Présentation de Termica Neo : le nouveau logiciel NETZSCH pour la simulation thermique en milieu industriel

Pour la simulation de processus dépendant de la température dans l'industrie chimique, les gradients de température dans les milieux réactifs peuvent être significatifs et doivent être pris en considération. Pour des processus tels que le durcissement ou la CristallisationCrystallization is the physical process of hardening during the formation and growth of crystals. During this process, heat of crystallization is released.cristallisation, le gradient de température a une influence sur la qualité du produit, et pour les matériaux hautement exothermiques, il a une influence sur les conditions de sécurité des réactions d'emballement.

Nous sommes fiers de présenter notre nouveau logicielNETZSCH Termica Neo, qui utilise toutes les méthodes cinétiques recommandées par l'ICTAC*[1], est entièrement compatible avec le logiciel NETZSCH Kinetics Neo, et fonctionne à la fois pour les approches sans modèle et basées sur un modèle, ainsi que pour les réactions complexes avec des étapes indépendantes, concurrentes ou consécutives.

^{*ICTAC : International Confédération internationale des centres nationaux ou régionaux de Thermiques Analyse thermique et Cle but de l'ICTAC est de promouvoir la compréhension et la coopération internationales dans le domaine de l'analyse thermique et de la calorimétrie par l'organisation de congrès internationaux et le travail de ses comités scientifiques. (Voir aussi ictac.org)}

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

Simulation de processus industriels à grande échelle pour éviter les dérapages et les explosions

Small les échantillons dont le poids n'est que de quelques milligrammes, mesurés au moyen de la calorimétrie différentielle à balayage (DSC) ou d'autres méthodes d'analyse thermique telles que l'analyse thermogravimétrique (TGA) ou la calorimétrie à vitesse accélérée (ARC^® ), ne présentent pas de gradient de température significatif et se prêtent donc à l'analyse cinétique. Le logiciel cinétique peut simuler la vitesse des réactions chimiques dans deux cas limites où les échantillons ne présentent pas de gradient de température. Dans le premier cas, le matériau de l'échantillon a une conductivité thermique infinie et un transfert de chaleur infini vers l'environnement, dans un environnement contrôlé. Le deuxième cas limite est celui d'un chauffage AdiabatiqueAdiabatic describes a system or measurement mode without any heat exchange with the surroundings. This mode can be realized using a calorimeter device according to the method of accelerating rate calorimetry (ARC). The main purpose of such a device is to study scenarios and thermal runaway reactions. A short description of the adiabatic mode is “no heat in – no heat out”.adiabatique pur sans aucune perte de chaleur.

Cependant, dans l'industrie chimique, ainsi que dans le stockage et le transport de matériaux hautement énergétiques, le transport et la perte de chaleur se situent entre ces deux cas limites ; et pour des conditions de sécurité ou pour obtenir la qualité de produit souhaitée, nous devons effectuer la simulation pour une température non constante dans le volume de réaction.

Les principales applications d'une telle simulation dans l'industrie sont la qualité et la sécurité des produits.

Dans l'industrie des polymères ou de la céramique, les zones à température plus élevée ont un taux de réaction plus élevé, ce qui entraîne des propriétés physiques différentes du matériau à différents points de coordonnées. Cela se traduit par un retrait pendant le FrittageLe frittage est un procédé de production permettant de former un corps mécaniquement résistant à partir d'une poudre céramique ou métallique. frittage ou le durcissement, qui produit des contraintes mécaniques et influe sur la qualité du produit.

Dans les prévisions concernant le stockage ou le transport de matériaux hautement énergétiques dans l'industrie chimique, les gradients de température dans les milieux réactifs sont également importants et doivent être pris en considération. Pour les réactions hautement exothermiques, les zones où la température est plus élevée et où les réactions sont plus rapides ont une production de chaleur et un auto-échauffement plus intenses. Ces zones locales deviennent alors des points chauds pour le début de l'emballement ou de l'explosion thermique. Pour les réactions à faible effet thermique, les zones à température plus élevée ont un taux de réaction et un degré de conversion plus élevés. C'est la raison pour laquelle les propriétés physiques et chimiques des matériaux diffèrent selon les points de coordonnées, ce qui se traduit par une capacité thermique, une conductivité thermique ou des concentrations de réactifs.

Simulation de processus chimiques complexes avec Termica Neo

De nombreux logiciels FEM(Finite Element Method) existants peuvent calculer le transfert de chaleur, mais ils sont limités en termes de réactions chimiques complexes à plusieurs étapes avec des effets thermiques présents. Habituellement, ces systèmes fonctionnent pour des cinétiques sans modèle avec une seule équation cinétique, ou pour des modèles à 1-2 étapes dans lesquels tous les paramètres cinétiques sont connus.

Le nouveau logiciel Termica Neo pour la simulation thermique se compose de données d'entrée sous forme de paramètres chimiques et d'équations provenant directement du projet Kinetics Neo. Il est entièrement compatible avec le logicielNETZSCH Kinetics Neo et permet d'utiliser à la fois des approches sans modèle et des approches basées sur un modèle. Pour l'approche basée sur un modèle, il n'y a pas de limitations sur le nombre d'étapes de réaction individuelles ou sur les connexions entre elles, y compris les étapes indépendantes, concurrentes ou consécutives.

Le logiciel de simulation Termica Neo accepte tous les paramètres cinétiques de Kinetics Neo. Il utilise en outre des paramètres physiques dépendant de la température tels que la densité, la conductivité thermique et la capacité calorifique des matériaux et des produits réagissant à partir de la bibliothèque des matériaux. Les paramètres d'entrée supplémentaires incluent des conteneurs dont l'épaisseur et le matériau peuvent varier pour chaque surface de la géométrie du réacteur et incluent également différents milieux environnants, par exemple l'air sur le dessus, l'eau sur le côté et le sol sur le dessous. Les profils de température environnante peuvent également être différents pour les différentes surfaces de la géométrie.

Ce que vous pouvez faire avec Termica Neo

• Simulez le comportement de vos matériaux en chaque point du récipient
• Déterminer où et quand se trouvent la température maximale ou le taux de conversion maximal du réactif à l'intérieur du récipient
• Déterminer la température, la conversion et les concentrations pour un temps et une position donnés du réactif à l'intérieur du récipient
• Prévoir votre degré de durcissement, de décomposition et de cristallisation
• Déterminer les conditions de sécurité thermique pour la production et le stockage

Les caractéristiques en un coup d'œil :

• Rapide et facile à utiliser : Interface utilisateur similaire au logiciel Kinetics Neo
• Les modèles cinétiques sont tirés directement du projet Kinetics Neo (résultats pour toutes les méthodes, y compris celles basées sur un modèle et celles sans modèle).
• Calcul des propriétés suivantes à chaque point du volume en fonction du temps :
  • température,
  • conversion,
  • taux de conversion,
  • concentrations,
  • température de transition vitreuse pour les réactions de durcissement ou de réticulation
• Calcul de la température de décomposition auto-accélérée (TDAA) pour différents matériaux, conteneurs et environnements.
• Simulation des réactions pour un réacteur avec conteneur incluant des conditions adiabatiques

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