Představujeme Termica Neo: nový software NETZSCH pro tepelné simulace v průmyslových podmínkách

Při simulaci teplotně závislých procesů v chemickém průmyslu mohou být teplotní gradienty v reagujícím prostředí významné a musí být zohledněny. U procesů, jako je vytvrzování nebo KrystalizaceKrystalizace je fyzikální proces tuhnutí při vzniku a růstu krystalů. Při tomto procesu se uvolňuje krystalizační teplo.krystalizace, má teplotní gradient vliv na kvalitu produktu a u vysoce exotermních materiálů má vliv na bezpečnostní podmínky rozběhových reakcí.

Jsme hrdí na to, že můžeme představit náš nový softwareNETZSCH Termica Neo, který využívá všechny kinetické metody doporučené ICTAC*[1], je zcela kompatibilní se softwarem NETZSCH-software Kinetics Neo, a funguje jak pro bezmodelové, tak pro modelové přístupy, stejně jako pro komplexní reakce s nezávislými, konkurenčními nebo po sobě následujícími kroky.

^{*ICTAC: International Confederace národních nebo regionálních Therní Analizace a Ccílem ICTAC je podporovat mezinárodní porozumění a spolupráci v oblasti termické analýzy a kalorimetrie prostřednictvím pořádání mezinárodních kongresů a práce svých vědeckých výborů. (Viz také ictac.org)}

^{[1] Vyazovkin S et al, ICTAC Kinetics Committee recommendations for analysis of multi-step kinetics (Doporučení kinetického výboru ICTAC pro analýzu vícekrokové kinetiky), Thermochimica Acta, V.689, 2020, 178597}

Simulace průmyslových procesů ve velkém měřítku s cílem vyhnout se únikovým dějům a výbuchu

Small vzorky o hmotnosti pouze několika miligramů měřené pomocí diferenciální skenovací kalorimetrie (DSC ) nebo jinými termickými analytickými metodami, jako je termogravimetrická analýza (TGA) nebo akcelerační rychlostní kalorimetrie (ARC^® ), nemají významný teplotní gradient, a jsou proto vhodné pro kinetickou analýzu. Kinetický software může simulovat rychlost chemických reakcí pro dva mezní případy, kdy vzorky nemají teplotní gradient. V prvním případě má materiál vzorku nekonečnou tepelnou vodivost a nekonečný přenos tepla do okolí v kontrolovaném prostředí. Druhým mezním případem je čistě adiabatický ohřev bez jakýchkoli tepelných ztrát.

V chemickém průmyslu, stejně jako při skladování a přepravě vysoce energetických materiálů, se však přenos tepla a tepelné ztráty pohybují mezi těmito dvěma mezními případy; a pro bezpečné podmínky nebo pro dosažení požadované kvality produktu musíme provést simulaci pro nekonstantní teplotu v reagujícím objemu.

Hlavní aplikace takové simulace v průmyslu jsou kvalita a bezpečnost výrobků.

V polymerním nebo keramickém průmyslu mají oblasti s vyšší teplotou vyšší reakční rychlost, což vede k rozdílným fyzikálním vlastnostem materiálu v různých souřadnicových bodech. To se projevuje jako smršťování při spékání nebo vytvrzování, které vyvolává mechanické napětí a má vliv na kvalitu výrobku.

Při předpovědích týkajících se skladování nebo přepravy vysoce energetických materiálů v chemickém průmyslu jsou významné také teplotní gradienty v reagujících prostředích, které je třeba brát v úvahu. U vysoce ExotermickéPřechod vzorku nebo reakce je exotermická, pokud při ní vzniká teplo.exotermických reakcí dochází v oblastech s vyšší teplotou a rychlejšími reakcemi k intenzivnější produkci tepla a samovolnému ohřevu. Takové lokální oblasti se pak stávají horkými místy pro počátek vyčerpání nebo tepelného výbuchu. U reakcí s nižším tepelným účinkem mají oblasti s vyšší teplotou vyšší reakční rychlost a stupeň konverze. To je důvodem rozdílných fyzikálních a chemických vlastností materiálů v různých souřadnicových bodech, které se projevují jako tepelná kapacita, Tepelná vodivostTepelná vodivost (λ s jednotkou W/(m-K)) popisuje přenos energie - ve formě tepla - hmotným tělesem v důsledku teplotního gradientu (viz obr. 1). Podle druhého termodynamického zákona teplo vždy proudí ve směru nižší teploty.tepelná vodivost nebo koncentrace reaktantů.

