مدل سازی یک راکتور لوله ای برای تولید پلیمر بهینه با کامسول

مدل سازی یک راکتور لوله ای برای تولید پلیمر بهینه با کامسول جریان آشفته ای که در این نوع راکتور رخ می دهد می تواند بر فرآیند ساخت از جمله سینتیک واکنش، کیفیت فیبر، تبدیل و بازده تأثیر بگذارد. با توسعه یک مدل راکتور که به طور کامل هم دینامیک سیال و هم واکنش های شیمیایی را در نظر می گیرد، می توانید طراحی راکتور را برای تولید پلیمر کارآمد و قابل اعتماد بهینه کنید.

فرآیند تولید پلی استر پلی استر نوعی پلیمر است که در دو دسته عمده کاربرد دارد:

منسوجات

بسته بندی

انجام پروژه کامسول مدل سازی راکتور لوله ای برای تولید پلیمر

در این دو دسته، پلی استر دارای طیف گسترده ای از کاربردها است، مانند لباس (لباس های تفریحی پلی استر، هر کسی؟)، رختخواب و اثاثه یا لوازم داخلی مبلمان و همچنین الیاف صنعتی، کمربند ایمنی، و تقویت کننده لاستیک خودرو.

حتی از پلی استر برای ساخت خانه استفاده شده است. در اواخر دهه 1960، خانه های Futuro از پلاستیک پلی استر تقویت شده توسط فایبرگلاس ساخته شدند. خانه‌ها شبیه بشقاب‌های پرنده از فیلم‌های علمی تخیلی کلاسیک (عمدا یا غیرعمد) بودند و ساخت و نگهداری آن‌ها آسان بود. اگرچه Futuro هرگز مورد توجه مصرف کنندگان قرار نگرفت (کمتر از 100 دستگاه ساخته شد)، استفاده از مصالح ساختمانی نوآورانه مطمئناً باعث شد.

مدل سازی یک راکتور لوله ای برای تولید پلیمر بهینه با کامسول

یکی از روش های تولید پلی استر از طریق فرآیند پلیمریزاسیون است. پلیمریزاسیون اغلب از طریق استفاده از راکتورهای لوله ای چند جت تسهیل می شود. طراحی یک راکتور لوله ای بستگی به استفاده مورد نظر از مواد پلی استر دارد و همچنین بر کیفیت محصول سنتز شده تأثیر می گذارد.
در راکتورهای لوله‌ای، اختلاط زمانی حاصل می‌شود که واکنش‌دهنده‌های جت‌های آشفته به یکدیگر برخورد کنند. تلاطم حاصل می تواند بر موارد زیر تأثیر بگذارد:

انجام پروژه کامسول سینتیک واکنش

کیفیت پیوند پلیمری

تبدیل

بازده

با تجزیه و تحلیل طراحی یک راکتور لوله‌ای چند جت با ماژول مهندسی واکنش شیمیایی، که افزونه‌ای به نرم‌افزار است، می‌توانیم از فرآیند پلیمریزاسیون بهینه برای تولید پلی استر اطمینان حاصل کنیم.

تجزیه و تحلیل یک راکتور لوله ای چند جت با مدل سازی فرآیند شیمیایی

انجام پروژه کامسول راکتور لوله ای مولتی جت شامل ورودی های محوری و پورت های شعاعی است که به ترتیب دو مونومر واکنش دهنده وارد آن می شوند. هندسه مدل برای راکتور در زیر نشان داده شده است.

واکنش شیمیایی که در طی فرآیند پلیمریزاسیون رخ می دهد، تراکم است و گونه های درگیر عبارتند از:

1- مونومر دیول

2- مونومر دی اسید

پ3- یوند پلی استر

4- کاتالیزور حلال

انجام پروژه comsol کمپلکس کردن آب

نرخ واکنش توسط قوانین عمل جرم و مدل مفهوم اتلاف گردابی (EDC) تعیین می شود. این مدل مدل واکنش آشفته شیمی اتلاف گردابی را با گنجاندن مکانیسم‌های شیمیایی جامع‌تر در جریان‌های آشفته گسترش می‌دهد. دو رابط در ماژول مهندسی واکنش شیمیایی برای محاسبه این عوامل پیاده سازی شده است:

1- رابط جریان واکنش، توربولنت انتقال جرم، واکنش‌ها و جریان سیال را شبیه‌سازی می‌کند

2- رابط انتقال حرارت در سیالات گرمای واکنش‌ها همراه با جریان واکنش را شبیه‌سازی می‌کند.

3- صرفه جویی در زمان و حافظه محاسباتی

انجام یک شبیه‌سازی گذرا از یک مدل راکتور سه بعدی که شامل جریان آشفته می‌شود، کار دشواری است – در واقع، ممکن است برای به دست آوردن هم‌گرایی صاف در فرآیند حل، به حدس‌های اولیه خوبی نیاز داشته باشید. یک راه حل مرحله ای راه حلی برای این مشکل ارائه می دهد. با حل مرحله ای، هر مرحله مطالعه از راه حل مرحله مطالعه قبلی به عنوان تخمین استفاده می کند. در این مورد، چهار مرحله مطالعه به شرح زیر است:

سرعت و فشار

سرعت؛ فشار؛ و توزیع غلظت، از جمله واکنش ها

دمای ایزوترمال، از جمله گرمای واکنش

همه متغیرها

علاوه بر این، تقارن بخش و مش اکسترود شده برای حفظ بیشتر منابع محاسباتی استفاده می شود. تقارن بخش باعث می شود که شما فقط 1/20 هندسه راکتور را مدل کنید. استفاده از یک مش اکسترود شده ساده باعث صرفه جویی در زمان و حافظه در مش بندی در مناطقی از مدل می شود که انتظار دارید مشخصات جریان یکنواخت باشد.

نتایج شبیه سازی

با شبیه‌سازی یک راکتور لوله‌ای چند جت، مهندسان می‌توانند بینشی در مورد اینکه چگونه طراحی یک راکتور بر فرآیند پلیمریزاسیون برای تولید پلی‌استر تأثیر می‌گذارد، به دست آورند. به عنوان مثال، سطوح ایزوسطحی برای خط پلیمری نشان می‌دهد که جریان‌های ورودی کجا مخلوط می‌شوند. می‌بینید که گرادیان‌های غلظت آزیموتال به سرعت با موقعیت محوری افزایش می‌یابد، که به این معنی است که جریان‌های ورودی به خوبی در 5 سانتی‌متر پایین راکتور مخلوط می‌شوند، که مکان بهینه‌ای برای انجام واکنش است.

شبیه سازی لنز پتزوال (Petzval Lens) کامسول

نتایج حاصل از مدل شیمیایی راکتور همچنین نشان می دهد که شیمی تراکم کل برای فرآیند گرماگیر است. از این، می‌توانید نتیجه‌گیری مهمی بگیرید: واکنش‌های گرماگیر به طور موثر جریان واکنش را خنک می‌کنند، که به این معنی است که راکتور را می‌توان به راحتی برای عملکرد ایمن و قابل اطمینان خنک نگه داشت.