Analiza CFD zjawisk przepływowych w hucie szkła.

Utworzenie cyfrowego bliźniaka

W tej analizie cały obiekt w Veauche odwzorowano w programie 3D. Odwzorowanie 3D obiektu daje cyfrowego bliźniaka. Aby analiza CFD była prawidłowa, odwzorowuje on wiernie wszystkie objętości powietrza, architekturę budynku oraz piece i maszyny IS.

Ponadto wyniki uwzględniają wiele zjawisk fizycznych, takich jak temperatury promieniowania przegród, ciąg termiczny wynikający z procesów wytwarzania, ciśnienie wiatru, położenie i cechy oporów przepływu powietrza oraz obecność urządzeń mechanicznych mieszających powietrze.

Utworzenie bardzo szczegółowego cyfrowego bliźniaka pozwala nam prowadzić obliczenia o dużej dokładności, a tym samym szybko wskazywać możliwe problemy cieplne. Analizując te wyniki w ujęciu całościowym lub miejscowym, możemy przewidzieć ewentualne problemy i opracować nowatorskie rozwiązania dopasowane do poszczególnych rozpoznanych trudności.

Opis maszyn IS

Maszyny IS to maszyny do formowania szkła. Na początku maszyna zasilana jest szkłem z przedbasenu kanałem rozdzielczym zwanym zasilaczem. Rolą zasilacza jest doprowadzenie szkła do rozdzielacza w temperaturze wymaganej przez maszynę formującą, przy jednoczesnym zapewnieniu jednorodności temperatury w całym przekroju szkła.

Ze względu na bardzo wysokie temperatury występujące w tych maszynach stanowią one zasadniczy punkt analizy, na równi z piecami. EOLIOS proponuje przeanalizować przepływy cieplno-powietrzne wokół tych maszyn, wobec wentylacji naturalnej zapewnianej szybami przepływowymi i wydzielania ciepła przez szkło. Maszyny te pozostają w kontakcie z operatorami, dlatego trzeba zachować czujność co do dotrzymania warunków pracy.

Główne uzyskane wyniki

W Symulacje CFD zespół EOLIOS skupił się na wentylacji naturalnej huty szkła oraz na temperaturach wewnątrz zakładu. Najpierw EOLIOS wykrył przegrzewanie się nadbudówki dachowej, z temperaturami rzędu 50 °C. Konieczne jest zatem, aby wyposażyć ją w żaluzje w części górnej, aby ograniczyć zastój gorącego powietrza.

Analiza ta pozwoliła również uwidocznić główny motor ruchu powietrza w kubaturze budynku. Wytwarzanie ciepła przez proces na poziomie pieca i maszyn IS ogrzewa masy powietrza, które zostają wówczas wprawione w ruch ciągiem termicznym (efekt kominowy) oraz wentylacją procesową.

Następnie analiza zajęła się przepływami cieplno-powietrznymi maszyn IS. W obecnym układzie budynku, przy braku otworów naturalnych, nie wydaje się on optymalny. Przeprowadzono również analizę rozchodzenia się zanieczyszczeń, aby sprawdzić, czy odprowadzanie dymów smarowych z maszyn IS odbywa się prawidłowo; uznano je za zgodne z normami bezpieczeństwa.

Zalety symulacji CFD dla hut szkła

Symulacja numeryczna otwiera nowe perspektywy przed biurami projektowymi. Pozwala przewidzieć wiele scenariuszy, a tym samym opanować wszystkie niespodzianki wynikające ze złych rozwiązań projektowych. W przypadku hut szkła modelowanie wielofizyczne pozwala ująć wszystkie zjawiska będące źródłem przepływów cieplno-powietrznych.

Dzięki serwerom obliczeniowym modele EOLIOS mogą być symulowane w całości z dużą dokładnością w krótkim czasie. Ponadto doświadczenie EOLIOS w ogólnych zagadnieniach przepływu powietrza pozwala naszemu zespołowi proponować rozwiązania nowatorskie i trafne w przypadku problemów z przegrzewaniem. Włączenie symulacji CFD w proces projektowania to skorzystanie z ekspertów w mechanice płynów, termice i symulacjach numerycznych, aby upewnić się, że w przyszłości nie wystąpi żaden problem.

Filmowe podsumowanie analizy

Nasze analizy inżynierskie CFD pozwoliły odwzorować przepływ ciepła i powietrza zachodzący w otoczeniu huty szkła. Obejmuje to ocenę temperatur i prędkości powietrza w poszczególnych strefach huty szkła, a także ciśnień, poziomu zanieczyszczenia oraz poziomu CO₂. Symulacje CFD posłużyły również do oceny jakości powietrza wewnątrz huty szkła oraz do oszacowania poziomu zanieczyszczeń wewnątrz i na zewnątrz. Pomaga to ustalić, czy instalacja wentylacyjna jest dostatecznie skuteczna, aby utrzymać dopuszczalny poziom zanieczyszczeń.

Ostatecznie EOLIOS wykonał projekt otworów Wentylacja naturalna w ramach rozbudowy i modernizacji zakładu.