Materiały i inżynieria chemiczna

W przemyśle chemicznym i petrochemicznym bezpieczeństwo, optymalizacja procesów, zużycie energii, redukcja emisji i innowacje w zakresie projektowania nowych produktów skutkują w zaawansowanym rozwoju techniki i technologii. Rozwiązania i usługi inżynierskie firmy Ansys mogą być wykorzystywane razem z badaniami doświadczalnymi, testami i innymi narzędziami  stosowanymi do symulacji procesów. Zaletą stosowania rozwiązań firmy Ansys są szczegółowe i wysokiej jakości projektowanie oraz analiza działania urządzeń i przebiegających w procesów.

Produkcja szkła jest skomplikowana i wymaga dużych zasobów – dzięki czemu idealnie nadaje się do ciągłych usprawnień procesów wspieranych przez symulację numeryczną. Narzędzia do numerycznej symulacji firmy Ansys mogą pomóc producentom szkła modelować wiele procesów fizycznych, chemicznych i termicznych, które występują podczas produkcji i formowania szkła, umożliwiając znaczącą poprawę wydajności procesu, jakości produktu i ogólnych kosztów.

Ponieważ światowe zapotrzebowanie na produkty przemysłowe stale rośnie, nasiliły się również presje dotyczące ochrony środowiskowa. Aby zaspokoić zapotrzebowanie na energię, ekonomikę procesu i inne problemy, symulacja numeryczna z wykorzystaniem technologii Ansys staje się kluczowym narzędziem, które pomaga producentom metali w zrównoważeniu presji dotyczącej czasu wytwarzania, ceny produktów i ich jakości.

Górnictwo to branża, która jest w coraz większym stopniu ukierunkowana na zaawansowaną technologię, co daje inżynierom możliwość wprowadzania znaczących ulepszeń w określonych procesach i urządzeniach, a jednocześnie umożliwia stworzenie nowej generacji technologii wydobywczych.

W ciągu ostatnich kilku dekad polimery stały się ekonomicznym i elastycznym rozwiązaniem dla licznych zastosowań w inżynierii materiałowej i przemyśle chemicznym. Ze względu na ich niewielką masę, udarność i przetwarzalność w stosunkowo niskich temperaturach, części plastikowe i gumowe jesteśmy świadkami ogromnego wzrostu popytu na te produkty, pomimo rosnących cen ropy i konkurencji ze strony takich alternatyw, jak metale i szkło. Jednocześnie globalna konkurencja nadal wywiera presję na wielkość marży zysku i czasu wprowadzania produktu na rynek, zmuszając producentów do ciągłych innowacji w zakresie wydajności produktów i wydajności produkcji.

Projektanci, producenci i operatorzy aparatury procesowej są codziennie poddawani wyzwaniom związanym z jednostkowymi operacjami przenoszenia, mieszania, rozdzielania, wymiany ciepła, destylacji, spalania, reakcji chemicznych, przechowywania, pakowania i przedłużania żywotności prawie 70 000 produktów, które wytwarza przemysł chemiczny i przetwórczy. Wykorzystując duże ilości ciepła i energii do mechanicznego lub chemicznego przekształcania materiałów, branże te pomagają zaspokoić najbardziej podstawowe potrzeby żywnościowe, schronienia i zdrowia na świecie. Branża ta tworzy także produkty kluczowe dla komputerów, telekomunikacji i biotechnologii.

Przedsiębiorstwa wodociągowe i oczyszczania stoją przed poważnymi wyzwaniami, poszukując rozwiązań inżynieryjnych do gromadzenia, odprowadzania, magazynowania, transportu, uzdatniania, odprowadzania i dystrybucji wody w sposób bezpieczny i skuteczny. Organizacje są uzależnione od różnorodnych analiz fizycznych – w tym obliczeniowej mechanice płynów (CFD), prognoz dotyczących hydrauliki i transportu masy. Ma to na  celu modelowanie i weryfikację zachowania i przepływu wody w szerokim zakresie warunków procesowych.

W wyniku zachodzących reakcji chemicznych, w tym spalania wytwarzane jest ciepło, które to stanowi nieodłączny element wielu procesów. Poprawa procesów generowania ciepła wraz z powiązaną kontrolą emisji i wydajnością są nieustannymi wyzwaniami dla inżynierów zajmujących się spalaniem. Rozwiązania w dziedzinie obliczeniowej mechaniki płynów (CFD) firmy Ansys są stosowane w szerokim zakresie zastosowań, od turbin gazowych po spalanie gazu, paliw ciekłych, węgla, spalanie bezpłomieniowe i palniki o niskiej emisji NOx, do spalania tlenowego, kotłów do gazogeneratorów i spalania biomasy. Dzięki możliwościom modelowania zagadnień sprzężonych CFD z obliczeniam strukturalnymi, inżynierowie mają dostęp do ujednoliconego środowiska, w którym mogą analizować cały układu spalania – w tym naprężeń termicznych, wibracji i zmęczenia.

Wydajność i integralność strukturalną systemów gaz-ciecz można znacznie zwiększyć dzięki rozwiązaniom firmy Ansys. Inżynierowie ufają oprogramowaniu Ansys w dziedzinie mechaniki płynów. Wykorzystują je do modelowania systemów z lub bez wymiany ciepła i masy/reakcji chemicznych w szerokim zakresie zastosowań, w których transportuje się lub przetwarza płyny i gazy.

