SprayCalc
Projektname:
Entwicklung eines semianalytischen Berechnungswerkzeuges zur Charakterisierung des thermodynamischen und reaktionstechnischen Verhaltens von mittels Düsen injizierten Einsatzstoffen – SprayCalc
Bearbeiter:
Laufzeit:
02/2019-09/2021
Kooperationspartner:
Karlsruher Institut für Technologie, Institut für Technische Chemie (KIT-ITC)
Kurzbeschreibung:
Mithilfe von Sprays und Tropfenclustern werden wesentliche Bestandteile der verfahrenstechnischen Wertschöpfungskette realisiert. Herkömmliche CFD-Simulationen oder experimentelle Untersuchungen zur Auslegung derartiger Prozesse aber sind teuer und es können im Allgemeinen keine umfassenden Parameterstudien angefertigt werden, da der Aufwand insbesondere für KMU unverhältnismäßig hoch ist. An dieser Stelle knüpft mit dem geplanten „Spraycalc“-Programm ein neuartiges Auslegungswerkzeug an, welches auf Basis IT-ressourceneffizienter semianalytischer Berechnungsalgorithmen die ortsaufgelöste Freisetzung von Spraykomponenten sowie ggf. chemische Reaktionsprodukte berechnet. Auf Basis dieser vereinfachten Herangehensweise werden mit einer CPU derzeitig Rechenzeiten von unter 1 Sekunde und dennoch sehr aussagekräftige Ergebnisse erzielt. Die Grundhypothese des momentan bereits vorliegenden Modells lautet, dass ein Spray anhand einer Vielzahl skalierbarer Einzeltropfenbahnkurven beschreibbar ist, deren Interaktion durch effektive Widerstandbeiwerte und Schwarmeffekte berücksichtigt werden kann.
Das Modell beinhaltet die vier Hauptbestandteile örtliche Diskretisierung, die Aufstellung der Tropfentrajektorien, das Verdampfungsverhalten sowie nach Bedarf den chemischen Umsatz. Dabei wird eine Vielzahl von Eingangsparametern einbezogen. Als Resultat wird dem Benutzer ein leicht zu bedienendes und schnell rechnendes Hilfsmittel bereitgestellt, das auf eine Vielzahl von Anwendungsfällen zu übertragen ist und eine breite Palette von Eingangsgrößen berücksichtigt. Damit ist es für umfangreiche Parametervariationen und die Optimierung von Steuerungsprozessen prädestiniert. Für KMU ergeben sich daraus ein erhebliches Einsparpotential an Fremdleistungen in Verbindung mit Knowhow-Schutz bzw. entsprechende Zeitersparnis in der Fachabteilung sowie eine höhere Auslegungsgüte, da deutlich mehr Szenarien berücksichtigt werden können.