110相連， 配置成從泵110供給的承壓流體產生射流。射流陣列分布系統(tǒng)120的其它組件如圖2所示和描述。本領域技術人員應理解在射流循環(huán)系統(tǒng)100中可存在任何數(shù)量的元件110-190。 例如，在池塘140可存在任意數(shù)量的射流陣列分布系統(tǒng)120，在射流循環(huán)系統(tǒng)100中可存在多個池塘140。對于本文所述的所有圖，相同編號的元件在整篇中指相同的元件。在一些實施方式中，液體可從泵110經通路115泵到射流陣列分布系統(tǒng)120。泵 110提供了將液體移到射流陣列分布系統(tǒng)120的能量，從而給流體加壓。射流陣列分布系統(tǒng)120可從承壓流體產生射流，并將射流釋放入池塘140。與釋放的射流相關的流體或射流由于泵110產生的能量增加可具有更高的動壓力。來自射流的流體可夾帶藻類培養(yǎng)池塘液 (在圖1中未顯示)，并在射流下游產生藻類培養(yǎng)池塘液的均勻混合物。當射流與動壓較低的藻類培養(yǎng)池塘液接觸時，可促進藻類培養(yǎng)池塘的循環(huán)。射流循環(huán)系統(tǒng)100可作為大量藻類的培養(yǎng)系統(tǒng)。例如，射流循環(huán)系統(tǒng)100可用于大量應用的藻類培養(yǎng)，例如生物燃料生產。射流循環(huán)系統(tǒng)100因此可與例如收集系統(tǒng)150 和/或抽提系統(tǒng)180相連?？啥ㄆ趶某靥?40，例如藻類培養(yǎng)池塘中收集藻類。當收集時， 可經通路145從池塘140送出藻類培養(yǎng)池塘液。收集后，將藻類生物量送到抽提系統(tǒng)180， 將藻類培養(yǎng)池塘液經通路155送到泵110?；蛘?，可丟棄藻類培養(yǎng)池塘液(圖1未顯示)。為了維持所需水平的藻類培養(yǎng)池塘液，在射流循環(huán)系統(tǒng)100中可存在收集旁路 160。收集旁路160可包括溢出組件，其可作為多余藻類培養(yǎng)池塘液的儲器(溢出組件在圖 1中未顯示)。當不進行收集時，例如在維護和維修、清潔或不良天氣條件時，可用收集旁路 160儲存過量藻類培養(yǎng)池塘液。這樣，可經通路165將藻類培養(yǎng)池塘液送到收集旁路160， 然后經通路175送到泵110?？稍谏淞餮h(huán)系統(tǒng)100中加入組件，條件是其在藻類培養(yǎng)中起作用和/或符合要培養(yǎng)的藻類的特定種屬的需要。例如，具有數(shù)畝開放表面積的藻類培養(yǎng)池塘可能由于蒸發(fā)至周圍環(huán)境而喪失大量的水。因此，蒸發(fā)可改變培養(yǎng)池塘液中各種營養(yǎng)物和/或消毒劑的濃度，以及剩余液體的溫度。為了維持這些營養(yǎng)物和/或消毒劑的理想濃度，可在射流循環(huán)系統(tǒng)100中安裝補給190。補給190可引入額外淡水、海水、消毒劑、和/或營養(yǎng)物如氨水、 磷溶液、和痕量金屬如合適濃度的Co、Zn、Cu、Mn、!^和Mo。在一些實施方式中，補給190可從收集旁路160中抽吸液體(圖1未顯示途徑)。控制中心130可控制和/或監(jiān)控泵110，射流陣列分布系統(tǒng)120，池塘140，收集系統(tǒng)150，收集旁路160，抽提180和補給190?？刂浦行?30可包括任意數(shù)量的組件，例如傳感器，測量器，探頭，控制閥，服務器，數(shù)據(jù)庫，客戶機，控制系統(tǒng)及其任意組合(圖1為了簡化未顯示)。傳感器、服務器、數(shù)據(jù)庫、客戶機等可以通過任意數(shù)量或類型的網絡，例如LAN、 WAN、互聯(lián)網、移動通訊和任何其它能夠存取數(shù)據(jù)的通訊網絡及其組合彼此通訊。客戶機可包括例如臺式機、筆記本、個人數(shù)字助理、和/或任何計算裝置?？