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Visualisierungs- und Simulationstechnik – schneller und einfacher zur Anwendung

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12.03.2009 Heute stellt die CFD-Modellierung eine leistungsstarke Möglichkeit für Ingenieure, Forscher und andere technische Fachleute dar, um Abläufe innerhalb der meisten verfahrenstechnischen Einrichtungen, wie Rührwerke, Reaktoren, Pumpen, Verbrennungssysteme, Reinigungsanlagen, Rohrleitungen und andere Arten komplexer verfahrenstechnischer Behälter, zu visualisieren.

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März 2009

Mit einem Simulationswerkzeug lässt sich zum Beispiel die Strömungsgeschwindigkeitsverteilung in einem Rührbehälter berechnen

Mit Software für numerische Strömungsmechanik (CFD) sind Ingenieure in der Lage, kritische Prozessphänomene wie Flüssigkeitsströmung, Massen- und Wärmeübertragung oder chemische Reaktionen effektiv zu simulieren. Wird die CFD-Modellierung mit anderen Typen von Modellierungssoftware kombiniert, so können die Benutzer nicht nur das Strömungsverhalten im System verstehen, sondern auch Strukturverhalten, Ermüdungs- und Vibrationseigenschaften in der Anlage analysieren und vorhersehen, um letztlich die Anlagenleistung besser zu prognostizieren. Heute sind CFD-Standardprogramme durch kontinuierliche Weiterentwicklungen bei minimalem Schulungsaufwand schneller, leistungsfähiger, intuitiver und einfacher zu benutzen als je zuvor, was zu einer erheblich weiteren Verbreitung dieser leistungsfähigen Modellierungstechnik geführt hat.

Mit Modellierung Zykluszeiten verkürzen und Kosten sparen

Anlagenkonstrukteure nutzen die CFD-Modellierung nun, um den Anlagenkonstruktionsprozess zu straffen, den Design-Zyklus zu reduzieren, die „Time-to-Market„ für das Produkt zu verkürzen und die Herstellungskosten zu senken, weil der Aufwand für die Entwicklung komplexer Prototypen und die Durchführung physischer Tests vermindert wird. Heute können Anlagen-Designer mittels CFD-Analysen Anlagen der nächsten Generation bereits im Vorfeld planen und bewerten, ineffiziente Ansätze ändern oder ausschließen und die erfolgreichen Strategien validieren. Inzwischen kommt die CFD-Modellierung auch bei Anlagenbetreibern zur Feinabstimmung der Betriebsparameter zum Einsatz; so können Betriebsabläufe fehlerfrei gestaltet und optimiert werden, Emissionen werden reduziert, Vibrationsprobleme gemindert und Durchsatz und Produktausbeuten erhöht.

CFD in der Praxis

In den letzten Jahren hat sich der Einsatz von CFD zum Standardverfahren auf dem Gebiet der Mischtechnik entwickelt. Anwendungsgebiete sind Modelllierungen von z.B. Impellerrührern, die für Mischanwendungen mit relativ geringer Scherkraft zum Einsatz kommen, komplexere Rotor/Stator-Mischer, die zum Mischen bei hoher Scherkraft eingesetzt werden (zur Herstellung von Emulsionen und Dispersionen und für Nassmahlverfahren oder Partikelzerkleinerung) sowie statische Mischer. CFD hat sich auch als nützliches Instrument erwiesen, um Brenner und Verbrennungssysteme, insbesondere der Prozesse in Gasturbinen zur Energie- und Stromerzeugung, zu modellieren. Zu den Praxisthemen, die auch im Kongressprogramm der ACHEMA 2009 im Fokus stehen werden, gehören hybride Trennverfahren, Trennung und Fluiddynamik komplexer Gemische, Advanced Fluids, Trennung biologischer Produkte oder auch Trenntechnik im Mikromaßstab, letztlich Verfahren und Prozesse, die wesentlich zur Produkt- und Prozessoptimierung und damit zur Wettbewerbsfähigkeit beitragen.

Heftausgabe: März 2009

Über den Autor

ACHEMA 2009, Beitrag auf Basis des Trendberichts Computational Fluid Dynamics
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