Kanal Tipi Mikroalg Havuzlarının Hidrolik Karakterinin Sayısal Olarak İncelenmesi

Authors : Mehmet Sadık Akça

Pages : 75-86

View : 50 | Download : 56

Publication Date : 2024-12-31

Article Type : Research Paper

Abstract :Mikroalg biyokütlesi üretimi ve algal atıksu arıtımı için kullanılan en yaygın reaktör sistemi olan kanal tipi havuzların biyokütle üretim verimleri bir dizi faktör sebebiyle kapalı sistemlere oranla daha düşüktür. Fotosentetik hücrelerin güneş ışığına maruz kalmaları ve büyüme için gerekli diğer besi elementleriyle temas etmelerini sağlayan karışım, alg havuzlarının verimini kısıtlayan faktörler arasında öne çıkmaktadır. Kanal tipi havuzlarda oluşan ölü bölgeler havuzdaki yük kayıplarını artırdığı gibi havuzun biyokütle üretimi için faydalı hacminin düşmesine, pH ve sıcaklık gradyanlarıyla birlikte havuz içinde anoksik ortamlar oluşmasına sebep olmaktadır. Bu çalışma kapsamında kanal tipi alg havuzlarına yarım daire şeklinde akış düzenleyiciler eklenmesi ve alg kültürünün etrafında sirküle ettiği orta perdenin kalınlığının artırılmasının hidrolik güç tüketimine ve ölü bölge oluşumuna etkisi, farklı uzunluk/genişlik oranları için sayısal olarak incelenmiştir. Kanaldaki akışın çözülmesi için Reynolds ortalamalı Navier-Stokes denklem takımı hesaplamalı akışkan dinamiği yazılımı kullanarak çözülmüş, sayısal model sonuçlarının literatürle uyumlu olduğu görülmüştür. Buna göre havuzların temel tasarım parametrelerinden biri olan uzunluk/genişlik oranının 5’ten 20’ye çıkarılması yük kayıplarını ve ölü bölgeleri yaklaşık olarak %50 oranında azaltmış, havuzların dirsek kısmına eklenen akış düzenleyiclerin yük kayıplarını %84’e kadar indirdiği gözlemlenmiştir. Ayrıca bu yolla havuz içerisindeki ölü bölgeler %2’ye kadar düşürülebilmektedir. Orta perdeyi genişleterek akışı kanal çeperlerine yönlendirme yoluyla hidrolik güç tüketimi ve ölü bölge oluşumu %90 civarında azaltılabilirken, bu durumun aynı zamanda havuz hacminin düşmesini beraberinde getirdiğine dikkat çekilmiştir. Son olarak optimum tasarım kriterlerini belirlemek için reaktör geometrisinin havuzların gerçek ölçekteki biyolojik performansına etkisinin bilinmesi gerektiği belirtilirken, hesaplamalı akışkan dinamiği modellemesinin kanal tipi alg havuzlarının hidrolik davranışını anlamakta etkili bir yöntem olduğu anlaşılmıştır.
Keywords : mikroalg, kanal tipi alg havuzu, hesaplamalı akışkanlar dinamiği, hidrolik tasarım