酶工程：9 酶反應(yīng)器的選型與設(shè)計(jì)

1、酶反應(yīng)器的選型與設(shè)計(jì)酶反應(yīng)器的選型與設(shè)計(jì)酶催化反應(yīng)過程示意圖酶催化反應(yīng)過程示意圖過程調(diào)控過程調(diào)控生物反應(yīng)器生物反應(yīng)器 消毒消毒原料原料預(yù)處理預(yù)處理 產(chǎn)物分離產(chǎn)物分離提純提純 產(chǎn)產(chǎn)品品生物催化生物催化劑制備劑制備空氣空氣除菌除菌能量能量熱量熱量回本章目錄回本章目錄5.3.1酶反應(yīng)器的特點(diǎn)與類型型式操作方式均相酶反應(yīng)器攪拌罐超濾膜反應(yīng)器分批、半分批分批、半分批連續(xù)固定化酶攪拌罐固定床流化床膜反應(yīng)器鼓泡塔分批、半分批 連續(xù)連續(xù)分批、連續(xù)連續(xù)分批、半分批連續(xù)一、游離酶反應(yīng)器游離酶反應(yīng)器 1攪拌罐式反應(yīng)器攪拌罐式反應(yīng)器(stirred tank reactor，STR) ：其基本結(jié)：其基本結(jié)構(gòu)由容器、攪

2、拌器及保溫裝置組成。有時(shí)也可在容器壁上裝上擋構(gòu)由容器、攪拌器及保溫裝置組成。有時(shí)也可在容器壁上裝上擋板，以促進(jìn)反應(yīng)物的混合。其結(jié)構(gòu)如下：板，以促進(jìn)反應(yīng)物的混合。其結(jié)構(gòu)如下： 特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單適合小規(guī)模生產(chǎn)?？煞峙虬敕峙僮?。操作方式分批：酶和分批：酶和底物一次裝底物一次裝入，反應(yīng)完入，反應(yīng)完后取出全部后取出全部反應(yīng)物。反應(yīng)物。半分批：酶半分批：酶和底物分批和底物分批裝入，反應(yīng)裝入，反應(yīng)完后取出全完后取出全部反應(yīng)物。部反應(yīng)物。2 超濾膜反應(yīng)器底物酶底物酶膜膜產(chǎn)物產(chǎn)物底物酶底物酶底物酶底物酶特點(diǎn)：連續(xù)操作，去除產(chǎn)物抑制，特點(diǎn)：連續(xù)操作，去除產(chǎn)物抑制，酶利用率高。要求底物和酶分子大酶利用率高。要求底

3、物和酶分子大于膜孔徑，產(chǎn)物小于膜孔徑。于膜孔徑，產(chǎn)物小于膜孔徑。特點(diǎn)：連續(xù)操作，去除產(chǎn)物抑制，特點(diǎn)：連續(xù)操作，去除產(chǎn)物抑制，酶利用率高。要求底物和酶分子大酶利用率高。要求底物和酶分子大于膜孔徑，產(chǎn)物小于膜孔徑。于膜孔徑，產(chǎn)物小于膜孔徑。 超濾膜超濾膜(UF)的孔徑尺寸為的孔徑尺寸為llOOnm，可截留的相對(duì)分子質(zhì)量范，可截留的相對(duì)分子質(zhì)量范圍為圍為50010000，它對(duì)游離酶和固定化酶，它對(duì)游離酶和固定化酶(相對(duì)分子質(zhì)量相對(duì)分子質(zhì)量10000100000)都有較高的截流能力。都有較高的截流能力。 常用的超濾膜酶反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)如圖所示常用的超濾膜酶反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)如圖所示 ：3噴射式反應(yīng)器噴射式反應(yīng)器