刂浦行?30可監(jiān)控和/ 或測定池塘140中的各類參數(shù)，例如pH，頭部速度，與池塘流速相關的頭部損失，溫度，營養(yǎng)物濃度，消毒劑濃度，藻類密度，溶解氧含量，濁度等?？刂浦行?30可根據(jù)池塘140中測得的各種參數(shù)顯示和/或產生報告?？刂浦行?30可儲存和/或執(zhí)行軟件程序和/或指令，根據(jù)測得的參數(shù)運作。例如，控制中心130可執(zhí)行一模塊，其比較池塘140測得的參數(shù)和一組所需參數(shù)。如果測得的參數(shù)不在所需參數(shù)組的預定范圍內(例如在10%內)，控制中心130可通過執(zhí)行一組指令 (例如軟件途徑)對泵110，射流陣列分布系統(tǒng)120，池塘140，收集系統(tǒng)150，收集旁路160， 抽提180，和補給190中的任一進行調節(jié)，以使測得的參數(shù)處于預定范圍內。例如，如果藻類培養(yǎng)池塘液的PH降至不良水平，例如pH4，控制中心130可對泵110提供指令，從補給190 抽出液體。圖2顯示了如圖1所述的射流陣列分布系統(tǒng)120的一個實施方式。如圖2所示， 射流陣列分布系統(tǒng)120部分可位于池塘140內。射流陣列分布系統(tǒng)120的組件可包括入口 210、總管220、噴嘴230、下導管240和測量器250。圖2還顯示了池塘140中的藻類培養(yǎng)池塘液，其表面由表面水平標記260表示。噴嘴230浸沒于藻類培養(yǎng)池塘液中。圖2還顯示了池塘140中的藻類培養(yǎng)池塘液，其表面由表面水平標記260表示。噴嘴230浸沒于藻類培養(yǎng)池塘液中。270指示藻類培養(yǎng)池塘液的循環(huán)方向，或總體流動。本領域技術人員應理解在射流陣列分布系統(tǒng)120中可存在任何數(shù)量的元件210160。在一些實施方式中，如圖2所示，可通過入口 210對泵110提供藻類培養(yǎng)池塘液。 如圖2所示，入口 210可在藻類培養(yǎng)池塘中對泵110提供液體。另外，入口 210可提供來自圖1所示組件，例如收集系統(tǒng)150、收集旁路160和/或補給190的藻類培養(yǎng)池塘液。引入藻類培養(yǎng)池塘液后，泵110可對總管220提供藻類培養(yǎng)池塘液。泵110可對藻類培養(yǎng)池塘液提供能量，將藻類培養(yǎng)池塘液運輸?shù)娇偣?。?10提供的能量可對藻類培養(yǎng)池塘液加壓?？偣?20可將承壓藻類培養(yǎng)池塘液分送到噴嘴230。本領域技術人員應理解可將總管220配置成對任意數(shù)量的噴嘴230提供藻類培養(yǎng)池塘液，而不僅是圖2所示的 4個噴嘴230。例如，單一噴嘴230可在在藻類培養(yǎng)池塘中提供循環(huán)。噴嘴230可從承壓藻類培養(yǎng)池塘液產生射流(射流在圖2中未顯示)。與射流相關的流動可對藻類培養(yǎng)池塘中的塘流提供動能。根據(jù)“連續(xù)性定律”和“能量守恒定律”，包括射流和夾帶并流在內的池塘內流體從射流獲得速度。射流的動能轉換成更高的靜壓。由于塘流具有自由表面(如表面水平標記260所示)，更高的靜壓轉換成頭部，從而引起和/ 或維持藻類培養(yǎng)池塘中的藻類培養(yǎng)池塘液循環(huán)。與射流，例如噴射流有關的流動可在噴嘴230下游的射流中夾帶并流。在射流中夾帶并流可實現(xiàn)營養(yǎng)物、溶解氣體、礦物質等的分布。在一些實施方式中，可從每個噴嘴230 發(fā)出一股射流。根據(jù)噴嘴彼此的安置，可從射流陣列分布系統(tǒng)120產生射流陣列。示范性噴嘴陣列還如圖4所示。噴嘴230可置于池塘140的任意流體深度。流體深度的特征可以是藻類培養(yǎng)池塘液的自由表面(如表面水平標記260所示)與底部142之間的垂直距離。流體深度可在射流緊鄰的下游測量。