In der Chemietechnik, der Pharmaindustrie, der Biotechnologie oder der Energietechnik sind Behälter und Apparate wichtige Elemente der Verfahrenstechnik. Sie haben erheblichen Einfluss auf die Energieeffizienz und die Qualität des Gesamtprozesses. Daher liegen in ihrem Inneren erhebliche Einsparungspotenziale verborgen. Die Optimierung von Strömungen und thermischen Prozessen mit Hilfe der Strömungssimulation spart Energie, sichert die Prozessqualität und reduziert den Wartungsaufwand. Ob Neuentwicklung oder Sanierung: bei Lagerbehältern (Wärmespeicher), Druckbehältern, Tankanlagen oder bei Sonderbehältern wie Reaktoren, Rührkessel, Mischer, Dampfkessel und Brenner zahlt sich eine fluiosystem Optimierung in jedem Falle aus.
Höhere Effizienz durch reduzierte Druckverluste
Bessere Prozesse beim Filtern, Mischen, Reagieren oder Verbrennen
Schnellere Be- und Entladung
Energieeinsparung beim Erwärmen oder Kühlen
Geringerer Wartungsaufwand durch Vermeidung von Ablagerungen oder ungleichmäßige Belastung
Einsparung aufwändiger Mess- und Testverfahren
Wirbel an Einströmeinrichtungen, ungleichmäßige Durchströmung, Temperaturabfälle an Wänden oder Totzonen in Ecken stören die Verfahrensprozesse und mindern die Leistung erheblich: Kühl- oder Erwärmungsenergie gehen verloren, die Prozesstechnik wird ungleichmäßig belastet und kann nicht effizient arbeiten, die Verweildauer des Mediums im Behälter ist unterschiedlich und führt zu einem ungleichmäßigen Prozessergebnis, Ablagerungen bilden sich und schädigen Behälter und Prozesstechnik.
Mit Simulation und Strömungs-Knowhow lassen sich konstruktive Lösung finden, die die Strömungen im Behälter auf die Leistungsanforderungen hin optimieren. Und das bereits in der Entwicklungsphase.
Besonders effektiv ist die Strömungsoptimierung von
Gesamtgeometrie
Ein- und Auslässen
Anströmung von Diffusoren, Filtern, Brennern o.ä.
Strömungsführung durch integriertes Reaktormaterial, Wärmetauscher o.ä.
Temperatur Verhalten und Übergänge
Verweilzeiten verschiedener Medien oder Partikelgrößen
Die CFD-Strömungssimulation macht physikalische Prozesse im Innern von Behältern sichtbar, die sonst nicht messbar sind, wie zum Beispiel in einem Erdgasseparator. In der sogenannten Knock Out Drum (KOD) werden aus dem eingeleiteten Erdgas-Gemisch Flüssigkeitströpfchen vom Gas separiert und am Behälterboden gesammelt. Für eine effiziente Separation darf der einfließenden Gasgemisch-Strom das Flüssigkeitsbett nicht beeinträchtigen. Die Zweiphasenanalyse zeigt allerdings, dass in diesem Falle die Flüssigkeit am Behälterboden durch den Gasstrom zur Seite und sogar in Richtung Auslass geblasen wird. Mit konstruktiven Änderungen an der Einlassvorrichtung lässt sich die einfließende Strömung so führen, dass sie das Flüssigkeitsbett nicht beeinflusst.
Dasselbe Prinzip gilt auch in Reaktoren, bei denen die Reaktivität des Molekularbetts von einer gleichmäßigen Einlassströmung und einer homogenen Strömung im Behälter abhängt. Die folgenden Analysen zeigen die starke Einströmung (rot) in einen Reaktorbehälter und deren Auswirkung auf die Oberfläche des Molekularbettes (blau).
Der wirtschaftliche Betrieb von Wärmespeichern setzt einen höchst effizienten Umgang mit der zu speichernden Wärmeenergie voraus. Bereits minimale Temperatur-Verluste, während der Übertragungs- und Speicherprozesse senken die Rentabilität der Speicher erheblich.
Gute Wärmespeicher erreichen ein hohes gleichbleibendes Temperaturniveau. Dies gelingt, indem im Speicher eine möglichst scharfe Grenze zwischen warmem und kaltem Wasser gewährleistet und die Mischzone möglichst geringgehalten wird. Eine wichtige Rolle spielt hier ein optimierter Be- und Entladevorgang. Nur eine gleichmäßig und rotationssymmetrische Warmwasserzufuhr, verhindert eine Durchmischung der Wasserschichten. Das virtuelle Testen verschiedener Zufuhrsysteme und anderer konstruktiver Maßnahmen helfen den Beladungsprozess in kürzester Zeit zu optimieren.
Die Möglichkeiten zur Verbesserung von Prozessleistung und Effizienz in Behältern, Tanks oder Öfen sind vielfältig. Einfache geometrische Veränderungen, wie Abrunden von Ecken, Versetzen von Krümmungen, Einsetzen zusätzlicher Leitwände oder Lochbleche können viel bewirken. Allerdings ist es empirisch im Allgemeinen nicht vorauszusagen, ob die geplante Konstruktion das Strömungs- und Temperaturverhalten wie gewünscht beeinflusst. Durch Strömungssimulation lassen sich verschiedene Geometrievarianten durchprüfen und eine Konstruktion finden, die eine gleichmäßige Durchströmung von beispielsweise Filtern, Wärmetauscher oder Brenner gewährleistet und dabei Druckverluste reduziert.
Hochwertige Simulationssoftware und umfangreiches Strömungswissen helfen dabei diesen virtuellen Entwicklungsprozess schnell und kostengünstig durchzuführen und aufwändige Messverfahren zu sparen.
fluiosystem holt das Beste aus Behältern, Tanks und Öfen heraus und überzeugt durch Planungs- und Investitionssicherheit bei Großprojekten.
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