Computerunterstützte Prozesssimulation

In der Verfahrenstechnik der chemischen Industrie werden ständig höhere Anforderungen hinsichtlich Prozesssicherheit und Produktqualität gestellt. Gleichzeitig sollen teure Fehler im Engineering und in der Prozessführung vermieden werden. Mit Hilfe der computerunterstützten Prozesssimulation auf Basis der CFD (Computional Fluid Dynamics) können diese Fehler schon im Vorfeld vermieden werden, da es mit dieser Technologie möglich ist, Optimierungen in der Prozessführungen oder im Equipmentdesign vor der Projektumsetzung virtuell zu entwickeln. Die Methodik der CFD zählt zu den Finite Elemente Techniken. Dabei wird der zu simulierende Bereich in eine Vielzahl an Volumszellen unterteilt, man spricht hierbei von der Diskretisierung des Modells. In einem iterativen Lösungsverfahren werden für jede Zelle ein Satz von Differentialgleichungen gelöst, die sogenannte Navier-Stokes-Gleichungen. Die Navier-Stokes-Gleichungen beschreiben die Strömung von newtonschen Flüssigkeiten und Gasen. Das Gesamtproblem wird nach Definition der Prozessrandbedingungen unter der Prämisse des Massen-, Impuls- und Energieerhalts gelöst. Darüberhinaus kann das Turbulenzproblem der Strömung mit Zustandsgleichungen von chemischen Reaktionen, z.B. Verbrennung, gekoppelt werden. Auf Basis der beschriebenen Technologie können folgende Themen bearbeitet werden:

• Entwicklung von Reaktordesigns (zB. Leitblechkonfiguration, Performance von statischen Mischer, etc)
• Optimierungen von Wärmetauschern bezüglich Anströmung und Grädigkeit
• Minimierung von Druckverlusten
• Entwicklung von Brennerdesigns
• Erhöhung der Produktionskapazitäten
• Adaptierungen von Ofenanlagen (Drehrohröfen, Schachtöfen, Tunnelöfen)
• Verbesserung der Energieeffizienz
• Auslegung von Verbrennungskammern
• Simulation von Trajektorien von partikelbeladenen Strömungen (E-Filter-Design, Zyklonabscheider)
• Etc.

Repräsentative Simulationsbeispiele finden Sie in dem Folder „Computer Aided Engineering“ im Downloadbereich.