優(yōu)選的流體深度范圍為10-30厘米。噴嘴深度的特征可以是藻類培養(yǎng)池塘液的自由表面(如表面水平標記260所示)與噴嘴230出口之間的垂直距離。噴嘴深度特征可以相對流體深度確定，例如噴嘴深度可以是藻類培養(yǎng)池塘液自由表面和底部142 之間的一半。根據(jù)這些特征，噴嘴深度可確定為，或大致確定為流體深度的“中間”。射流陣列分布系統(tǒng)120中噴嘴230的示范性噴嘴深度可以是從池塘140的藻類培養(yǎng)池塘液的自由表面到噴嘴出口的7-15厘米。噴嘴深度在大渦環(huán)的形成中起作用，并促進射流夾帶并流。噴嘴深度可在確定噴嘴間距，或兩個噴嘴之間的距離中起作用?？稍趦蓚€獨立噴嘴230的出口之間測量噴嘴間距。圖2中的噴嘴230如所示，噴嘴深度幾乎相同，彼此間隔大致相等。獨立的噴嘴230之間的間距可以是20-50厘米?？蓱{經驗和/或基于池塘140 的設計和本文更完整描述的其它因素分析來確定噴嘴間隔。噴嘴230可以包括具有任何能夠設置成發(fā)射浸沒射流的設計的噴嘴。獨立噴嘴 230的設計可在與所得射流有關的性質中發(fā)揮影響例如渦環(huán)形成，流速，夾帶和渦流強度。例如，各噴嘴230的深度可影響渦環(huán)的形成。因此，噴嘴可視作獨立單元，其可加入或移除，和/或實時操作，以產生所需的的射流?？筛鶕?jù)流動性質選擇噴嘴230。例如，噴嘴230內的液體和噴出射流的噴嘴230內表面之間的層流邊界層(圖2未顯示)可促進藻類培養(yǎng)池塘液中渦環(huán)的形成。由于藻類培養(yǎng)池塘液中渦環(huán)的形成有利于在射流中夾帶藻類培養(yǎng)池塘液的并流，可維持射流速度，從而使片層邊界層保留在噴嘴230中。根據(jù)圖1和2中討論的實施方式，可憑經驗確定流速范圍，并編寫成一組可由控制中心130執(zhí)行的指令。在一些實施方式中，總管220可通過任選噴管240對噴嘴230提供承壓藻類培養(yǎng)池塘液。當如圖2所示將總管置于池塘140上方且噴嘴230浸在藻類培養(yǎng)池塘液中時，噴管240是有用的?？蓪崿F(xiàn)圖2所示以外的總管220的多種配置。例如，總管220和噴嘴230 可浸沒在藻類培養(yǎng)池塘140中。在這類實施方式中，總管220可與圖2所示的構造平行放置，但沿藻類培養(yǎng)池塘的底部142，或埋在藻類培養(yǎng)池塘底部142內(布局在圖2未顯示)。 另外，總管220可沿著藻類培養(yǎng)池塘的一面壁144安置(布局在圖2中未顯示)。另外，若干總管220可與泵110相連，并安置在藻類培養(yǎng)池塘的不同深度?？捎萌我鈹?shù)量和/或類型的測量計和/或傳感器250測量射流陣列分布系統(tǒng)120 中的各參數(shù)。例如，壓力傳感器可與總管220相連，以測定總管220內的靜壓?？捎昧髁坑嫓y定總管220內的流速，以估計任意噴嘴230出口處的射流速度。測量計250可與控制中心130相連，后者可存儲和/或顯示與測量計250相關的數(shù)據(jù)。測量計250可與控制中心 130相連，后者可執(zhí)行算法確定參數(shù)，例如流速、頭部損失，溫度、pH、溶解氣體濃度、濁度、渦流特征等?？蓪⑸淞麝嚵蟹植枷到y(tǒng)120與任何設計的藻類培養(yǎng)池塘聯(lián)合使用。藻類培養(yǎng)池塘可包括用于培養(yǎng)藻類的任何水體。例如，射流陣列分布系統(tǒng)120可用于栽培小球藻 (Dunaliella)或螺旋藻(Spirulina)的露天水道池塘，水槽和/或藻類通道?？筛鶕?jù)藻類培養(yǎng)池塘的設計和/或其中培養(yǎng)的特定種屬的藻類的需要定制射流陣列分布系統(tǒng)120。例如，池塘140的特征可以是與一定范圍的池塘速度相關的摩擦頭部損失。為了促進池塘140中的循環(huán)，泵110可對射流提供能量或頭部。