Del modelo cinético a la aplicación real: Cómo NETZSCH Termica Neo simula las reacciones térmicas

Introducción: Cuando las curvas se hacen realidad

Todo proceso térmico cuenta una historia de energía, reactividad o transformación. Hasta ahora, esta historia se ha transmitido a través de curvas unidimensionales: velocidad de reacción frente a tiempo, conversión frente a temperatura. Pero, ¿y si pudiera ver cómo se desarrollan estas reacciones dentro de su material en tres dimensiones?

Con NETZSCH Termica Neoesa visión se hace realidad. Tiende un puente entre la cinética experimental y las aplicaciones del mundo real, convirtiendo los datos medidos en campos térmicos dinámicos que puede explorar, analizar y optimizar.

Termica Neo es un programa de software diseñado para la simulación del comportamiento térmico y la seguridad térmica en reacciones químicas 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 en sólidos o líquidos. Funciona en volúmenes con un tamaño característico que va de centímetros a metros. Las principales aplicaciones de Termica Neo implican materiales caracterizados con un elevado potencial térmico, en conjunción con reacciones 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, la reticulación, la SinterizaciónLa sinterización es un proceso de producción para formar un cuerpo mecánicamente resistente a partir de un polvo cerámico o metálico. sinterización, la Reacción de descomposiciónUna reacción de descomposición es una reacción inducida térmicamente de un compuesto químico que forma productos sólidos y/o gaseosos. descomposición y 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 de polímeros.

simulación 3D del campo de temperatura con puntos calientes coloreados y zonas de conversión que ilustran el comportamiento térmico en materiales reactivos. — Figura: simulación en 3D de los campos de temperatura - sección transversal coloreada que muestra los puntos calientes locales y las zonas de conversión.

Por qué no basta con el análisis 1D

En classic mediciones DSC, DIL, ARC^® o TGA, observamos reacciones a una temperatura determinada. Vemos una curva que oculta el tamaño de la muestra, la forma y la historia local. Sin embargo, en las aplicaciones del mundo real, la temperatura, la producción de calor y los frentes de reacción nunca se comportan de manera uniforme:

En el núcleo se forman puntos calientes, mientras que la superficie se enfría más rápidamente.
Las velocidades de reacción varían en función de la geometría, la transferencia de calor y las propiedades del material.
Los efectos de difusión y _Tg alteran la cinética a medida que avanza 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 Reacción de descomposiciónUna reacción de descomposición es una reacción inducida térmicamente de un compuesto químico que forma productos sólidos y/o gaseosos. descomposición.

Estos son los efectos que determinan la calidad, la seguridad y el rendimiento del producto; sin embargo, hasta ahora eran invisibles. Ahí es donde entra en juego el software NETZSCH Termica Neo.

interfaz de configuración de geometrías 3D para NETZSCH Termica Neo, que muestra formas personalizables y propiedades de los contenedores para el análisis térmico. — Figura: Interfaz de configuración de geometría con formas seleccionables (placa / cilindro / esfera / cuerpo rotacional).

Presentación de Termica Neo: el software de simulación para el análisis térmico

Termica Neo amplía la potencia del análisis térmico de los datos a la simulación. Importa directamente los modelos cinéticos del software NETZSCH Kinetics Neo Software, ya sean sin modelo o basados en modelo, de un solo paso o de varios pasos, autocatalíticos o controlados por difusión.

Una vez cargados los datos cinéticos, puede definir adicionalmente:

Propiedades del material (Capacidad calorífica específica (cp)La capacidad calorífica es una magnitud física específica de un material, determinada por la cantidad de calor suministrada a la probeta, dividida por el aumento de temperatura resultante. La capacidad calorífica específica está relacionada con una unidad de masa de la muestra.capacidad calorífica específica, DensidadLa densidad de masa se define como la relación entre la masa y el volumen. densidad, 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)
Recipiente y entorno (material, espesor, emisividad, convección)
Programas de temperatura: IsotérmicoLos ensayos a temperatura controlada y constante se denominan isotérmicos.isotérmica, dinámica, IsotérmicoLos ensayos a temperatura controlada y constante se denominan isotérmicos.isotérmica escalonada, modulada o controlada externamente.

El resultado es un laboratorio virtual en el que pueden simularse comportamientos reactivos complejos en geometrías 2D o 3D como placas, cilindros, esferas o cuerpos giratorios.

De los datos a los campos dinámicos

Una vez iniciado, Termica Neo calcula las distribuciones de temperatura, conversión, tasa de conversión y concentración en todo el volumen de la muestra, no sólo en el tiempo.

Las vistas interactivas 2D y 3D permiten girar, cortar y ampliar el proceso. Los puntos calientes se hacen visibles. Los frentes de reacción se mueven ante sus ojos. Los resultados pueden exportarse como mapas térmicos, renderizaciones 3D o animaciones AVI para la elaboración de informes y la comunicación.

visualizaciones de simulación térmica en 3D que muestran patrones de distribución de la temperatura, destacando los puntos calientes para el análisis de reacciones químicas con NETZSCH Termica Neo. — Figura: Secuencia de mapas térmicos de temperatura y conversión que muestran la propagación del frente a través de una placa.

Impacto en la I+D y la industria

Con el software NETZSCH Termica Neo, la curva de medición se convierte en una herramienta de simulación predictiva:

Predecir la homogeneidad de la reacción durante la Reacción de descomposiciónUna reacción de descomposición es una reacción inducida térmicamente de un compuesto químico que forma productos sólidos y/o gaseosos. descomposición, 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 SinterizaciónLa sinterización es un proceso de producción para formar un cuerpo mecánicamente resistente a partir de un polvo cerámico o metálico. sinterización.
Anticipar los gradientes de temperatura que pueden causar tensiones o reacciones incompletas.
Optimizar los tiempos de ciclo y los márgenes de seguridad antes de realizar una sola prueba a escala large.

Este enfoque es más rápido, seguro y mucho más perspicaz que el tradicional "ensayo y error"

Imagine poder validar su comportamiento 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, SinterizaciónLa sinterización es un proceso de producción para formar un cuerpo mecánicamente resistente a partir de un polvo cerámico o metálico. sinterización o Reacción de descomposiciónUna reacción de descomposición es una reacción inducida térmicamente de un compuesto químico que forma productos sólidos y/o gaseosos. descomposición con sólo pulsar un botón. Eso es lo que ofrece el software NETZSCH Termica Neo.

Descargue el nuevo folleto para obtener más información:

Folleto Termica Neo

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

Acerca de esta serie de blogs

Este artículo es el primero de nuestra serie de blogs de cinco partes: "La nueva dimensión del análisis térmico con NETZSCH Termica Neo: Software para la simulación térmica de reacciones químicas a escala industrial".

En los próximos artículos, profundizaremos en:

Escalado y Seguridad: Cómo ayuda Termica Neo a Identify condiciones críticas como la temperatura de descomposición autoacelerada (SADT), escenarios adiabáticos o limitaciones del factor Φ.
Curado de polímeros, 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 de termoplásticos y SinterizaciónLa sinterización es un proceso de producción para formar un cuerpo mecánicamente resistente a partir de un polvo cerámico o metálico. sinterización de cerámicas: Ejemplos reales de la industria demuestran cómo la simulación proporciona información que no puede obtenerse únicamente mediante mediciones.

Esté atento Cada artículo es independiente, pero juntos revelan cómo Termica Neo transforma el análisis térmico de la recopilación de datos a la verdadera inteligencia térmica.

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