4、 噴射式反應(yīng)器是利用高壓蒸汽的噴射作用，實(shí)現(xiàn)酶與底物的混噴射式反應(yīng)器是利用高壓蒸汽的噴射作用，實(shí)現(xiàn)酶與底物的混合，是進(jìn)行高溫短時(shí)催化反應(yīng)的一種反應(yīng)器。如圖所示：合，是進(jìn)行高溫短時(shí)催化反應(yīng)的一種反應(yīng)器。如圖所示：4鼓泡式反應(yīng)器鼓泡式反應(yīng)器 鼓泡式反應(yīng)器鼓泡式反應(yīng)器(bubble column reactor，BCR)是利用從反應(yīng)是利用從反應(yīng)器底部通入的氣體產(chǎn)生的大量氣泡，在上升過程中起到提供反應(yīng)器底部通入的氣體產(chǎn)生的大量氣泡，在上升過程中起到提供反應(yīng)底物和混合兩種作用的一類反應(yīng)器，它也是一種無攪拌裝置的反底物和混合兩種作用的一類反應(yīng)器，它也是一種無攪拌裝置的反應(yīng)器。如圖所示：應(yīng)器。如圖所示： 二

5、、固定化酶反應(yīng)器 1、攪拌罐反應(yīng)器分批式（BSTR）與連續(xù)式（CSTR）特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，溫度和pH易控制，傳質(zhì)阻力低；但反應(yīng)效率低，剪切力大，載體易被破壞，攪拌動(dòng)力消耗大。CSTR在BSTR基礎(chǔ)上加有截留酶系統(tǒng)。分批攪拌罐式反應(yīng)器(batch stirred tank reactor，BSTR)和連續(xù)流攪拌罐式反應(yīng)器(continuous flow stirred tank reactor，CSTR)。如圖所示： 2、固定填充床式反應(yīng)器特點(diǎn)有利于達(dá)到高的選擇性和轉(zhuǎn)化率。催化劑不易磨損。催化劑不易磨損。床層內(nèi)流體流動(dòng)床層內(nèi)流體流動(dòng)平推流，較少量催化劑平推流，較少量催化劑可獲較大生產(chǎn)能力?？色@較大

6、生產(chǎn)能力。傳熱較差，溫度和傳熱較差，溫度和pH難以控制。難以控制。 床內(nèi)的壓力降較大，底物必須加壓才能通過。床內(nèi)的壓力降較大，底物必須加壓才能通過。3、流化床反應(yīng)器(FBR) 裝有較小顆粒的垂直塔式反應(yīng)器裝有較小顆粒的垂直塔式反應(yīng)器( (形狀為柱形、錐形等形狀為柱形、錐形等) )。底物。底物以一定速度由下向上流過，使固定化酶顆粒在浮動(dòng)狀態(tài)下反應(yīng)。以一定速度由下向上流過，使固定化酶顆粒在浮動(dòng)狀態(tài)下反應(yīng)。底物底物底物底物底物底物產(chǎn)物產(chǎn)物底物底物 酶酶 優(yōu)點(diǎn): 具有良好的傳熱、傳質(zhì)性能 。pH、溫度控制及氣體的供給比較容易。不易堵塞，可適用于高粘液體。能處理粉末狀底物。壓力降低。 缺點(diǎn)：需保持一定的

7、流速，運(yùn)轉(zhuǎn)成本高，難于放大。由于酶處于流動(dòng)狀態(tài)易破損，流化床空隙較大，酶的濃度不高。底物高速流動(dòng)使酶沖出，降低了轉(zhuǎn)化率。4膜型反應(yīng)器膜型反應(yīng)器 由膜狀或板狀固定化酶組裝的反應(yīng)器由膜狀或板狀固定化酶組裝的反應(yīng)器 (membrane reactor，MR)。 根據(jù)膜組件型式的不同，分為平板式、螺旋卷式、轉(zhuǎn)盤式根據(jù)膜組件型式的不同，分為平板式、螺旋卷式、轉(zhuǎn)盤式、空心管式和中空纖維式酶膜反應(yīng)器五種。、空心管式和中空纖維式酶膜反應(yīng)器五種。 特點(diǎn) 膜作為酶的固定化載體可以使酶在類似生物膜的環(huán)境中高效發(fā)揮作用. 反應(yīng)產(chǎn)物及時(shí)從反應(yīng)區(qū)域移出,消除了不利動(dòng)力學(xué)和熱力學(xué). 可實(shí)現(xiàn)對(duì)流傳質(zhì)代替自由擴(kuò)散,強(qiáng)化了傳質(zhì)速

