Presentación de Termica Neo: el nuevo software NETZSCH para simulación térmica en entornos industriales

Para la simulación de procesos dependientes de la temperatura en la industria química, los gradientes de temperatura en los medios de reacción pueden ser significativos y deben tenerse en cuenta. En procesos como el Curado (reacciones de reticulación)Traducido literalmente, el término "reticulación" significa "creación de redes cruzadas". En el contexto químico, se utiliza para designar reacciones en las que las moléculas se unen introduciendo enlaces covalentes y formando redes tridimensionales.curado o la CristalizaciónLa cristalización es el proceso físico de endurecimiento durante la formación y el crecimiento de cristales. Durante este proceso se libera calor de cristalización.cristalización, el gradiente de temperatura influye en la calidad del producto y, en el caso de materiales altamente exotérmicos, influye en las condiciones de seguridad de las reacciones fuera de control.

Estamos orgullosos de presentar nuestro nuevo softwareNETZSCH Termica Neo, que utiliza todos los métodos cinéticos recomendados por ICTAC*[1], es completamente compatible con el software NETZSCH Kinetics Neo, y funciona tanto para aproximaciones sin modelo como basadas en modelo, así como para reacciones complejas con pasos independientes, en competencia o consecutivos.

^{*ICTAC: Internacional Confederación Internacional de Termal Análisis y Cel objetivo del ICTAC es promover el entendimiento y la cooperación internacionales en el ámbito del análisis térmico y la calorimetría mediante la organización de congresos internacionales y el trabajo de sus comités científicos. (Véase también ictac.org)}

^{[1] Vyazovkin S et al, ICTAC Kinetics Committee recommendations for analysis of multi-step kinetics, Thermochimica Acta, V.689, 2020, 178597}

Simulación de procesos industriales a gran escala para evitar fugas y explosiones

Small las muestras con un peso de sólo unos pocos miligramos medidas mediante Calorimetría Diferencial de Barrido (DSC) o con otros métodos analíticos térmicos como el Análisis Termogravimétrico (TGA) o la Calorimetría de Tasa de Aceleración (ARC^® ) no tienen un gradiente de temperatura significativo y, por tanto, son adecuadas para el análisis cinético. El software cinético puede simular la velocidad de las reacciones químicas para dos casos límite en los que las muestras no tienen gradiente de temperatura. En el primer caso, el material de la muestra tiene tanto Conductividad térmicaLa conductividad térmica (λ con la unidad W/(m-K)) describe el transporte de energía -en forma de calor- a través de un cuerpo de masa como resultado de un gradiente de temperatura (véase la fig. 1). Según la segunda ley de la termodinámica, el calor siempre fluye en la dirección de la temperatura más baja.conductividad térmica infinita como transferencia de calor infinita al entorno, dentro de un entorno controlado. El segundo caso límite es un calentamiento AdiabáticoAdiabático describe un sistema o modo de medición sin ningún intercambio de calor con el entorno. Este modo puede realizarse utilizando un dispositivo calorimétrico según el método de calorimetría de tasa acelerada (ARC). El objetivo principal de un dispositivo de este tipo es estudiar escenarios y reacciones térmicas fuera de control. Una breve descripción del modo adiabático es "sin entrada de calor - sin salida de calor".adiabático puro sin pérdida de calor.

Sin embargo, en la industria química, así como en el almacenamiento y transporte de materiales altamente energéticos, el transporte de calor y la pérdida de calor se encuentran entre estos dos casos límite; y para obtener condiciones seguras o lograr la calidad deseada del producto, necesitamos realizar la simulación para temperatura no constante en el volumen de reacción.

Las principales aplicaciones de este tipo de simulación en la industria son la calidad y la seguridad del producto.

En la industria de polímeros o cerámica, las zonas con mayor temperatura tienen una velocidad de reacción más elevada, lo que da lugar a diferentes propiedades físicas del material en distintos puntos de coordenadas. Esto se manifiesta en forma de contracción durante la SinterizaciónLa sinterización es un proceso de producción para formar un cuerpo mecánicamente resistente a partir de un polvo cerámico o metálico. sinterización o el Curado (reacciones de reticulación)Traducido literalmente, el término "reticulación" significa "creación de redes cruzadas". En el contexto químico, se utiliza para designar reacciones en las que las moléculas se unen introduciendo enlaces covalentes y formando redes tridimensionales.curado, que produce tensiones mecánicas e influye en la calidad del producto.

