Application of computational fluid dynamics for modeling and designing photobioreactors for microalgae production: A review

Bitog, J. P.; Lee, I. B.; Lee, C. G.; Kim, K. S.; Hwang, Hyunseung; Hong, Suk-Jin; Seo, Il Won; Kwon, Kilsung; Mostafa, Ehab

doi:10.1016/j.compag.2011.01.015

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“…It is also simpler and its computational cost is also lower, however some accuracy is lost in the final results since coalescence and single bubble breakage is not considered. Never the less, Euler approximation is adequate and valid for modeling bubble induced multiphase flows (Studley and Battaglia, 2011;Pfleger et al, 1999;Bertola et al, 2003;Bitog et al, 2011, Krishna et al, 2000. Basic assumptions for a two-fluid model, using an Eulerian approach are the following, (Luo and Al-Dahhan, 2011):…”

Section: Mathematical Modelmentioning

confidence: 99%

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CFD simulation of multiphase flow in an airlift column photobioreactor

Freites¹

2014

Global NEST Journal

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A Computational Fluid Dynamics (CFD) simulation using CFX, ANSYS 11.0, has been carried out using a multiphase flow model with an Eulerian-Eulerian approach for an airlift column photobioreactors (PBR). Transient simulations were performed for three inlet air flow, 2, 3 and 5 l min . The contours for gas holdup, air and water velocity showed that the presence of gas phase (air bubbles) is lower in the downcomer but larger in the riser, which leads to require a vigorous mixing in the riser that will be sufficient for a continuous flow. For air, velocity vectors show that they are smaller in the downcomer than in the riser. Nevertheless, water velocity vectors are organized, pointing down in the downcomer and up in the riser. Water shear stress rate contours analysis showed that, shear stress rate regions are considerably larger in the riser, but lower in the downcomer. Due to fewer restrictions to the liquid phase in the riser, a large amount of energy is dissipated by gas liquid interactions. In the downcomer region, gas phase is almost inexistent, and so are the bubble collisions. Finally, the kinetic energy is larger at the top region of the riser, meanwhile is lower at the downcomer. Similar results are observed for energy dissipation rate.

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Section: Mathematical Modelmentioning

confidence: 99%

“…The bubble cloud is considered as a continuum with properties analogous to the liquid phase. Single bubbles are not considered (Bitog et al, 2011).…”

Section: Mathematical Modelmentioning

confidence: 99%

CFD simulation of multiphase flow in an airlift column photobioreactor

Freites¹

2014

Global NEST Journal

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“…The ideal development of microalgae happens in the range 16-27ºC. Temperatures less than 16ºC downregulate the development of microalgae, while temperatures higher than 35ºC are deadly for some species [15]. Biomass concentration on algal photo-bioreactor is significantly affected by hydraulic retention time (HRT) [16].…”

mentioning

confidence: 99%

Using an Algal Photo-Bioreactor as a Polishing Step for Secondary Treated Wastewater

Elawwad¹,

Karam²,

Zaher³

2017

Pol. J. Environ. Stud.

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Section: Mathematical Modeling Of Microalgaementioning

confidence: 99%

“…Some authors have also developed models which calculate biomass production in bioreactors taking into account -apart from the biological processes-the main physical phenomena (variable light and temperature, mixing, gas transfer or others) (VunjakNovakovic, et al, 2005, García-Camacho et al, 2012. In this field, computational fluid dynamics has also been applied for designing and modeling photobioreactors, as reviewed by Bitog et al (2011).In summary, there exists abundant literature in microalgal modeling, since the number of possible combinations of factors taken into account and parameters chosen as model response is immense. As the number of parameters taken into account increases, the accuracy of the response normally does so, too.…”

mentioning

confidence: 99%

Nutrient removal from an anaerobic membrane bioreactor effluent using microalgae. Study and modeling of the process.

Martínez¹

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AGRADECIMIENTOSEs difícil expresar en estas cortas líneas todo el agradecimiento que siento hacia tantas personas que han estado a mi lado durante el desarrollo de este trabajo. Lo voy a intentar:En primer lugar quisiera agradecer a mis supervisores José y Aurora por darme la posibilidad de desarrollar mi trabajo, porque sin ellos y sin el grupo que ellos dirigen esta tesis simplemente no existiría. Gracias también a Joaquín por su indispensable ayuda en el tratamiento de los datos y el desarrollo de los modelos, por todos sus valiosos comentarios y por darme el ritmo que me ha ayudado a avanzar.Los comienzos no son fáciles, pero gente como Luis, Javier Eduardo o Brenda hicieron el mío mucho más agradable. Gracias por motivarme, por llevarme a por garrafas a la Albufera, por darme la mano en mis primeros pasos en el laboratorio, con el micro o con la programación y, en definitiva, por estar ahí y echarme una mano siempre que lo he necesitado.Un hueco ahora para el resto de compañeros de Burja. Gracias por todo lo que he aprendido de vosotros: a Juan por su calma, su ejemplo riguroso y metódico y por todas las charlas dentro y fuera del lab; a Rafa por sus trucos, sobretodo el del Foxit, sin él aún no habría terminado de escribir la Introducción; a Nacho por la ayuda en el laboratorio con los montajes y a Víctor por todas las ideas y materiales. Gracias a Javi Claros por ser un gran ejemplo a seguir y por las risas; a Emérita por escuchar con atención y comprensión y a Josep por su paciencia y buen humor en el diseño de la planta. Gracias a Alberto por hacer que todo funcione y a Nuria por ser un encanto. Gracias por supuesto también a Laura S, Laura C, Ana, Marta, Cecilia, Patri, Silvia, Mónica y Joana, con quienes he compartido tantos momentos en despachos, laboratorios e incluso una mudanza: el día a día pesa menos con vosotras.Quiero agradecer también a Ángel y Freddy, los "becarios NASA" que saben (casi) de todo y ayudan siempre. Gracias por aguantar mi cháchara y por todo el apoyo y guía que habéis supuesto para mí. Gracias a Dani por el buen rollo constante y por enseñarme a ii mover muy rápido el ratón y a Ruth y Alex por completar de manera inmejorable el despacho. Del montón de cosas que quiero agradecer a Tao me quedo con el "la-laaa la-laaa" limpiando el PBR…porque lo resume todo.Todo esto sin olvidarme de los demás en el poli: gracias a Antonio y Ramón por su buen humor, a Dani Aguado por su interés, a Inma por su calidez y a María y Vicky porque siempre me han escuchado, animado y ayudado al instante.También quiero agradecer a mis amigos porque, aunque a veces sin saber muy bien qué hago, siempre han mostrado su interés por "cómo van mis algas". A Aixa, Inma, Lore G, Lore S, Ana C, Mayte, Silvia, Amparo, Laura, David, Bea, Paz, Patri, Raquel, Ruth, Aldara, Davide, Bruno… y a los masterfrens Lenin, Anahí, Liz, Benni y Jota por la fantástica "vuelta al poli" que tuve, al principio de esta aventura, gracias a ellos.La familia se suele dejar para el final en los agradecimientos, pero en realidad es lo p...

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Application of computational fluid dynamics for modeling and designing photobioreactors for microalgae production: A review

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CFD simulation of multiphase flow in an airlift column photobioreactor

CFD simulation of multiphase flow in an airlift column photobioreactor

Using an Algal Photo-Bioreactor as a Polishing Step for Secondary Treated Wastewater

Nutrient removal from an anaerobic membrane bioreactor effluent using microalgae. Study and modeling of the process.

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