8、率,提高了反應(yīng)速率. 膜作為相分離器和相接觸器,避免了乳化和破乳等問題,也擺脫了液泛的限制. 易于連續(xù)化和自動(dòng)控制 設(shè)備費(fèi)和操作費(fèi)均低.5鼓泡式反應(yīng)器鼓泡式反應(yīng)器 使用鼓泡式反應(yīng)器進(jìn)行固定化酶的催化反應(yīng)時(shí)，反應(yīng)系統(tǒng)中使用鼓泡式反應(yīng)器進(jìn)行固定化酶的催化反應(yīng)時(shí)，反應(yīng)系統(tǒng)中存在固、液、氣三相，又稱三相流化床式反應(yīng)器存在固、液、氣三相，又稱三相流化床式反應(yīng)器。高徑比大的反高徑比大的反應(yīng)器稱為塔，也稱鼓泡塔反應(yīng)器。應(yīng)器稱為塔，也稱鼓泡塔反應(yīng)器。 特點(diǎn) 塔內(nèi)充液體,氣體從塔底部通入，分散成氣泡，沿著液層向升，從塔頂排走。鼓泡塔的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、造價(jià)低、易控制和維修，防腐問題易于解決，用于高壓操作也無甚

9、困難但鼓泡塔中 液體返混大，氣泡容易聚并，使得效率下降。 適用于有氣體參加或有氣體產(chǎn)生的反應(yīng)。酶反應(yīng)器的選型與設(shè)計(jì)v理想的酶反應(yīng)器的要求：理想的酶反應(yīng)器的要求：評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)：評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)：反應(yīng)器生產(chǎn)能力的大小和產(chǎn)品質(zhì)量的高低。反應(yīng)器生產(chǎn)能力的大小和產(chǎn)品質(zhì)量的高低。(1) 所用生物催化劑應(yīng)具有所用生物催化劑應(yīng)具有較高的比活和酶濃度較高的比活和酶濃度，才能得，才能得到較大的產(chǎn)品轉(zhuǎn)化率。到較大的產(chǎn)品轉(zhuǎn)化率。(2) 能用電腦能用電腦自動(dòng)檢測(cè)和調(diào)控自動(dòng)檢測(cè)和調(diào)控，從而獲得最佳反應(yīng)條件。，從而獲得最佳反應(yīng)條件。(3) 具有良好的具有良好的傳質(zhì)和混合性能傳質(zhì)和混合性能。傳質(zhì)是指底物和產(chǎn)物在。傳質(zhì)是指底物和產(chǎn)物在反應(yīng)

10、介質(zhì)中的傳遞。傳質(zhì)阻力是限制反應(yīng)速度的主要因素反應(yīng)介質(zhì)中的傳遞。傳質(zhì)阻力是限制反應(yīng)速度的主要因素(4) 應(yīng)具有應(yīng)具有最佳的無菌條件最佳的無菌條件，否則，雜菌污染使反應(yīng)器的，否則，雜菌污染使反應(yīng)器的生產(chǎn)能力下降。生產(chǎn)能力下降。21酶反應(yīng)器的選擇 影響酶反應(yīng)器選擇的因素很多，但一般可以從以下幾個(gè)方面考慮： 酶的形式(游離/固定化.) 固定化酶的形狀、大小、機(jī)械強(qiáng)度 酶的穩(wěn)定性 酶反應(yīng)動(dòng)力學(xué)性質(zhì) 底物和產(chǎn)物的理化性質(zhì) 應(yīng)用的可塑性及成本221. 酶的存在形式 游離酶：可根據(jù)具體情況選擇BSTR、鼓泡式反應(yīng)器、膜反應(yīng)器、噴射式反應(yīng)器； 固定化酶：可根據(jù)具體情況選擇CSTR、填充床反應(yīng)器、流化床反應(yīng)器、

