Publicación: Estudio CFD del efecto de las condiciones de frontera en la irradiancia recibida y la temperatura de las paredes en fotobiorreactores
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Fecha
2024-10-22
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Editor
Universidad Nacional de Educación a Distancia (España), Universidad de Concepción - Chile. Departamento de Ingeniería Mecánica
Resumen
Este estudio analiza la influencia de diferentes condiciones de frontera, incluyendo slip, Far-Field, y variaciones en las propiedades ópticas de las superficies, en la irradiancia y la temperatura de las paredes de fotobiorreactores (FBRs) utilizando simulaciones de dinámica de fluidos computacional (CFD) en AcuSolve®. Se evaluaron varias configuraciones de frontera para entender su impacto en la distribución de la radiación solar y el comportamiento térmico de los FBRs. Los resultados muestran que la elección de las condiciones de frontera puede afectar significativamente la distribución de temperatura e irradiancia. Las simulaciones con condiciones slip y el uso de PMMA mostraron una mejor uniformidad térmica. Sin embargo, la irradiancia se mantuvo constante siempre que las condiciones de radiación solar fueran las mismas. Estos resultados permiten optimizar el diseño y la operación de granjas de FBRs, mejorando la eficiencia en la producción de biomasa microalgal y contribuyendo a la captura y secuestro de CO2.
This study analyzes the influence of different boundary conditions, including slip, far-field, and variations in surface optical properties, on the irradiance and wall temperature of photobioreactors (PBRs) using computational fluid dynamics (CFD) simulations in Altair AcuSolve. Various boundary configurations were evaluated to understand their impact on solar radiation distribution and the thermal behavior of PBRs. The results show that the choice of boundary conditions can significantly affect temperature and irradiance distribution. Simulations with slip conditions and the use of PMMA showed better thermal uniformity. However, irradiance remained constant as long as solar radiation conditions were the same. These results allow for the optimization of PBR farm design and operation, enhancing the efficiency of microalgal biomass production and contributing to CO2 capture and sequestration.
This study analyzes the influence of different boundary conditions, including slip, far-field, and variations in surface optical properties, on the irradiance and wall temperature of photobioreactors (PBRs) using computational fluid dynamics (CFD) simulations in Altair AcuSolve. Various boundary configurations were evaluated to understand their impact on solar radiation distribution and the thermal behavior of PBRs. The results show that the choice of boundary conditions can significantly affect temperature and irradiance distribution. Simulations with slip conditions and the use of PMMA showed better thermal uniformity. However, irradiance remained constant as long as solar radiation conditions were the same. These results allow for the optimization of PBR farm design and operation, enhancing the efficiency of microalgal biomass production and contributing to CO2 capture and sequestration.
Descripción
Organizado y patrocinado por: Federación iberoamericana de Ingeniería Mecánica y 'Universidad de Concepción - Chile. Departamento de Mecánica', FeIbIm – FeIbEM
Categorías UNESCO
Palabras clave
cultivo de microalgas, dinámica de fluidos computacional, granja de fotobiorreactore, luz solar, radiación solar, simulación numérica, microalgae cultivation, computational fluid dynamics, photobioreactor farm, sunlight, solar radiation, numerical simulation
Citación
-
Centro
E.T.S. de Ingenieros Industriales
Departamento
Mecánica