Do modelo cinético ao aplicativo do mundo real: Como o NETZSCH Termica Neo simula reações térmicas

Introdução: Quando as curvas se tornam realidade

Todo processo térmico conta uma história de energia, reatividade ou transformação. Até agora, essa história tem sido transmitida por meio de curvas unidimensionais: taxa de reação versus tempo, conversão versus temperatura. Mas e se você pudesse ver como essas reações se desenvolvem dentro do seu material em três dimensões?

Com o NETZSCH Termica Neoessa visão se torna realidade. Ele preenche a lacuna entre a cinética experimental e as aplicações do mundo real, transformando os dados medidos em campos térmicos dinâmicos que podem ser explorados, analisados e otimizados.

O Termica Neo é um programa de software projetado para a simulação do comportamento térmico e da segurança térmica em reações químicas 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 em sólidos ou líquidos. Ele opera em volumes com tamanho característico que varia de centímetros a metros. As principais aplicações do Termica Neo envolvem materiais caracterizados com potencial térmico elevado, em conjunto com reações como Cura (reações de reticulação)Traduzido literalmente, o termo "crosslinking" significa "rede cruzada". No contexto químico, ele é usado para reações nas quais as moléculas são unidas por meio da introdução de ligações covalentes e da formação de redes tridimensionais.cura, reticulação, SinterizaçãoA sinterização é um processo de produção para formar um corpo mecanicamente forte a partir de um pó cerâmico ou metálico. sinterização, 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 de polímeros.

simulação de campo de temperatura em 3D com pontos de acesso coloridos e zonas de conversão ilustrando o comportamento térmico em materiais reativos. — Figura: simulação em 3D de campos de temperatura - seção transversal colorida mostrando pontos de acesso locais e zonas de conversão.

Por que a análise 1D não é suficiente

Em classic medições de DSC, DIL, Calorimetria de taxa acelerada (ARC)O método que descreve os procedimentos de teste isotérmico e adiabático usados para detectar reações de decomposição termicamente exotérmicas.ARC^® ou TGA, observamos reações em uma determinada temperatura. Vemos uma curva que oculta o tamanho da amostra, a forma e a história local. No entanto, em aplicações do mundo real, a temperatura, a produção de calor e as frentes de reação nunca se comportam de maneira uniforme:

Pontos quentes se formam no núcleo, enquanto a superfície esfria mais rapidamente.
As taxas de reação variam de acordo com a geometria, a transferência de calor e as propriedades do material.
Os efeitos de difusão e _Tg alteram a cinética à medida que a Cura (reações de reticulação)Traduzido literalmente, o termo "crosslinking" significa "rede cruzada". No contexto químico, ele é usado para reações nas quais as moléculas são unidas por meio da introdução de ligações covalentes e da formação de redes tridimensionais.cura ou a Reação de decomposiçãoUma reação de decomposição é uma reação induzida termicamente de um composto químico que forma produtos sólidos e/ou gasosos. decomposição progride.

Esses são os efeitos que determinam a qualidade, a segurança e o desempenho do produto; no entanto, até agora, eles eram invisíveis. É nesse ponto que o software NETZSCH Termica Neo entra em ação.

interface de configuração de geometria 3D para o NETZSCH Termica Neo, apresentando formas personalizáveis e propriedades de contêineres para análise térmica. — Figura: Interface de configuração de geometria com formas selecionáveis (placa / cilindro / esfera / corpo rotacional).

Apresentando o Termica Neo: o software de simulação para análise térmica

Termica Neo amplia o poder da análise térmica dos dados para a simulação. Ele importa diretamente modelos cinéticos do software NETZSCH Kinetics Neo Software, sejam eles livres de modelos ou baseados em modelos, de etapa única ou de várias etapas, autocatalíticos ou controlados por difusão.

Depois que os dados cinéticos forem carregados, você poderá definir adicionalmente:

Propriedades do material (capacidade de calor específica, 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)
Recipiente e ambiente (material, espessura, emissividade, convecção)
Programas de temperatura:IsotérmicoOs testes com temperatura controlada e constante são chamados de isotérmicos.isotérmico, dinâmico, IsotérmicoOs testes com temperatura controlada e constante são chamados de isotérmicos.isotérmico escalonado, modulado ou controlado externamente.

