Bemutatjuk a Termica Neo-t: Az új NETZSCH szoftvert az ipari hőszimulációhoz

A vegyiparban a hőmérsékletfüggő folyamatok szimulációjánál a reakcióközegben a hőmérsékleti gradiensek jelentősek lehetnek, és ezeket figyelembe kell venni. Az olyan folyamatok esetében, mint a keményítés vagy a KristályosodásA kristályosodás a kristályok kialakulása és növekedése során végbemenő fizikai folyamat. E folyamat során kristályosodási hő szabadul fel. kristályosítás, a hőmérséklet-gradiens hatással van a termék minőségére, az erősen exoterm anyagok esetében pedig az elszabaduló reakciók biztonsági feltételeire.

Büszkén mutatjuk be új NETZSCH Termica Neo szoftverünket, amely az ICTAC*[1] által ajánlott összes kinetikai módszert használja, teljesen kompatibilis a NETZSCH-szoftverrelKinetics Neo, és modellmentes és modellalapú megközelítésekre, valamint független, egymással versengő vagy egymást követő lépéseket tartalmazó összetett reakciókra egyaránt alkalmas.

^{*ICTAC: International Confederation of National or Regional Thermal Analízis és Caz ICTAC célja, hogy nemzetközi kongresszusok szervezésével és tudományos bizottságainak munkájával elősegítse a nemzetközi megértést és együttműködést a termikus analízis és kalorimetria területén. (Lásd még ictac.org)}

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

Nagyléptékű ipari folyamatok szimulációja az elszabaduló akciók és a robbanás elkerülése érdekében

Small a differenciál pásztázó kalorimetriával (DSC ) vagy más termikus analitikai módszerekkel, például termogravimetriás analízissel (TGA) vagy gyorsuló sebességű kalorimetriával (ARC^® ) mért, mindössze néhány milligramm tömegű mintáknak nincs jelentős hőmérsékleti gradiensük, ezért alkalmasak kinetikai analízisre. A kinetikai szoftver két olyan határesetben képes szimulálni a kémiai reakciók sebességét, amikor a mintáknak nincs hőmérsékleti gradiense. Az első esetben a minta anyaga végtelen hővezető képességgel és végtelen hőátadással rendelkezik a környezet felé, ellenőrzött környezetben. A második határeset tiszta AdiabatikusAz adiabatikus olyan rendszert vagy mérési módot ír le, amelyben nincs hőcsere a környezettel. Ez az üzemmód a gyorsuló sebességű kalorimetria módszerének (ARC) megfelelő kalorimetriás készülékkel valósítható meg. Egy ilyen készülék fő célja a forgatókönyvek és a termikus elszabaduló reakciók tanulmányozása. Az adiabatikus üzemmód rövid leírása a következő: "nincs hő befelé - nincs hő kifelé".adiabatikus fűtés, hőveszteség nélkül.

A vegyiparban, valamint a nagy energiájú anyagok tárolása és szállítása során azonban a hőszállítás és a hőveszteség e két határeset között van; és a biztonságos körülmények vagy a kívánt termékminőség elérése érdekében a szimulációt nem konstans hőmérsékletre kell elvégeznünk a reagáló térfogatban.

Az ilyen szimuláció fő ipari alkalmazásai a termékminőség és a biztonság.

A polimer- vagy kerámiaiparban a magasabb hőmérsékletű területeken nagyobb a reakciósebesség, ami az anyag eltérő fizikai tulajdonságaihoz vezet a különböző koordinátapontokban. Ez SzinterezésA szinterezés olyan gyártási eljárás, amelynek során kerámia- vagy fémporból mechanikailag erős testet alakítanak ki. szinterezés vagy kikeményedés során zsugorodásként jelentkezik, ami mechanikai feszültséget okoz, és hatással van a termék minőségére.

A vegyiparban a nagy energiájú anyagok tárolására vagy szállítására vonatkozó előrejelzésekben a reagáló közegben a hőmérsékleti gradiensek szintén jelentősek, és ezeket figyelembe kell venni. Az erősen exoterm reakciók esetében a magasabb hőmérsékletű és gyorsabb reakciójú területeken intenzívebb a hőtermelés és az önmelegedés. Ezután az ilyen helyi területek forró pontokká válnak az elszabadulás vagy a termikus robbanás kezdetéhez. A kisebb hőhatású reakciók esetében a magasabb hőmérsékletű területek nagyobb reakciósebességgel és átalakulási fokkal rendelkeznek. Ez az oka az anyagok eltérő fizikai és kémiai tulajdonságainak a különböző koordinátapontokban, amelyek hőkapacitásként, hővezető képességként vagy a reaktánsok koncentrációjaként jelennek meg.

