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CFD-Simulation eines gerührten Reaktors

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Numerische Strömungssimulation

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Beschreibung

Der Begriff CFD-Simulation (aus dem Englischen „Computational Fluid Dynamics“) bezeichnet im Allgemeinen eine rechnergestützte Simulation von Strömungen. Mittels CFD-Simulationen können gerührte Becken strömungsmechanisch analysiert, optimiert und auf gewünschte prozessrelevante Parameter untersucht werden. Dabei sind vor allem Qualität der Durchmischung, Homogenisierungsgrad, Ablagerungsgefahr von Feststoffen, Erkennung evtl. vorhandener Totzonen oder Kurzschlüsse von besonderem Interesse.

Gerührte Behälter stellen die häufigste Art der Reaktoren in der Wasser- und Abwasserbehandlung dar, z. B.: biologische Reaktoren zur vollständigen Entfernung biologischer Substrate im Abwasserbereich, Flockulationsbecken in Wasserbehandlung. Dabei kann die Form der Behälter von Anlage zu Anlage variieren (Rechteck-, Rundbecken, Umlaufkreisreaktoren, etc.).

Numerische Analyse (CFD Simulation):

  • Vollständige Beschreibung vom fluidmechanischen Verhalten des Reaktors.
  • Strömungsdarstellung:
  • Geschwindigkeits- und Vektorfeld auf mehreren Schnittebenen.
  • Strömungslinien des gesamten Strömungsfeldes in 3D
  • Quantitative Analyse in Diagrammform: durchschnittliche Geschwindigkeit, Geschwindigkeitsverteilung im Reaktor
  • TS Profil (Profil der Feststoffkonzentration)
  • Hydraulisches Mischverhalten:
  • Analyse der Verweilzeitverteilung (RTD)
  • Mean age (Interne Verweilzeit)

CFD Modell

  • 3-Dimensional
  • Stationäre Simulation von 2 Betriebspunkten
  • RANS-Analyse (Reynolds-Averaged Navier Stokes). Standardmodell für industrielle CFD-Simulationen.
  • Turbulent-Viskoses Regime

Benötigte Daten:

  • Datei mit 3D Geometrie des Reaktors (Maximales Flüssigkeitsvolumen:10.000 m³)
  • Rührwerke:
  • Anzahl der Rührwerke (Maximal mögliche Anzahl der Rührwerke: 6)
  • Durchmesser
  • Genaue Position
  • Pumprate oder Schub (ISO-21630)
  • Drehgeschwindigkeit (rpm)
  • Alle Zuflüsse mit Angabe der Volumenströme (Hauptzufluss, Rezirkulation, Rücklauf, etc.)
  • Feststoffkonzentration
  • Schlammvolumenindex SVI (wenn zutreffend)

Beispiel Simulation (hier runterladen)

 

 

 

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