发酵罐是发酵工业生产的核心设备，它的性能好坏，对于收获菌体为目的的酵母生产有重大的影响。在生产实践中，为了提高酵母产率、溶氧效能、空气利用率，已设计出多种多样的培养酵母的设备。目前应用于工业生产的，主要有鼓泡发酵罐和通风搅拌发酵罐。鼓泡发酵罐结构简单，操作稳定，投资和维修费用低；它是靠压缩空气通过多孔的空气分布器将空气均匀地分布到整个培养液内，实现混合与传质。　　 酵母培养属好气发酵，代谢强度高，产生大量的发酵热。如酵母培养旺盛期发酵热高达3.0～4.0×105kJ/(m3·h)，而工业生产上传热温差小，尤其是夏季，若使用非冷冻水，则只有3℃～10℃左右，故需很大的换热面积和传热系数。鼓泡发酵罐培养酵母时，通常采用夹套、蛇管或列管式换热器等热交换方式达到换热的目的，以移去多余的发酵热控制发酵温度。这些方式存在共同的缺点：发酵罐放大受传热的限制，发酵罐需很大的换热面积，发酵罐内温度分布不均匀，冷却水用量大，有时发酵温控成为限制发酵水平提高和发酵成本降低的关键因素。　　 改变鼓泡酵母发酵罐传统的换热模式，采用性能优越的传热元件和换热方式，提高换热效率，具有现实的经济意义。工业上已有采用将发酵液引出发酵罐通过高效的板式换热器等移走发酵热的外循环方式来解决酵母发酵热问题的先例，本文对热管技术在鼓泡酵母发酵罐中的应用进行一定的探索，设计出新型的热管式鼓泡发酵罐。热管是由美国的Gaugler首先提出并以“热传递装置”为名取得专利。1965年Cotter首次提出了较为完整的热管理论。将热管技术独特的传热和结构特点应用到反应器中，国内外学者都作了一些研究，提出了一系列的热管反应器结构，但将热管技术应用到发酵罐中正处在开发阶段。　　 近年来，计算流体力学技术用于研究鼓泡发酵罐内的流动、混合和传热特性已凸显出卓越的优势。本文利用计算流体力学软件CFX10.0对热管式鼓泡发酵罐内的酵母培养液冷却过程进行了三维非定常数值分析。基本模型为欧拉模型，湍流模型为标准的κ-ε模型，传热模型采用Thermal Energy模型，体系为空气-水。　　 主要对热管式鼓泡发酵罐内的气含率、液体速度和液体温度分布进行了模拟。模拟了当气体初始喷出速度为0.1m/s时，发酵罐内不同时刻气含率等值线图、液体速度分布、液体温度分布和不同几何位置的气含率分布情况：同时比较了气体初始喷出速度分别为0.04m/s、0.1m/s、0.5m/s时，罐内液体温度分布变化规律，模拟了罐内的散热情况，通过模拟可看出气体初始喷出速度是热管式鼓泡发酵罐设计和改进的重要流体力学参数。最后对热管不同排列方式的两种热管式鼓泡发酵罐内的模拟结果进行了比较：气体初始喷出速度为0.1m/s时，模拟比较了两种热管式鼓泡发酵罐内的气含率、液体速度和液体温度分布在不同时刻的变化情况，得出了第二种热管式鼓泡发酵罐散热效果好的结论。