Komplex kémiai folyamatok szimulációja Termica Neo segítségével

Számos létező FEM(Végeselem-módszer) szoftvermegoldás képes a hőátadás kiszámítására, de ezek korlátozottak a komplex, többlépcsős kémiai reakciókat illetően, amelyekben hőhatások is jelen vannak. Általában az ilyen rendszerek modell nélküli kinetikára működnek egyetlen kinetikai egyenletet tartalmazó, vagy 1-2 lépést tartalmazó modellekre, amelyekben minden kinetikai paraméter ismert.

Az új Termica Neo szoftver termikus szimulációhoz a bemeneti adatok kémiai paraméterek és egyenletek formájában közvetlenül a Kinetics Neo projektből származnak. Teljesen kompatibilis a NETZSCH Kinetics Neo szoftverrel, és képes mind a modellmentes, mind a modellalapú megközelítések alkalmazására. A modellalapú megközelítés esetében nincsenek korlátozások az egyes reakciólépések számát vagy a köztük lévő kapcsolatokat illetően, beleértve a független, konkurens vagy egymást követő reakciókat is.

A Termica Neo szimulációs szoftver elfogadja a Kinetics Neo összes kinetikai paraméterét. Ezenkívül olyan hőmérsékletfüggő fizikai paramétereket használ, mint a SűrűségA tömegsűrűséget a tömeg és a térfogat arányaként határozzák meg. sűrűség, a Hővezető képességA hővezető képesség (λ, mértékegysége W/(m-K)) az energia - hő formájában történő - szállítását írja le egy tömegtestben a hőmérséklet-gradiens hatására (lásd az 1. ábrát). A termodinamika második törvénye szerint a hő mindig az alacsonyabb hőmérséklet irányába áramlik.hővezető képesség, valamint a reagáló anyagok és termékek hőkapacitása az anyagkönyvtárból. A további bemeneti paraméterek közé tartoznak a tartályok, amelyek vastagsága és anyaga a reaktorgeometria egyes felületeinél eltérő lehet, és különböző környező közegeket is tartalmazhatnak, például felül levegőt, oldalt vizet, alul pedig földet. A környező hőmérsékleti profilok is eltérőek lehetnek a különböző geometriájú felületekhez.

.

Mit tehet a Termica Neóval

• Szimulálja az anyagok viselkedését a tartályon belüli minden egyes ponton
• Derítse ki, hogy hol és mikor van a tartályban a reaktáns maximális hőmérséklete vagy maximális átalakulási sebessége
• Határozza meg a hőmérsékletet, a konverziót és a koncentrációkat a reaktáns adott időpontra és a tartály belsejében elfoglalt helyzetére vonatkozóan
• Jósolja meg a keményedés, a Bomlási reakcióA bomlási reakció egy kémiai vegyület szilárd és/vagy gáznemű termékeket képező, hő hatására lejátszódó reakciója. bomlás és a KristályosodásA kristályosodás a kristályok kialakulása és növekedése során végbemenő fizikai folyamat. E folyamat során kristályosodási hő szabadul fel.kristályosodás mértékét
• Határozza meg a termikus biztonsági feltételeket a gyártáshoz és a tároláshoz

Jellemzők áttekintése:

• Gyors és könnyen kezelhető: A Kinetics Neo szoftverhez hasonló felhasználói felület
• A kinetikai modellek közvetlenül a Kinetics Neo projektből származnak (eredmények bármely módszerhez, beleértve a modellalapú és modellmentes módszereket is).
• A következő tulajdonságok kiszámítása minden egyes térfogatpontban az idő függvényében:
  • hőmérséklet,
  • átalakítás,
  • konverziós ráta,
  • koncentrációk,
  • üvegesedési átmeneti hőmérséklet a keményedési vagy térhálósodási reakciók esetében
• Az öngyorsuló bomlási hőmérséklet (SADT) kiszámítása különböző anyagok, tartályok és környezet mellett.
• Reakciók szimulációja egy tartályos reaktorra, beleértve az AdiabatikusAz adiabatikus olyan rendszert vagy mérési módot ír le, amelyben nincs hőcsere a környezettel. Ez az üzemmód a gyorsuló sebességű kalorimetria módszerének (ARC) megfelelő kalorimetriás készülékkel valósítható meg. Egy ilyen készülék fő célja a forgatókönyvek és a termikus elszabaduló reakciók tanulmányozása. Az adiabatikus üzemmód rövid leírása a következő: "nincs hő befelé - nincs hő kifelé".adiabatikus körülményeket is

Ossza meg ezt a cikket: