CFD-Simulations
CFD模拟 元峻的产品开发 高性能窑炉解决方案

工业炉CFD模拟

创建以及优化窑炉系统

采用CFD模拟技术的精密熔炉解决方案——我们为高性能产品提供基于模型的工艺和设计优化。

这有以下几个优势:

  • 优化热处理的运行条件
  • 对生产炉的创新理念进行功能测试
  • 由元峻为您量身定制的生产设备的开发和展示

近年来,计算机辅助的计算方法变得越来越重要。元峻将最新的流动模拟方法与公司的综合技术和实用知识相结合。通过CFD模拟,我们开发出了非常高效的、现实的和故障安全的热处理以及最佳的窑炉设计。

凭借我们扎实的CFD流动模拟专业知识,我们可以为您提供量身定制的窑炉解决方案,以应对您所面临的挑战。让我们充分发挥您的工艺潜能!

模拟模型

元峻CFD模拟的优势

故障安全和广泛验证的模拟模型

为了达到我们的高标准,元峻工程团队始终执行以下迭代流程:

  • 首先根据设计创建模拟模型,并指定边界条件。
  • 使用合适的计算网格对模型进行网格划分并进行测试。
  • 检查结果的合理性和收敛性。
  • 将模拟结果与实际情况进行比较。为此,我们使用位于德国博文登元峻研发中心的测试设备和测试装置,该中心配备了最先进的测量技术。必要时,我们还会开发非常规的测试装置。
  • 将测试的测量结果与模拟结果进行严格比较。
  • 通过这种方式,我们不断改进我们的算法、边界条件和模型。
程序

窑炉系统的产品开发

用于重新设计和优化工业炉的CFD模拟

模拟原则上可用于重新设计产品和工艺,以及优化和进一步开发现有工厂。

通往新产品之路

在开发新产品构思时,产品规格具有决定性作用,因为它可以提前缩小可能的工艺变体范围。第一步,与相关领域的专家合作确定设计研究。这些研究为后续流程提供了初步见解。如果系统复杂,条件难以进入,可以在我们的内部研发中心开发测试装置。这有助于我们更准确地了解工艺流程,并得出模拟模型参数。经过验证的模型可以将设计研究的结果直接应用到最终产品设计中。

Entstehung Neues Produkt gb 890x480

使用CFD模拟优化现有的窑炉系统

如果要改变或优化现有产品的生产过程,首先要确定哪些变量需要优化。产品优化的质量在很大程度上取决于如何准确地再现现状和确定需要优化的变量。如果操作成功,下一步就可以使用CFD模拟进行虚拟优化。如果优化结果显示出所需的改进,就可以实施和实现必要的技术改造。

Optimierung Bestehendes Produkt Gb890x480
服务

定制和优化的工业炉

组合

  • 对工业炉或管道系统/配件中的流场进行详细预测
  • 对整个系统的压力损失进行有效计算
  • 对创新工艺理念或现有设备进行合理的流体力学和热学评估
  • 有针对性地优化流场,实现向产品的最佳热传递
  • 对流量或温度关键炉区进行精确的局部检测
  • 炉膛内化学反应的真实建模

能力

  • 40年的工业炉建造专业经验
  • 不断整合元峻专家的多年实践经验
  • 通过在我们的内部研发中心使用最先进的测量技术对CFD模拟结果进行比较,不断进一步开发模拟模型
  • 根据现场实际测量结果验证模拟结果
  • 在过去的CFD模拟基础上成功提高性能的优秀案例参考

优势

  • 提高效率:
    • 针对不同应用采用量身定制的窑炉技术
    • 优化介质消耗
    • 避免昂贵而复杂的初步试验
    • 为新开发项目提供快速可靠的设计定义
    • 快速的问题分析和具体的解决方案
    • 稳定的产品质量
    • 最大限度地提高产品产量
  • 更好地了解工艺
    • 更高的设备可用性
    • 更强的工艺控制
    • 提高产品质量

案例

快速冷却适用于冷却速度对后续微观结构和产品性能有重要影响的产品。快速高效的冷却要求相应的高气速和撞击流。

视频1显示了现有工厂中快速冷却工艺的流线。部分冷却介质流过产品,因此不会产生冷却效果。通过结构调整,这一问题得到了解决。

在产品上方进行的速度测量显示,模拟结果与测量系列结果之间存在密切联系。

粉末冶金烧结工艺中的快速冷却

产品上部的流速

视频:快速冷却过程中的流水线

Rotary Kiln 工艺传热建模

Rotary Kiln 工艺可以对流动产品进行均匀的热处理。必须使用数学模型来理解Rotary Kiln中的各个机制。热量通过壁面接触、对流和辐射传递到散装物料。散装物料的内部热量传递也受到物理特性和工艺参数(如速度或填充角)的影响。
采用最新的科学计算模型可以对停留时间和温度分布做出切合实际的说明,进而获得高质量的产品。

散装材料中的温度分布建模与模拟

正如模型所预测的那样,提高rotary drum的转速对散装物料的传热有积极影响。这里测试的物料系统显示出模拟和测量之间的高度相关性。因此,模拟可用于选择和优化最适合客户要求的Rotary Kiln工艺。

转速对散装材料平均温度的影响

Lift Bottom Kiln 中的流量分布

在一个用于生产陶瓷烧结件的Lift Bottom Kiln中,发现热量分布明显不均匀。模拟实验首先再现了窑炉的当前状态,并根据指定的工艺参数计算了流量。流线清楚地表明,有相当一部分产品的流量不足,落后于规定的加热速度(见图片)。通过模拟修改后的产品库存情况,流量受到了影响,从而提高了产品加热的效率。

更多了解

Geschwindigkeitsverteilung Hubbodenofen Lift Bottom Kiln再循环空气中的流速分布:堆垛装置上方和下方的流速明显高于产品区段之间的流速。
lifting platform furnace 再循环空气中的温度分布:由于不利的流量分布,浆料装置左侧部分的加热速度比右侧部分慢。
Durchstroemung Hbo Frischluftvorwaermung 气流通过 Lift Bottom Kiln
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