11、膜反應(yīng)器、鼓泡式反應(yīng)器。232.固定化酶的形狀、大小、機(jī)械強(qiáng)度 形狀：主要有粒狀、膜狀和纖維狀。 粒狀的，可采用攪拌罐、固定床、流化床和鼓泡塔； 對(duì)于膜狀催化劑，則考慮采用膜反應(yīng)器。 顆粒大小 顆粒細(xì)小的粒狀酶不宜采用固定床，宜采用流化床。 機(jī)械強(qiáng)度 包埋法制備的固定化酶機(jī)械強(qiáng)度較差，對(duì)攪拌罐來說，要防止攪拌槳葉的剪切力對(duì)其造成的損傷； 對(duì)固定床來說，如塔身很長(zhǎng)，可用多孔板等將塔身適當(dāng)隔開。243、酶的穩(wěn)定性 考慮到酶的失效，在相似的條件下，PBR優(yōu)于CSTR，即酶失效速度較低。 CSTR一般遠(yuǎn)比其他反應(yīng)器更易引起酶從載體上的脫落，或使酶顆粒變細(xì)，最后從反應(yīng)器流失。254、酶的反應(yīng)動(dòng)力學(xué)性質(zhì)混

12、合效果越好，反應(yīng)效率越高：STR、FBR混合效果較好，膜反應(yīng)器可采用輔助攪拌以提高混合效果 底物濃度的高低：通常情況下，底物濃度越高，反應(yīng)速度越快；當(dāng)有高濃度底物抑制作用時(shí)，游離酶宜采用流加分批攪拌罐反應(yīng)器、膜反應(yīng)器固定化酶可采用CSTR、PBR、FBR、MR 產(chǎn)物對(duì)反應(yīng)有反饋抑制作用：最好采用MR 其他條件的影響：耐受高溫的酶最好用噴射式反應(yīng)器26一、酶反應(yīng)器的選擇5、底物和產(chǎn)物的理化性質(zhì)： 溶解性底物或產(chǎn)物：顯然對(duì)任何類型的反應(yīng)器都不會(huì)造成困難。 顆粒狀和膠體狀底物：往往會(huì)堵塞填充床，應(yīng)采用攪拌罐或流化床型反應(yīng)器。因高的攪拌速度，高的流速可減少底物顆粒的集結(jié)、沉積與堵塞，使底物保持懸浮狀態(tài)

13、。 反應(yīng)底物或產(chǎn)物有氣體時(shí)：常用鼓泡式反應(yīng)器27 分子量較大的底物：一般不采用膜反應(yīng)器或者固定化酶適用的反應(yīng)器。 輔酶參加的反應(yīng)：一般不采用膜反應(yīng)器。28一、酶反應(yīng)器的選擇6、應(yīng)用的可塑性及成本： CSTR類型的反應(yīng)器一般來說應(yīng)用的可塑性較大，且由于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造成本也較低。 反應(yīng)器也應(yīng)具有再生、添加或更換酶的結(jié)構(gòu)，且越容易越好，另外，必須具備容易清洗的結(jié)構(gòu)。 在考慮成本時(shí)，除反應(yīng)器造價(jià)外，還需將酶本身的價(jià)值及其在各種反應(yīng)器中的穩(wěn)定性考慮在內(nèi)。29二、酶反應(yīng)器的設(shè)計(jì) 目的：設(shè)計(jì)出生產(chǎn)成本最低，產(chǎn)品的產(chǎn)量和質(zhì)量最高的酶反應(yīng)器。 設(shè)計(jì)依據(jù)： 酶促反應(yīng)動(dòng)力學(xué)以及溫度、壓力、pH等操作參數(shù)對(duì)反應(yīng)特性的

14、影響； 反應(yīng)器的型式和反應(yīng)器內(nèi)流體流動(dòng)狀態(tài)及傳熱特性； 需要的生產(chǎn)量及生產(chǎn)工藝流程。30二、酶反應(yīng)器的設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)過程 1、確定酶反應(yīng)器的類型 2、確定反應(yīng)器的制造材料 3、進(jìn)行熱量衡算 4、進(jìn)行物料衡算31二、酶反應(yīng)器的設(shè)計(jì)1、確定酶反應(yīng)器的類型 根據(jù)酶、底物和產(chǎn)物的性質(zhì)，按照上一節(jié)所述的選擇原則，選擇并確定反應(yīng)器的類型。2、確定反應(yīng)器的制造材料 酶催化反應(yīng)通常在常溫、常壓、pH近乎中性的環(huán)境中進(jìn)行反應(yīng)，所以酶反應(yīng)器的設(shè)計(jì)對(duì)制造材料沒有什么特別要求，一般采用不銹鋼制造反應(yīng)容器即可。32二、酶反應(yīng)器的設(shè)計(jì)3、進(jìn)行熱量衡算 酶催化反應(yīng)一般在3070的常溫條件下進(jìn)行，熱量衡算較簡(jiǎn)單 溫度的調(diào)節(jié)控制通

