نقدم لكم برنامج Termica Neo: برنامج NETZSCH الجديد للمحاكاة الحرارية في البيئات الصناعية

بالنسبة لمحاكاة العمليات المعتمدة على درجة الحرارة في الصناعة الكيميائية، يمكن أن تكون تدرجات درجة الحرارة في الأوساط المتفاعلة كبيرة ويجب أخذها في الاعتبار. بالنسبة للعمليات مثل المعالجة أو التبلور، فإن تدرج درجة الحرارة له تأثير على جودة المنتج، وبالنسبة للمواد شديدة الحرارة الخارجية له تأثير على ظروف سلامة التفاعلات الهاربة.

نحن فخورون بتقديم برنامج NETZSCH Termica Neo الجديد، الذي يستخدم جميع الطرق الحركية الموصى بها من قبل ICTAC*[1]، وهو متوافق تمامًا مع برنامج NETZSCH-برنامج Kinetics Neo، ويعمل مع كل من النهج الخالي من النماذج والنهج القائم على النماذج وكذلك التفاعلات المعقدة ذات الخطوات المستقلة أو المتنافسة أو المتتالية.

^{*ICTAC: Iالدولية Cالاتحاد الوطني أو الإقليمي Tالحرارية Aالتحليل و Cيهدف المركز الدولي للتحليل الحراري وقياس الحرارة إلى تعزيز التفاهم والتعاون الدولي في مجال التحليل الحراري وقياس الحرارة من خلال تنظيم المؤتمرات الدولية وعمل لجانه العلمية. (انظر أيضًا ictac.org)}

^{[1] Vyazovkin S وآخرون، توصيات لجنة الحركيات التابعة للمركز الدولي للتحليل الحراري لتحليل الحركيات متعددة الخطوات، Thermochimica Acta, V.689, 2020, 178597}

محاكاة العمليات الصناعية عالية النطاق لتجنب الإجراءات الجامحة والانفجار

لا تحتوي العينات الصغيرة التي يبلغ وزنها بضعة ملليغرامات فقط والتي يتم قياسها عن طريق قياس المسح التفاضلي بالحرارة (DSC ) أو بطرق تحليل حرارية أخرى مثل التحليل الحراري الثيرموغرافي، أو قياس معدل التسارع بالحرارة (ARC^® ) على تدرج كبير في درجة الحرارة، وبالتالي فهي مناسبة للتحليل الحركي. يمكن للبرنامج الحركي محاكاة معدل التفاعلات الكيميائية لحالتين محدودتين حيث لا يوجد تدرج في درجة حرارة العينات. في الحالة الأولى، تتمتع مادة العينة بتوصيل حراري لانهائي وانتقال حراري لانهائي إلى المحيط، ضمن محيط محكوم. والحالة المحدِّدة الثانية هي التسخين اللامتناهي النقي دون أي فقدان للحرارة.

ومع ذلك، في الصناعة الكيميائية، وكذلك في تخزين ونقل المواد عالية الطاقة والمواد عالية الطاقة، يكون انتقال الحرارة وفقدان الحرارة بين هاتين الحالتين المحدودتين؛ ولتحقيق ظروف آمنة أو لتحقيق جودة المنتج المرغوبة، نحتاج إلى إجراء محاكاة لدرجة حرارة غير ثابتة في حجم التفاعل.

تتمثل التطبيقات الرئيسية لمثل هذه المحاكاة في الصناعة في جودة المنتج وسلامته.

في صناعة البوليمر أو السيراميك، يكون للمناطق ذات درجة الحرارة الأعلى معدل تفاعل أعلى، مما يؤدي إلى اختلاف الخصائص الفيزيائية للمادة عند نقاط إحداثيات مختلفة. يظهر هذا على شكل انكماش أثناء التلبيد أو المعالجة، مما ينتج عنه إجهاد ميكانيكي وله تأثير على جودة المنتج.