如此，噴嘴230可組成陣列，從而使所得射流陣列和從射流陣列中得到的射流克服與池塘140有關的摩擦頭部損失。射流性質還可受到噴嘴下游的單股射流相互作用的影響。如此，噴嘴230可組織成陣列，在噴嘴下游實現(xiàn)多種目的。這些目的可包括效率最大化，射流夾帶距離最小化，藻類培養(yǎng)池塘中液流渦流最大化，“死區(qū)”效應最小化，產生能量漩渦和任何其它組合。示范性線性噴嘴陣列如圖2所示，在池塘140大致同樣深處具有4個噴嘴。噴嘴230可以是固定的，因此形成靜態(tài)陣列?；蛘?，陣列可以是動態(tài)的。例如，噴嘴230可移動，因此可根據(jù)所需的射流實時部署陣排列。另外，總管220可配置成對全部噴嘴230或選定的噴嘴230根據(jù)所需射流和/或所得射流提供承壓的藻類培養(yǎng)池塘液?？刂浦行?30管理陣列排列?？刂浦行?30可執(zhí)行指令，根據(jù)一組條件操作和排列各種陣列，這些條件可包括例如所需的結果射流，得到的射流與藻類培養(yǎng)池塘中背景流(并流)之間的所需比例等。特定藻類培養(yǎng)池塘的設計可影響形成射流陣列的射流數(shù)。例如，可根據(jù)藻類培養(yǎng)池塘的流體深度，兩股射流之間所需的距離，射流直徑(根據(jù)噴出射流的噴嘴的截面特征)，藻類培養(yǎng)池塘中的并流速度，塘流和射流之間所需的比例和其任意組合之一確定數(shù)目。例如，為了使得射流夾帶最大化，噴嘴230之間30厘米的距離可能是理想的。噴嘴230相對于循環(huán)方向的朝向可在形成所需射流中起作用。例如，圖2所示的噴嘴230的陣列基本水平，每個噴嘴基本與循環(huán)方向平行，如箭頭270所示。因此，水平向可以確定為藻類培養(yǎng)池塘中總體流動或循環(huán)的方向。噴嘴可朝向池塘140底部142，從而使得噴嘴的角度以及噴出的射流角度相對水平軸為負。另外，噴嘴與底部142形成的角度可以更大，使得噴出的射流角度相對于水平軸為正。圖3顯示了在藻類培養(yǎng)池塘中產生液流的方法300。在一些實施方式中，可用方法 300在池塘140中通過噴嘴230和控制中心130產生藻類培養(yǎng)池塘液流動，如圖1和2所示。在步驟310中，確定了藻類培養(yǎng)池塘中的液流速度。藻類培養(yǎng)池塘中的液流速度范圍可以是例如lOcm/s-lOOcm/s。為了減少由于射流引起的“死區(qū)”效應，噴嘴出口附近40cm/ s-70cm/s的并流速度可能有效。在步驟320中，頭部損失與步驟310中確定的藻類培養(yǎng)池塘中液流速度相關?？筛鶕?jù)藻類培養(yǎng)池塘的設計確定與液流速度相關的頭部損失，還可考慮步驟310中確定的液流速度。例如，藻類培養(yǎng)池塘的頭部損失可確定為沿底部142、任意壁144和藻類培養(yǎng)池塘中的轉角和/或彎曲的液體摩擦導致的能量損失，其可導致流體分離。在步驟330中，確定射流產生的頭部?？蛇x擇池塘中射流產生的頭部，來克服步驟 320中確定的與步驟310所測液流速度有關的頭部損失。在步驟340中，產生了克服步驟 320中確定的頭部損失的射流。這可涉及如圖1所述調節(jié)泵110提供給藻類培養(yǎng)池塘液的能量。在步驟350中，可引發(fā)藻類培養(yǎng)池塘中液流的循環(huán)。浸沒的噴嘴230可從承壓液體產生浸沒的射流。射流可同時將藻類培養(yǎng)池塘中的并流夾帶到射流中，并產生藻類培養(yǎng)池塘液循環(huán)，例如，塘流。圖4是上面圖1、2和3討論的實施方式中藻類培養(yǎng)池塘中射流夾帶并流的照片。 圖4顯示了池塘140(例如藻類培養(yǎng)池塘)的壁144，總管220和三個噴嘴230。用藻類培養(yǎng)池塘液填充池塘140。圖4表明噴嘴230完全浸沒在藻類培養(yǎng)池塘液中。射流410從噴嘴230噴出。如圖4所示，射流410可夾帶藻類培養(yǎng)池塘中的并流，如射流410下游所示。 射流中夾帶并流如圖4所示，射流引起的塘內循環(huán)可對應于上述方法300中的步驟350。在一些實施方式中，射流410的效率可最大化，來維持承壓液源的能量輸出，例如圖1中所述的泵110?？梢詫崿F(xiàn)射流循環(huán)系統(tǒng)100，使得一部分射流能夠引發(fā)池塘140中藻類培養(yǎng)池塘液的并流循環(huán)。在一些實施方式中，可對射流提供少于池塘140橫截面8%的協(xié)流。