O resultado é um laboratório virtual, onde o comportamento reativo complexo pode ser simulado em geometrias 2D ou 3D, como placas, cilindros, esferas ou corpos rotacionais.

De dados a campos dinâmicos

Uma vez iniciado, o Termica Neo calcula as distribuições de temperatura, conversão, taxa de conversão e concentração em todo o volume da amostra, e não apenas ao longo do tempo.

As visualizações interativas em 2D e 3D permitem que você gire, corte e amplie o processo. Os pontos quentes tornam-se visíveis. As frentes de reação se movem diante de seus olhos. Os resultados podem ser exportados como mapas de calor, renderizações 3D ou animações AVI para fins de relatório e comunicação.

visuais de simulação térmica em 3D mostrando padrões de distribuição de temperatura, destacando pontos de acesso para análise de reação química com o NETZSCH Termica Neo. — Figura: Sequência de mapas de calor de temperatura e conversão mostrando a propagação da frente através de uma placa.

Impacto em P&D e no setor

Com o software NETZSCH Termica Neo, a curva de medição se torna uma ferramenta de simulação preditiva:

Preveja a homogeneidade da reação durante a Reação de decomposiçãoUma reação de decomposição é uma reação induzida termicamente de um composto químico que forma produtos sólidos e/ou gasosos. decomposição, a Cura (reações de reticulação)Traduzido literalmente, o termo "crosslinking" significa "rede cruzada". No contexto químico, ele é usado para reações nas quais as moléculas são unidas por meio da introdução de ligações covalentes e da formação de redes tridimensionais.cura ou a SinterizaçãoA sinterização é um processo de produção para formar um corpo mecanicamente forte a partir de um pó cerâmico ou metálico. sinterização.
Antecipe gradientes de temperatura que possam causar 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 ou reação incompleta.
Otimizar os tempos de ciclo e as margens de segurança antes de realizar um único teste em escala large.

Essa abordagem é mais rápida, mais segura e muito mais perspicaz do que a tradicional "tentativa e erro"

Imagine poder validar seu comportamento de Cura (reações de reticulação)Traduzido literalmente, o termo "crosslinking" significa "rede cruzada". No contexto químico, ele é usado para reações nas quais as moléculas são unidas por meio da introdução de ligações covalentes e da formação de redes tridimensionais.cura, SinterizaçãoA sinterização é um processo de produção para formar um corpo mecanicamente forte a partir de um pó cerâmico ou metálico. sinterização ou Reação de decomposiçãoUma reação de decomposição é uma reação induzida termicamente de um composto químico que forma produtos sólidos e/ou gasosos. decomposição com o apertar de um botão. É isso que o software NETZSCH Termica Neo oferece.

Faça o download do novo folheto para saber mais:

Folheto do Termica Neo

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 nas quais 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

Sobre esta série de blogs

Este artigo é o primeiro artigo de nossa série de cinco partes no blog: "The New Dimension of Thermal Analysis with NETZSCH Termica Neo: Software for the Thermal Simulation of Chemical Reactions on an Industrial Scale" (A nova dimensão da análise térmica com o Termica Neo: software para a simulação térmica de reações químicas em escala industrial).

Nas próximas postagens, vamos nos aprofundar em:

Aumento de escala e segurança: Como o Termica Neo ajuda a Identify condições críticas, como a 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 auto-acelerada (SADT), cenários adiabáticos ou limitações do fator Φ.
Cura de polímeros, 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 de termoplásticos e SinterizaçãoA sinterização é um processo de produção para formar um corpo mecanicamente forte a partir de um pó cerâmico ou metálico. sinterização de cerâmicas: Exemplos reais do setor demonstram como a simulação fornece informações que não podem ser obtidas somente por meio de medições.

Fique ligado! Cada artigo é independente, mas juntos eles revelam como o Termica Neo transforma a análise térmica da coleta de dados em verdadeira inteligência térmica.

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