CT&F Ciencia, Tecnología & Futuro (Dec 2011)
HYDRODYNAMIC COMPUTATIONAL EVALUATION IN SOLAR TUBULAR PHOTOBIOREACTORS BENDS
Abstract
In this article, the hydrodynamic behavior of a single-phase flow in various solar collectors with diffe-rent cross sections (circular, octagonal, hexagonal and square), with same hydraulic diameter and longitudinal profile was analyzed. Secondary flow, pressure drop and shear stress were evaluated, because the photosynthetic efficiency and microalgae endurance depend on these properties. These parameters were reviewed at six different culture inlet rates in the collector (from 0,25 m/s to 0,5 m/s), emphasizing in the bends regions. A higher speed and agitation was pre-sent in the square solar collector, contrary to what happened to the circular one. Despite this, the circular solar collector remains the best option for the industrial implementation phase. However, the shear stress generated in the culture -as it passes through the 180° bend of the solar collector- affects the microalgae growth, as stated in the literature.En este artículo se analizó el comportamiento hidrodinámico de un flujo monofásico en varios colectores solares, con diferentes perfiles transversales (circular, octagonal, hexagonal y cuadrado), de igual diámetro hidráulico y perfil longitudinal. Se evaluó el flujo secundario, las caídas de presión y el esfuerzo cortante del fluido, ya que de estos depende la eficiencia fotosintética y la vitalidad microalgal. Los anteriores parámetros se revisaron para seis diferentes velocidades de entrada del cultivo en el colector (entre 0,25 m/s a 0,5 m/s) enfatiz��ndose en la región de los codos, donde se presenta una mayor velocidad y agitación en el colector solar cuadrado, contrario a lo que sucede con el circular. A pesar de esto, el colector solar circular continúa siendo la mejor opción en la etapa de implementación industrial. Sin embargo, el esfuerzo cortante que se genera en el cultivo, a medida que atraviesa el codo de 180° del colector solar, afecta el crecimiento de las microalgas, según lo estipulado en la literatura relacionada.Neste artigo foi analisado o comportamento hidrodinâmico de um fluxo monofásico em vários coletores solares, com diferentes perfis transversais (circular, octogonal, hexagonal e quadrado), de igual diâmetro hidráulico e perfil longitudinal. Foi avaliado o fluxo secundário, as quedas de pressão e o esforço cortante do fluido, já que destes depende a eficiência fotossintética e a vitalidade microalgal. Os anteriores parâmetros foram revisados para seis diferentes velocidades de entrada do cultivo no coletor (entre 0,25 a 0,5 m/s) sendo enfatizado na região dos joelhos, onde é apresentada uma maior velocidade e agitação no coletor solar quadrado, contrário ao que acontece com o circular. Apesar disto, o coletor solar circular continua sendo a melhor opção na etapa de implantação industrial. Porém, o esforço cortante que é gerado no cultivo, a medida que atravessa o joelho de 180° do coletor solar, afeta o crescimento das microalgas, segundo o estipulado na literatura relacionada.