實施例圖5通過圖表500顯示了發(fā)明人從上面圖1、2、3和4所述實施方式中的射流循環(huán)系統(tǒng)收集到的實驗數(shù)據(jù)。在實驗過程中使用了各種設計的噴嘴，如圖例520所示。圖表500 的χ軸510代表每個噴嘴230的池塘能量損失。每個噴嘴的池塘能量損失與藻類培養(yǎng)池塘的并流流速Qp成正比。圖表500的y軸515代表射流Qj對Qp之比。圖5顯示可用射流循環(huán)系統(tǒng)，通過少量液體(例如Qj)循環(huán)大量液體(例如Qp)。例如，曲線530對應于實驗中'Proto 1/4"‘噴嘴的性能。曲線530基本水平的性質表明對于藻類培養(yǎng)池塘中的任何流速Qp，射流Qk可低至Qp的3. 5%，以促進藻類培養(yǎng)池塘液中的循環(huán)。上述功能和/或方法可包括儲存在存儲介質上的指令。可由處理器獲取并執(zhí)行指令。指令的一些例子是軟件、程序編碼和固件。存儲介質的一些例子是記憶裝置、磁帶、盤片、集成電路和服務器。當由處理器執(zhí)行時指令是可操作的，指導處理器根據(jù)本發(fā)明操作。 本領域技術人員熟悉指令、處理器和存儲介質。在例如圖1的控制中心130中討論了本發(fā)明實施方案的示范性存儲介質。另外，方法300的部分可呈現(xiàn)為與控制中心130相關的計算機可執(zhí)行的代碼。 閱讀本文后，本領域技術人員清楚理解可對本文公開的系統(tǒng)、方法、和介質進行各種改變，而不違背公開內容的范圍。如此，本文不應理解成限制意義，而是支持所附權利要求的基礎。
權利要求
1.一種在藻類培養(yǎng)池塘中產生液流的方法，所述方法包括通過至少一股射流在藻類培養(yǎng)池塘中引發(fā)液體循環(huán)，所述液體循環(huán)在藻類培養(yǎng)池塘中產生至少10厘米/秒的液流速度；和對至少一股射流提供頭部，以克服與藻類培養(yǎng)池塘中至少10厘米/秒的液流速度相關的頭部損失。
2.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述藻類培養(yǎng)池塘中液體循環(huán)的引發(fā)包括在藻類培養(yǎng)池塘中產生20厘米/秒的速度。
3.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述包括對射流提供小于藻類培養(yǎng)池塘橫截面8%的液流。
4.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述射流源于藻類培養(yǎng)池塘中浸沒的噴嘴。
5.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述通過至少一股射流在藻類培養(yǎng)池塘中引發(fā)液流包括產生兩股或更多射流。
6.如權利要求5所述的方法，其特征在于，所述兩股或更多射流形成射流陣列。
7.如權利要求1所述的方法，其特征在于，離藻類培養(yǎng)池塘表面的射流深度大約為藻類培養(yǎng)池塘液體深度的一半。
8.如權利要求7所述的方法，其特征在于，離藻類培養(yǎng)池塘表面的射流深度為20-30厘米。
9.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法還包括測量藻類培養(yǎng)池塘中液流速度；和調節(jié)射流產生的頭部。