15、常采用一定溫度的水通過夾套（或列管）加熱或冷卻方式，熱量衡算是根據(jù)水的溫度和使用量計(jì)算。 對(duì)于某些耐高溫的酶，例如高溫淀粉酶，可以采用噴射式反應(yīng)器，熱量衡算時(shí)，根據(jù)所使用的水蒸氣熱焓和用量進(jìn)行計(jì)算。33二、酶反應(yīng)器的設(shè)計(jì)4、進(jìn)行物料衡算生產(chǎn)強(qiáng)度：生產(chǎn)強(qiáng)度：反應(yīng)器每小時(shí)每升反應(yīng)液所生產(chǎn)的產(chǎn)物克數(shù)v 反應(yīng)器設(shè)計(jì)的首要目的是使反應(yīng)器具有高的生產(chǎn)強(qiáng)度。反應(yīng)器設(shè)計(jì)的首要目的是使反應(yīng)器具有高的生產(chǎn)強(qiáng)度。v 影響因素：酶的影響因素：酶的活性、濃度、反應(yīng)器特性及操作方法活性、濃度、反應(yīng)器特性及操作方法等。其中等。其中酶的活性和濃酶的活性和濃度度最為重要。最為重要。v 控制反應(yīng)條件以保持酶的高活性；反應(yīng)器中也可

16、使用高濃度的酶，但并非越控制反應(yīng)條件以保持酶的高活性；反應(yīng)器中也可使用高濃度的酶，但并非越高越好，過高會(huì)造成浪費(fèi)。高越好，過高會(huì)造成浪費(fèi)。0h0hpVPVVPQ34二、酶反應(yīng)器的設(shè)計(jì)4、進(jìn)行物料衡算酶反應(yīng)動(dòng)力學(xué)參數(shù)：酶反應(yīng)動(dòng)力學(xué)參數(shù)：考慮產(chǎn)品產(chǎn)量、質(zhì)量和成本，試驗(yàn)確定最適底物濃度、酶濃度、溫度、pH等條件底物用量：底物用量：根據(jù)所需產(chǎn)量、產(chǎn)物轉(zhuǎn)化率、得率計(jì)算RYPSp/s反應(yīng)液體積：反應(yīng)液體積：根據(jù)根據(jù)底物用量底物用量和和最適底物濃度最適底物濃度計(jì)算計(jì)算SSVt35二、酶反應(yīng)器的設(shè)計(jì)tVEE反應(yīng)器數(shù)目：反應(yīng)器數(shù)目： 分批反應(yīng)器分批反應(yīng)器 連續(xù)式反應(yīng)器連續(xù)式反應(yīng)器24tVVN0d)(停留時(shí)間4、

17、進(jìn)行物料衡算酶用量：酶用量：根據(jù)最適酶濃度和反應(yīng)液總體積計(jì)算0hVtVN36化工基本原理 動(dòng)量傳遞 質(zhì)量傳遞 熱量傳遞 反應(yīng)器設(shè)計(jì)還涉及到自動(dòng)化控制問題37湍流 湍流是流體的一種流動(dòng)狀態(tài)。當(dāng)流速很小時(shí)，流體分層流動(dòng)，互不混合，稱為層流，也稱為穩(wěn)流或片流； 逐漸增加流速，流體的流線開始出現(xiàn)波浪狀的擺動(dòng)，擺動(dòng)的頻率及振幅隨流速的增加而增加，此種流況稱為過渡流； 當(dāng)流速增加到很大時(shí)，流線不再清楚可辨，流場(chǎng)中有許多小漩渦，層流被破壞，相鄰流層間不但有滑動(dòng)，還有混合。這時(shí)的流體作不規(guī)則運(yùn)動(dòng)，有垂直于流管軸線方向的分速度產(chǎn)生，這種運(yùn)動(dòng)稱為湍流，又稱為亂流、擾流或紊流。381電動(dòng)機(jī)；電動(dòng)機(jī)；2減速機(jī)；減速機(jī)