Simulace složitých chemických procesů pomocí programu Termica Neo

Mnohá stávající softwarová řešenímetodou konečných prvků ( MKP) dokáží vypočítat přenos tepla, ale jsou omezená, pokud jde o složité vícestupňové chemické reakce s přítomností tepelných účinků. Obvykle takové systémy pracují pro bezmodelovou kinetiku s jedinou kinetickou rovnicí nebo pro modely s 1-2 kroky, u nichž jsou známy všechny kinetické parametry.

Nový software Termica Neo pro tepelné simulace se skládá ze vstupních dat v podobě chemických parametrů a rovnic přímo z projektu Kinetics Neo. Je zcela kompatibilní se softwaremNETZSCH Kinetics Neo a je schopen používat jak bezmodelové, tak modelové přístupy. U přístupu založeného na modelu nejsou žádná omezení počtu jednotlivých reakčních kroků ani vazeb mezi nimi, včetně nezávislých, konkurenčních nebo po sobě jdoucích.

Simulační software Termica Neo přijímá všechny kinetické parametry z webu Kinetics Neo. Navíc používá fyzikální parametry závislé na teplotě, jako je HustotaHmotnostní hustota je definována jako poměr mezi hmotností a objemem. hustota, Tepelná vodivostTepelná vodivost (λ s jednotkou W/(m-K)) popisuje přenos energie - ve formě tepla - hmotným tělesem v důsledku teplotního gradientu (viz obr. 1). Podle druhého termodynamického zákona teplo vždy proudí ve směru nižší teploty.tepelná vodivost a tepelná kapacita reagujících materiálů a produktů z knihovny materiálů. Další vstupní parametry zahrnují nádoby, u nichž se tloušťka a materiál mohou lišit pro každý povrch geometrie reaktoru, a také zahrnují různá okolní média, například vzduch na horní straně, vodu na straně a zeminu na dně. Okolní teplotní profily mohou být také různé pro různé povrchy geometrie.

Co můžete dělat s aplikací Termica Neo

• Simulujte chování materiálů v každém bodě uvnitř nádoby
• Zjistěte, kde a kdy je maximální teplota nebo maximální rychlost přeměny reaktantu uvnitř nádoby
• Určete teplotu, konverzi a koncentrace pro daný čas a polohu reaktantu uvnitř nádoby
• Předpovídat stupeň vytvrzení, rozkladu a KrystalizaceKrystalizace je fyzikální proces tuhnutí při vzniku a růstu krystalů. Při tomto procesu se uvolňuje krystalizační teplo.krystalizace
• Určit podmínky tepelné bezpečnosti pro výrobu a skladování

Přehled funkcí:

• Rychlé a snadno ovladatelné: Uživatelské rozhraní podobné softwaru Kinetics Neo
• Kinetické modely jsou přebírány přímo ze softwaru Kinetics Neoprojektu (výsledky pro libovolnou metodu včetně modelové i bezmodelové).
• Výpočet následujících vlastností v každém bodě objemu jako funkce času:
  • teplota,
  • přepočet,
  • rychlost přeměny,
  • koncentrace,
  • teplota skelného přechodu pro reakce vytvrzování nebo síťování
• Výpočet teploty samovolného rozkladu (SADT) v různých materiálech, nádobách a prostředí.
• Simulace reakcí pro reaktor s nádobou včetně AdiabatickýAdiabatický popisuje systém nebo režim měření bez výměny tepla s okolím. Tento režim lze realizovat pomocí kalorimetrického zařízení podle metody zrychlené kalorimetrie (ARC). Hlavním účelem takového zařízení je studium scénářů a tepelných runaway reakcí. Stručný popis adiabatického režimu zní "žádné teplo dovnitř - žádné teplo ven".adiabatických podmínek

Sdílet tento článek: