Apresentando o Termica Neo: o novo software NETZSCH para simulação térmica em ambientes industriais

Para a simulação de processos dependentes de temperatura no setor químico, os gradientes de temperatura nos meios de reação podem ser significativos e devem ser levados em consideração. Em processos como Cura (reações de reticulação)Traduzido literalmente, o termo "crosslinking" significa "rede cruzada". No contexto químico, ele é usado para reações em que as moléculas são unidas por meio da introdução de ligações covalentes e da formação de redes tridimensionais.cura ou CristalizaçãoA cristalização é o processo físico de endurecimento durante a formação e o crescimento de cristais. Durante esse processo, o calor da cristalização é liberado.cristalização, o gradiente de temperatura influencia a qualidade do produto e, em materiais altamente exotérmicos, influencia as condições de segurança das reações de fuga.

Temos o orgulho de apresentar nosso novo softwareNETZSCH Termica Neo, que usa todos os métodos cinéticos recomendados pelo ICTAC*[1], é totalmente compatível com o software NETZSCH Kinetics Neo e funciona tanto para abordagens baseadas em modelos quanto sem modelos, bem como para reações complexas com etapas independentes, concorrentes ou consecutivas.

^{*ICTAC: Internacional Confederação Internacional de Thermais Análise e Co objetivo do ICTAC é promover o entendimento e a cooperação internacional em análise térmica e calorimetria por meio da organização de congressos internacionais e do trabalho de seus comitês científicos. (Consulte também ictac.org)}

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

Simulação de processos industriais de alta escala para evitar ações de fuga e explosão

Small amostras com peso de apenas alguns miligramas medidas por meio de Calorimetria Exploratória Diferencial (DSC) ou com outros métodos analíticos térmicos, como Análise Termogravimétrica (TGA) ou Calorimetria de Taxa de Aceleração (ARC^® ), não têm gradiente de temperatura significativo e, portanto, são adequadas para análise cinética. O software cinético pode simular a taxa de reações químicas para dois casos limitantes em que as amostras não têm gradiente de temperatura. No primeiro caso, o material da amostra tem Condutividade térmicaA condutividade térmica (λ com a unidade W/(m-K)) descreve o transporte de energia - na forma de calor - por um corpo de massa como resultado de um gradiente de temperatura (veja a fig. 1). De acordo com a segunda lei da termodinâmica, o calor sempre flui na direção da temperatura mais baixa.condutividade térmica infinita e transferência de calor infinita para o ambiente, em um ambiente controlado. O segundo caso limite é o aquecimento AdiabáticoAdiabático descreve um sistema ou modo de medição sem nenhuma troca de calor com o ambiente. Esse modo pode ser realizado usando um dispositivo de calorímetro de acordo com o método de calorimetria de taxa acelerada (ARC). O principal objetivo desse dispositivo é estudar cenários e reações de fuga térmica. Uma breve descrição do modo adiabático é "sem entrada de calor - sem saída de calor".adiabático puro sem nenhuma perda de calor.

No entanto, no setor químico, bem como no armazenamento e no transporte de materiais altamente energéticos, o transporte e a perda de calor estão entre esses dois casos limitantes e, para condições seguras ou para obter a qualidade desejada do produto, precisamos realizar a simulação de temperatura não constante no volume de reação.

As principais aplicações dessa simulação no setor são a qualidade e a segurança do produto.

No setor de polímeros ou cerâmica, as áreas com temperatura mais alta têm uma taxa de reação mais alta, o que leva a propriedades físicas diferentes do material em pontos de coordenadas diferentes. Isso aparece como encolhimento durante a SinterizaçãoA sinterização é um processo de produção para formar um corpo mecanicamente forte a partir de um pó cerâmico ou metálico. sinterização ou a Cura (reações de reticulação)Traduzido literalmente, o termo "crosslinking" significa "rede cruzada". No contexto químico, ele é usado para reações em que as moléculas são unidas por meio da introdução de ligações covalentes e da formação de redes tridimensionais.cura, o que produz EstresseA tensão é definida como um nível de força aplicado a uma amostra com uma seção transversal bem definida. (Tensão = força/área). As amostras com seção transversal circular ou retangular podem ser comprimidas ou esticadas. Materiais elásticos, como a borracha, podem ser esticados até 5 a 10 vezes seu comprimento original.estresse mecânico e influencia a qualidade do produto.

Nas previsões relacionadas ao armazenamento ou transporte de material altamente energético no setor químico, os gradientes de temperatura nos meios de reação também são significativos e devem ser levados em consideração. Para reações altamente exotérmicas, as áreas com temperatura mais alta e reações mais rápidas têm produção de calor e autoaquecimento mais intensos. Então, essas áreas locais se tornam o hotspots para o início do descontrole ou da explosão térmica. Para reações com menor efeito térmico, as áreas com temperatura mais alta têm uma taxa de reação e um grau de conversão mais altos. Esse é o motivo das diferentes propriedades físicas e químicas dos materiais em diferentes pontos de coordenadas, que aparecem como capacidade térmica, Condutividade térmicaA condutividade térmica (λ com a unidade W/(m-K)) descreve o transporte de energia - na forma de calor - por um corpo de massa como resultado de um gradiente de temperatura (veja a fig. 1). De acordo com a segunda lei da termodinâmica, o calor sempre flui na direção da temperatura mais baixa.condutividade térmica ou concentrações de reagentes.

Simulação de processos químicos complexos com o Termica Neo

Muitas soluções de software FEM(Finite Element Method) existentes podem calcular a transferência de calor, mas são limitadas em termos de reações químicas complexas de várias etapas com efeitos térmicos presentes. Normalmente, esses sistemas funcionam para cinética sem modelo com uma única equação cinética ou para modelos com 1-2 etapas em que todos os parâmetros cinéticos são conhecidos.

O novo software Termica Neo para simulação térmica consiste em dados de entrada na forma de parâmetros químicos e equações diretamente do projeto Kinetics Neo. Ele é totalmente compatível com o softwareNETZSCH Kinetics Neo e é capaz de usar abordagens baseadas em modelos e sem modelos. Para a abordagem baseada em modelo, não há limitações quanto ao número de etapas de reação individuais ou às conexões entre elas, incluindo as independentes, concorrentes ou consecutivas.

O software de simulação Termica Neo aceita todos os parâmetros cinéticos do Kinetics Neo. Além disso, ele usa parâmetros físicos dependentes da temperatura, como DensidadeA densidade de massa é definida como a relação entre massa e volume. densidade, Condutividade térmicaA condutividade térmica (λ com a unidade W/(m-K)) descreve o transporte de energia - na forma de calor - por um corpo de massa como resultado de um gradiente de temperatura (veja a fig. 1). De acordo com a segunda lei da termodinâmica, o calor sempre flui na direção da temperatura mais baixa.condutividade térmica e a capacidade de calor dos materiais e produtos reagentes do site library. Os parâmetros de entrada adicionais incluem recipientes cuja espessura e material podem ser diferentes para cada superfície da geometria do reator e também incluem diferentes meios circundantes, por exemplo, ar na parte superior, água na lateral e solo na parte inferior. Os perfis de temperatura circundante também podem ser diferentes para diferentes superfícies de geometria.

O que você pode fazer com o Termica Neo

• Simule o comportamento de seus materiais em cada ponto dentro do contêiner
• Descubra onde e quando está a temperatura máxima ou a taxa de conversão máxima do reagente dentro do contêiner
• Determine a temperatura, a conversão e as concentrações para um determinado tempo e posição do reagente dentro do recipiente
• Prever seu grau de Cura (reações de reticulação)Traduzido literalmente, o termo "crosslinking" significa "rede cruzada". No contexto químico, ele é usado para reações em que as moléculas são unidas por meio da introdução de ligações covalentes e da formação de redes tridimensionais.cura, Reação de decomposiçãoUma reação de decomposição é uma reação induzida termicamente de um composto químico que forma produtos sólidos e/ou gasosos. decomposição e CristalizaçãoA cristalização é o processo físico de endurecimento durante a formação e o crescimento de cristais. Durante esse processo, o calor da cristalização é liberado.cristalização
• Determinar as condições de segurança térmica para produção e armazenamento

Visão geral dos recursos:

• Rápido e fácil de manusear: Interface de usuário semelhante ao software Kinetics Neo
• Os modelos cinéticos são extraídos diretamente do projeto Kinetics Neo (resultados para qualquer método, incluindo os baseados em modelos e os livres de modelos).
• Cálculo das seguintes propriedades em cada ponto do volume como uma função do tempo:
  • temperatura,
  • conversão,
  • taxa de conversão,
  • concentrações,
  • temperatura de Temperatura de transição do vidroA transição vítrea é uma das propriedades mais importantes dos materiais amorfos e semicristalinos, por exemplo, vidros inorgânicos, metais amorfos, polímeros, produtos farmacêuticos e ingredientes alimentícios etc., e descreve a região de temperatura em que as propriedades mecânicas dos materiais mudam de duras e quebradiças para mais macias, deformáveis ou emborrachadas.transição vítrea para reações de Cura (reações de reticulação)Traduzido literalmente, o termo "crosslinking" significa "rede cruzada". No contexto químico, ele é usado para reações em que as moléculas são unidas por meio da introdução de ligações covalentes e da formação de redes tridimensionais.cura ou reticulação
• Cálculo da temperatura de Reação de decomposiçãoUma reação de decomposição é uma reação induzida termicamente de um composto químico que forma produtos sólidos e/ou gasosos. decomposição autoacelerada (SADT) em vários materiais, contêineres e ambientes.
• Simulação de reações para um reator com recipiente, incluindo condições adiabáticas

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