En las predicciones relativas al almacenamiento o transporte de material altamente energético en la industria química, los gradientes de temperatura en los medios de reacción también son significativos y deben tenerse en cuenta. En las reacciones altamente exotérmicas, las zonas con temperaturas más altas y reacciones más rápidas tienen una producción de calor y un autocalentamiento más intensos. Estas zonas locales se convierten en puntos calientes para el inicio de una fuga o explosión térmica. En las reacciones con menor efecto térmico, las zonas con mayor temperatura tienen una velocidad de reacción y un grado de conversión mayores. Esta es la razón de las diferentes propiedades físicas y químicas de los materiales en diferentes puntos de coordenadas, que aparecen como capacidad calorífica, Conductividad térmicaLa conductividad térmica (λ con la unidad W/(m-K)) describe el transporte de energía -en forma de calor- a través de un cuerpo de masa como resultado de un gradiente de temperatura (véase la fig. 1). Según la segunda ley de la termodinámica, el calor siempre fluye en la dirección de la temperatura más baja.conductividad térmica o concentraciones de reactivos.

Simulación de procesos químicos complejos con Termica Neo

Muchas soluciones de software FEM(Finite Element Method) existentes pueden calcular la transferencia de calor, pero están limitadas en términos de reacciones químicas complejas de múltiples pasos con efectos térmicos presentes. Normalmente, estos sistemas funcionan para cinéticas sin modelo con una única ecuación cinética, o para modelos con 1-2 pasos en los que se conocen todos los parámetros cinéticos.

El nuevo software Termica Neo para simulación térmica consta de datos de entrada en forma de parámetros químicos y ecuaciones directamente del proyecto Kinetics Neo. Es totalmente compatible con NETZSCH Kinetics Neo Software y puede utilizar tanto enfoques sin modelo como basados en modelos. Para el enfoque basado en modelos, no hay limitaciones en el número de pasos de reacción individuales o en las conexiones entre ellos, incluidos los independientes, competidores o consecutivos.

El software de simulación Termica Neo acepta todos los parámetros cinéticos de Kinetics Neo. Además, utiliza parámetros físicos dependientes de la temperatura, como la DensidadLa densidad de masa se define como la relación entre la masa y el volumen. densidad, la Conductividad térmicaLa conductividad térmica (λ con la unidad W/(m-K)) describe el transporte de energía -en forma de calor- a través de un cuerpo de masa como resultado de un gradiente de temperatura (véase la fig. 1). Según la segunda ley de la termodinámica, el calor siempre fluye en la dirección de la temperatura más baja.conductividad térmica y la capacidad calorífica de los materiales y productos de reacción de la biblioteca de materiales. Los parámetros de entrada adicionales incluyen contenedores para los que el grosor y el material pueden diferir para cada superficie de la geometría del reactor y también incluyen diferentes medios circundantes, por ejemplo, aire en la parte superior, agua en el lateral y tierra en la parte inferior. Los perfiles de temperatura circundantes también pueden ser diferentes para las distintas superficies de la geometría.

Qué puede hacer con Termica Neo

• Simule el comportamiento de sus materiales en cada punto del interior del recipiente
• Averiguar dónde y cuándo se encuentran la temperatura máxima o el índice de conversión máximo del reactivo en el interior del recipiente
• Determine la temperatura, la conversión y las concentraciones para un tiempo y una posición dados del reactivo en el interior del recipiente
• Predecir su grado de Curado (reacciones de reticulación)Traducido literalmente, el término "reticulación" significa "creación de redes cruzadas". En el contexto químico, se utiliza para designar reacciones en las que las moléculas se unen introduciendo enlaces covalentes y formando redes tridimensionales.curado, Reacción de descomposiciónUna reacción de descomposición es una reacción inducida térmicamente de un compuesto químico que forma productos sólidos y/o gaseosos. descomposición y CristalizaciónLa cristalización es el proceso físico de endurecimiento durante la formación y el crecimiento de cristales. Durante este proceso se libera calor de cristalización.cristalización
• Determinar las condiciones de seguridad térmica para la producción y el almacenamiento

Características a simple vista:

• Rápido y fácil de manejar: Interfaz de usuario similar al software Kinetics Neo
• Los modelos cinéticos se toman directamente del proyecto Kinetics Neo (resultados para cualquier método, tanto basado en modelos como sin ellos).
• Cálculo de las siguientes propiedades en cada punto del volumen en función del tiempo
  • temperatura,
  • conversión,
  • tasa de conversión,
  • concentraciones,
  • temperatura de transición vítrea para reacciones de Curado (reacciones de reticulación)Traducido literalmente, el término "reticulación" significa "creación de redes cruzadas". En el contexto químico, se utiliza para designar reacciones en las que las moléculas se unen introduciendo enlaces covalentes y formando redes tridimensionales.curado o reticulación
• Cálculo de la temperatura de Reacción de descomposiciónUna reacción de descomposición es una reacción inducida térmicamente de un compuesto químico que forma productos sólidos y/o gaseosos. descomposición autoacelerada (SADT) en distintos materiales, recipientes y entornos.
• Simulación de reacciones para un reactor con recipiente que incluya condiciones adiabáticas

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