Wytwarzanie i przenoszenie ciepła odgrywa kluczową rolę w przemyśle przetwórczym i w inżynierii chemicznej. Inżynierowie chemicy, a także projektanci urządzeń są świadomi, że muszą zrozumieć i zarządzać każdą ilością dostępnego ciepła, aby zmaksymalizować wydajność swoich procesów. Przy aktualnej presji na efektywność energetyczną – i rosnącej presji na poprawę zyskowności w trudnej gospodarce – wytwarzanie i przesył ciepła zyskują coraz więcej uwagi w branżach przetwórczych.

Inżynierowie koncentrujący się na systemach pomiarowych i sterujących – zawierające zawory, przepływomierze, czujniki, filtry i pompy – stają przed szczególnymi wyzwaniami: mają za zadanie zapewnić doskonały poziom dokładności tych urządzeń podczas pracy w złożonymi systemach.

Postępy w metodach obliczeniowych spowodowały, że analizy oparta na nauce są stosowane w modelowaniu procesów mieszania. Uważane dziś za bardziej sztukę niż naukę, procesy mieszania są obecnie ważnym procesem jednostkowym w wielu branżach. Oprogramowanie Ansys może być stosowane jako zintegrowany komponent wspomaganego komputerowo procesu inżynieryjnego, wspomagające projektantów aparatury w celu zrozumienia, przewidywania i poprawy wydajności urządzeń mieszających w różnorodnych aplikacjach, w których ten proces mieszania zachodzi. W rezultacie prowadzi to do wzrostu jakości produktu i procesu, poprawienia wydajności urządzeń, zmniejszenia ilość odpadów i obniżenia kosztów operacyjnych, a także poprawienia ogólnej wydajność i jednorodności produktu.

Przepływy płynów w przyrodzie i przemyśle są to w głównej mierze przepływy wielofazowe. Dzięki ciągłym, znaczącym inwestycjom w rozwój zaawansowanych technologii – i koncentrując się na opracowaniu niezawodnego i solidnego fizycznego modelu – firma Ansys oferuje możliwość modelowania szerokiego zakresu przepływów wielofazowych aby pomóc naukowcom, inżynierom procesowym i projektantom aparatury przemysłowej w zwiększeniu wydajności złożonych układów wielofazowych. Firma Ansys zapewnia niezrównaną różnorodność możliwości modelowania tych systemów, które obejmują przenoszenie ciepła i masy z jednoczesną reakcją chemiczną w następujących układach: przepływy z swobodną powierzchnią, gaz-ciecz, gaz-ciało stałe, wrzenie, kawitacje, mokre pary, flashing, zawiesiny i materiały sypkie.

Przedsiębiorstwa przemysłu przetwórczego, w tym organizacje metalurgiczne i górnicze, dzięki innowacjom przyczyniają się do obniżenia zużycia energii, zrównoważonego rozwoju i rentowności przedsiębiorstw. Układy z materiałami sypkimi są obecne w wielu procesach obejmujących przemiany fizyczne i / lub chemiczne. Dlatego coraz ważniejsze staje się zrozumienie, w jaki sposób cząstki są wytwarzane i transportowane, a także w jaki sposób poruszają się i oddziaływują z otaczającymi płynami i urządzeniami.

Technologie rozdzielania, filtracji i destylacji są szeroko stosowane w przetwórstwie materiałowym, chemicznym i węglowodorowym oraz w branżach pokrewnych. W zależności od rodzaju i przeznaczenia ciągów procesowych, można rozważyć różne konstrukcje urządzeń i strategie procesowe. W procesie projektowania i optymalizacji wydajności urządzeń technologicznych stosowanych do separacji i zwiększenia niezawodności tych urządzeń, inżynierowie na całym świecie używają oprogramowania do symulacji firmy Ansys w separatorach gazu;  procesach rozdzielania gaz-ciało stałe, ciecz-ciało stałe i ciecz-ciecz; membran, etc.

Emisje i zanieczyszczenia pochodzące z procesów przemysłowych stanowią wyzwanie o dużym znaczeniu globalnym. Obecnie inżynierowie pracują nad innowacyjnymi sposobami ograniczania, wychwytywania i kontrolowania emisji wielu niepożądanych produktów ubocznych. Firmy z branży procesowej stoją przed wyzwaniem: zredukować wpływ na środowisko przy jednoczesnym stworzeniu lepszych produktów zużywających mniej energii. Tematy takie jak zielona inżynieria, czyste powietrze i woda, zrównoważone projektowanie i redukcja emisji dwutlenku węgla mają ogromny wpływ na środowisko naturalne – i są one podstawą inżynierii procesowej, ponieważ przyczyniają się do optymalizacji procesów i podejmowania decyzji inwestycyjnych.

Ponieważ stanowią one serce zakładu chemicznego,  reaktory są kluczowym elementem, w których powstają produkty o wysokiej jakości  w wyniku przemiany chemicznej. Priorytetem jest zapewnienie wysokiej wydajności reaktorów chemicznych. Inżynierowie mają wpływ na wydajność, selektywność, bezpieczeństwo, środowisko, jakość i czystość produktów powstających w reaktorze, a także na efektywność ekonomiczną zakładu i optymalne warunki pracy.