18、；3機(jī)架；機(jī)架；4人孔；人孔；5密封裝置；密封裝置；6進(jìn)料口；進(jìn)料口；7上封頭；上封頭；8筒體：筒體：9聯(lián)軸器；聯(lián)軸器；10攪拌軸；攪拌軸；11夾套；夾套；12載熱介質(zhì)出口；載熱介質(zhì)出口；13擋板；擋板；14螺旋導(dǎo)流板；螺旋導(dǎo)流板；15軸向流攪拌器；軸向流攪拌器；16徑向流攪拌器；徑向流攪拌器；17氣體分布器；氣體分布器；18下封頭；下封頭；19出料口；出料口；20載熱介質(zhì)進(jìn)口；載熱介質(zhì)進(jìn)口；21氣體進(jìn)口氣體進(jìn)口圖圖17-1 通氣式攪拌反應(yīng)器通氣式攪拌反應(yīng)器典型結(jié)構(gòu)典型結(jié)構(gòu)39攪拌器 攪拌器又稱攪拌槳或攪拌葉輪，是攪拌反應(yīng)器的關(guān)鍵部件。 攪拌器旋轉(zhuǎn)時(shí)把機(jī)械能傳遞給流體，在攪拌器附近形成高湍動(dòng)的

19、充分混合區(qū)，并產(chǎn)生一股高速射流推動(dòng)液體在攪拌容器內(nèi)循環(huán)流動(dòng)。 提供過程所需要的能量和適宜的流動(dòng)狀態(tài)。40一、流型一、流型流型與攪拌的關(guān)系流型與攪拌的關(guān)系流型與攪拌效果、攪拌功流型與攪拌效果、攪拌功率的關(guān)系十分密切。攪拌率的關(guān)系十分密切。攪拌器的改進(jìn)和新型攪拌器的器的改進(jìn)和新型攪拌器的開發(fā)往往從流型著手。開發(fā)往往從流型著手。流型決定因素流型決定因素取決于攪拌器的形式、攪拌取決于攪拌器的形式、攪拌容器和內(nèi)構(gòu)件幾何特征，以容器和內(nèi)構(gòu)件幾何特征，以及流體性質(zhì)、攪拌器轉(zhuǎn)速等及流體性質(zhì)、攪拌器轉(zhuǎn)速等因素。因素。攪拌機(jī)頂插式中心安裝攪拌機(jī)頂插式中心安裝立式圓筒的三種基本流型立式圓筒的三種基本流型徑向流徑向流

20、軸向流軸向流切向流切向流流型流型41流體流動(dòng)方向垂直于流體流動(dòng)方向垂直于攪拌軸，攪拌軸，沿徑向流動(dòng)沿徑向流動(dòng)，碰到容器壁面分成二碰到容器壁面分成二股流體分別向上、向股流體分別向上、向下流動(dòng)，再回到葉端，下流動(dòng)，再回到葉端，不穿過葉片，形成上、不穿過葉片，形成上、下二個(gè)循環(huán)流動(dòng)。下二個(gè)循環(huán)流動(dòng)。(a)徑向流徑向流徑向流徑向流42流體流動(dòng)方向流體流動(dòng)方向平行于平行于攪拌軸攪拌軸，流體由槳葉，流體由槳葉推動(dòng)，使流體向下流推動(dòng)，使流體向下流動(dòng)，遇到容器底面再動(dòng)，遇到容器底面再向上翻，形成上下循環(huán)流。向上翻，形成上下循環(huán)流。(b)軸向流軸向流軸向流軸向流43無擋板的容器內(nèi)，流無擋板的容器內(nèi)，流體體繞軸作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)繞軸作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，流速高時(shí)液體表面會(huì)流速高時(shí)液體表面會(huì)形成漩渦，流體從槳形成漩渦，流體從槳葉周圍周向卷吸至槳葉周圍周向卷吸至槳葉區(qū)的流量很小，混葉區(qū)的流量很小，混合效果很差。合效果很差。(c)切向流切向流切向流切向流