في التنبؤات المتعلقة بتخزين أو نقل المواد عالية الطاقة في الصناعة الكيميائية، تكون تدرجات درجة الحرارة في الأوساط المتفاعلة مهمة أيضًا ويجب أخذها في الاعتبار. بالنسبة للتفاعلات شديدة الحرارة، فإن المناطق ذات درجة الحرارة المرتفعة والتفاعلات الأسرع يكون فيها إنتاج الحرارة والتسخين الذاتي أكثر كثافة. ثم تصبح هذه المناطق المحلية هي النقاط الساخنة لبداية الهروب أو الانفجار الحراري. أما بالنسبة للتفاعلات ذات التأثير الحراري المنخفض، فإن المناطق ذات درجة الحرارة الأعلى يكون معدل التفاعل ودرجة التحويل أعلى. وهذا هو السبب في اختلاف الخصائص الفيزيائية والكيميائية للمواد عند نقاط إحداثيات مختلفة، والتي تظهر في صورة سعة حرارية أو توصيل حراري أو تركيزات المتفاعلات.

محاكاة العمليات الكيميائية المعقدة باستخدام ترميكا نيو

يمكن للعديد من الحلول البرمجية الحاليةلطريقة العناصر المحدودة ( FEM) حساب انتقال الحرارة، ولكنها محدودة من حيث التفاعلات الكيميائية المعقدة متعددة الخطوات مع وجود تأثيرات حرارية. وعادةً ما تعمل هذه الأنظمة مع الحركيات الخالية من النماذج مع معادلة حركية واحدة، أو مع النماذج ذات الخطوة أو الخطوتين التي تكون فيها جميع المعلمات الحركية معروفة.

ويتكون برنامج Termica Neo الجديد للمحاكاة الحرارية من بيانات المدخلات في شكل معاملات كيميائية ومعادلات مباشرة من مشروع Kinetics Neo. وهو متوافق تمامًا مع برنامج NETZSCH Kinetics Ne o وقادر على استخدام كل من النهج الخالي من النماذج والنهج القائم على النموذج. بالنسبة للنهج القائم على النموذج، لا توجد قيود على عدد خطوات التفاعل الفردية أو على الروابط بينها، بما في ذلك الخطوات المستقلة أو المتنافسة أو المتتالية.

يقبل برنامج المحاكاة Termica Neo جميع المعلمات الحركية من Kinetics Neo. كما يستخدم بالإضافة إلى ذلك المعلمات الفيزيائية المعتمدة على درجة الحرارة مثل الكثافة والتوصيل الحراري والسعة الحرارية للمواد والنواتج المتفاعلة من مكتبة المواد. تشمل معلمات الإدخال الإضافية الحاويات التي يمكن أن يختلف سمكها وموادها لكل سطح من هندسة المفاعل وتشمل أيضًا وسائط محيطة مختلفة، على سبيل المثال، الهواء في الأعلى والماء في الجانب والأرض في الأسفل. يمكن أيضًا أن تختلف ملامح درجة الحرارة المحيطة باختلاف الأسطح الهندسية المختلفة.

ما الذي يمكنك فعله مع Termica Neo

• محاكاة سلوك المواد عند كل نقطة داخل الحاوية
• معرفة أين ومتى تكون درجة الحرارة القصوى أو معدل التحويل الأقصى للمتفاعل داخل الحاوية
• تحديد درجة الحرارة والتحويل والتركيزات لزمن معين وموضع المادة المتفاعلة داخل الحاوية
• التنبؤ بدرجة المعالجة والتحلل والتبلور
• تحديد شروط السلامة الحرارية للإنتاج والتخزين

لمحة سريعة عن الميزات:

• سريع وسهل التعامل معه: واجهة مستخدم مشابهة لبرنامج Kinetics Neo
• النماذج الحركية مأخوذة مباشرة من مشروع Kinetics Ne o (نتائج لأي طريقة بما في ذلك النماذج القائمة على النموذج والخالية من النموذج)
• حساب الخصائص التالية عند كل نقطة في الحجم كدالة للزمن:
  • درجة الحرارة
  • التحويل
  • معدل التحويل
  • التركيزات,
  • درجة حرارة الانتقال الزجاجي لتفاعلات المعالجة أو الربط المتقاطع
• حساب درجة حرارة التحلل الذاتي التسارع (SADT) في ظل مواد وحاويات ومحيط مختلف
• محاكاة التفاعلات لمفاعل مع حاوية بما في ذلك الظروف الثابتة

شارك هذه المقالة: