بهینه‌سازی 60 درصدی شار حرارتی در راکتور آزمایشگاهی SYSTAG

بهینه‌سازی 60 درصدی شار حرارتی در راکتور آزمایشگاهی SYSTAG
شرکت SYSTAG  یک شرکت جهانی با سابقه طولانی از سال ۱۹۶۵ است که راه‌حل‌های اتوماسیون را برای صنایع شیمیایی و دارویی ارائه می‌دهد. این شرکت که شریک ترجیحی صنایع شیمیایی و دارویی از توسعه تا فناوری آزمایشی و کنترل فرآیند است، در سوئیس مستقر بوده و با درآمد قابل توجه و نقش حیاتی در صنعت، به ارائه راه‌حل‌های مفهومی برای بهینه‌سازی و ایمنی فرآیندها می‌پردازد. محصولات  SYSTAG، مانند سیستم رآکتور آزمایشگاهی FlexyCUBE، برای حفظ رقابت و پذیرش در بازار، نیازمند بهبود مستمر و عملکرد برتر هستند.

برش عمودی از میان میدان شار حرارتی (چپ) و از میان میدان دما (راست)

استفاده از شبیه‌سازی‌های انتقال حرارت برای آزمایش FlexyCUBE
شبیه‌سازی برای جمع‌آوری داده‌ها و درک رفتار کلی دستگاه، انجام شد. بر اساس نتایج، شرایط مرزی واقع‌بینانه‌ تعریف شده و در محاسبات انتقال حرارت اعمال شدند.

برشی از میدان شار حرارتی درون FlexyCUBE 

زمان تحویل نمونه اولیه دستگاه SYSTAG، ۷ هفته بود. مارتین ریتراث، رئیس نرم‌افزار، مهندسی و خدمات، توضیح می‌دهد: «با توجه به اینکه ما ۴ نمونه اولیه مجازی را با کمک شبیه‌سازی ساختیم، می‌توانیم بگوییم که ۲۸ هفته در زمان تحویل/تولید نمونه‌های اولیه، به علاوه تقریباً ۱۰،۰۰۰ فرانک سوئیس برای هزینه‌های تولید، صرفه‌جویی کرده‌ایم.» طرح نهایی در SYSTAG تولید و آزمایش شد، جایی که مهندسان تأیید تجربی بهینه‌سازی شار حرارتی را به دست آوردند. نمونه‌سازی مجازی زمان قابل توجهی را در توسعه برای آنها صرفه‌جویی کرد و عملکرد خط FlexyCUBE را بهبود بخشید.​​​​​​​

مهندسان SYSTAG با چالشی برای بهینه‌سازی یکی از محصولات شاخص خود یعنی سیستم راکتور آزمایشگاهی FlexyCUBE  مواجه بودند. FlexyCUBE یک راکتور آزمایشگاهی کنترل‌شده است که به مهندسان فرآیند کمک می‌کند تا تجزیه و تحلیل ریسک کیفی، بهینه‌سازی فرآیند موازی و آزمایش‌های طراحی را انجام دهند. هدف این شرکت، ارتقای دستگاه برای دستیابی به میدان‌های دمایی داخلی یکنواخت بود.
در گام اول، نیاز بود بینشی در مورد توزیع دما و شار حرارتی در مجموعه راکتور فعلی به دست آید. مدیریت SYSTAG به جای انجام اندازه‌گیری‌های وقت‌گیر و تهاجمی، تصمیم گرفتند از دوقلوی دیجیتال و شبیه‌سازی برای جمع‌آوری داده‌های لازم استفاده کنند. استفاده از شبیه‌سازی‌های عددی، روشی مقرون‌به‌صرفه و کارآمد را برای شروع پروژه فراهم کرد.
در مراحل آخر، بر اساس بینش‌های به‌دست‌آمده، نقاط انسداد برای جریان گرما شناسایی‌ و اصلاح شد. شبیه‌سازی‌ها برای آزمایش ساختار بهینه دستگاه، بدون نیاز به تولید تکرارهای طراحی میانی، به کار برده شدند.

راه‌اندازی آزمایشی FlexyCUBE​​​​​​​

مدل CAD از راکتور FlexyCUBE (چپ) و میدان شار حرارتی داخل دستگاه (راست)​​​​​​​

کاهش تغییرات شار حرارتی در دستگاه بیش از 60٪
پس از پردازش داده‌ها، اولین محاسبات برخی ناهمگونی‌ها را در میدان‌های دمایی در مخزن راکتور نشان داد. تیم SYSTAG تغییرات طراحی را اعمال کرد که مجددا با شبیه‌سازی آزمایش شدند. گام به گام، تکرار به تکرار، شار حرارتی و توزیع دما به طور رضایت‌بخشی همگن شده و تغییرات کلی شار حرارتی در دستگاه در مکان‌های اندازه‌گیری شده بیش از ۶۰٪ کاهش یافت. ​​​​​​​

اگر مایلید طرح خود را به صورت مجازی آزمایش کنید با ما در ارتباط باشید.

ادامه مطالعه