10.如權利要求1所述的方法，其特征在于，噴出射流的噴嘴包括層流邊界層。
11.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法還包括引發(fā)夾帶藻類培養(yǎng)池塘中的液流到射流中。
12.如權利要求11所述的方法，其特征在于，所述引發(fā)夾帶藻類培養(yǎng)池塘中的液流是通過多個渦流。
13.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述射流產生的頭部引發(fā)藻類培養(yǎng)池塘中并流的循環(huán)。
14.如權利要求13所述的方法，其特征在于，所述方法還包括使得基于藻類培養(yǎng)池塘中的射流和并流的效率最大化。
15.一種在藻類培養(yǎng)池塘中通過射流產生液流的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括至少兩股浸沒射流，其配置成在藻類培養(yǎng)池塘中引發(fā)液體循環(huán)，使得至少兩股射流產生的頭部在藻類培養(yǎng)池塘中的液流速度為至少10厘米/秒時克服藻類培養(yǎng)池塘中的頭部損失。
16.如權利要求15所述的方法，其特征在于，所述至少兩股射流形成射流陣列。
17.如權利要求16所述的方法，其特征在于，所述形成射流陣列的多股射流是基于藻類培養(yǎng)池塘流動深度、射流陣列中兩股射流之間的所需距離、與射流陣列的一股射流有關的噴嘴出口橫截面、藻類培養(yǎng)池塘中的流體速度及其組合之一確定。
18.—種在藻類培養(yǎng)池塘中通過射流產生液流的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括浸沒在藻類培養(yǎng)池塘表面下的一系列噴嘴，所述一系列噴嘴與承壓流體源相連；處理器；和計算機可讀存儲介質，其中納入了可被處理器執(zhí)行的程序，以執(zhí)行一種在藻類培養(yǎng)池塘中產生液流的方法，其中所述計算機可讀存儲介質與處理器和承壓流體源相連，處理器執(zhí)行計算機可讀存儲介質上的指令，以測量藻類培養(yǎng)池塘中液流速度；和調節(jié)承壓流體源產生的能量。
19.如權利要求18所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述由處理器執(zhí)行的方法還包括通過至少一股射流在藻類培養(yǎng)池塘中引發(fā)液體循環(huán)，所述液體循環(huán)在藻類培養(yǎng)池塘中產生至少10厘米/秒的液流速度；和對射流提供頭部，以克服與藻類培養(yǎng)池塘中至少10厘米/秒的液流速度相關的頭部損失。
20.如權利要求18所述的系統(tǒng)，其特征在于，一系列噴嘴中兩個之間的距離是約30厘米。
21.如權利要求18所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述由處理器執(zhí)行的方法還包括基于藻類培養(yǎng)池塘的頭部損失和承壓流體源所產生頭部而生成報告。
全文摘要
公開了一種在藻類培養(yǎng)池塘中產生液流的系統(tǒng)、方法和介質。通過至少一股射流引發(fā)藻類培養(yǎng)池塘中的液體循環(huán)。液體循環(huán)在藻類培養(yǎng)池塘中產生至少10厘米/秒的流速。對至少一股射流提供頭部，以克服與藻類培養(yǎng)池塘中至少10厘米/秒的液流速度相關的頭部損失。
文檔編號C12N1/12GK102575221SQ201080036170
公開日2012年7月11日 申請日期2010年6月15日 優(yōu)先權日2009年6月16日
發(fā)明者G·拉達埃利, J·史密斯, M·帕謝, S·斯特魯特納 申請人:奧羅拉藻類股份有限公司