Skip navigation MENU

Multiphysics CFD-simulatie van Evaporative Cooler Reactor

Voor een producent van procesinstallaties voerde AKOS een complexe multiphysics simulatie uit voor een nieuw te bouwen reactor om de gasstroom in combinatie met vloeistofstroming, straling, thermische warmtehuishouding en mechanische sterkte te simuleren en analyseren. Vanwege de complexiteit van de simulatie en de daarvoor benodigde rekenkracht werd gebruik gemaakt van het High Performance Computing cluster van AKOS. 

Evaporative Cooler Reactor
De Evaporative Cooler moet instromend gas met een temperatuur van 1150 °C koelen tot 180 °C door middel van waterinjectie. Dit vindt plaats door acht geplaatste sproeikoppen in bovenkant van deze reactor.

De reactor is aan de binnenzijde voorzien van een refractory lining om te voorkomen dat de stalen reactorwand oververhit raakt. Eventuele waterdruppels die op deze refractory vallen hebben een desastreuze uitwerking, de refractory brokkelt lokaal af.

Positionering van sproeikoppen
De positionering van de sproeikoppen moet voorkomen dat de wand geraakt wordt door druppels. Anderzijds bepaalt de positionering van de sproeikoppens in hoge mate de efficiency van het proces.

De sproeikoppen steken relatief diep in de reactor en worden verhit door de gasstroom. Bij de positionering van de sproeikoppen moet voorkomen worden dat deze sproeikoppen voornamelijk aan een zijde heet worden en hierdoor krom trekken.

CFD-simulatie
AKOS werd gevraagd om een CFD-simulatie uit te voeren van de gasstoom in combinatie met de injectie van de waterdruppels uit de sproeikoppen. Met multiphysics simulatie in ANSYS CFX in combinatie met ANSYS Mechanical zijn al deze aspecten onderzocht.

De druppels worden gesimuleerd met de Particle Tracking methode. De verplaatsing van de druppels, het verdampingsproces en de warmteonttrekking vanuit de gasstroom tot aan volledige verdamping werden berekend.

Mechanisch verantwoord design
Bij deze simulatie is een stralingsmodel geïntegreerd. De warmtestraling vanuit de hete reactorwanden wordt betrokken in de thermische balans van de gehele reactor. Ook de bepaling van de uiteindelijke reactorwandtemperatuur is van belang om te komen tot een mechanisch verantwoord design.

Complexe berekening met HPC cluster
De combinatie van de meerfase gas/vloeistof-stroming, straling en de thermische warmtehuishouding en de uiteindelijke invloed op de mechanische sterkte maakt dit tot een vrij unieke simulatie, mogelijk door de toepassing van ANSYS Multiphysics. De complexiteit van de analyse vereist een zeer krachtige computer en is daarom uitgevoerd op het High Performance Computing cluster van AKOS.

Meer informatie over onze afdeling Analyse en Simulatie vindt u hier. 

Over AKOS
AKOS is een advies- en ingenieursbureau opgericht in 1969. Al meer dan 50 jaar helpen wij industriële bedrijven bij hun ontwikkeling op het gebied van mens, productie en technologie. Dit doen wij met onze diensten Development & Engineering, Detachering & Support, Projectmanagement, Recruitment en Consultancy.

Meer weten over de flexibele inzet van AKOS en onze dienstverlening? Neem contact met ons op via het contactformulier of bel ons.

Referenties