Ontwerp met meer zekerheid. Een praktijkvoorbeeld.
In veel industriële projecten stapelen de eisen zich snel op. Het ontwerp moet sterk en veilig zijn, vloeistof moet goed doorstromen, de installatie moet goed te maken zijn en natuurlijk is er altijd ook het budget. Dat leidt regelmatig tot iteraties (niet te verwarren met irritaties), vertraging en soms zelfs tot oplossingen die achteraf nét niet optimaal blijken te werken.
Hoe weeg je al deze belangen gelijktijdig af, zonder het ontwerpproces onnodig complex te maken? Met CFD-simulaties!
Ga voor veiligheid bij hoge temperaturen
Voor Equans werkten we aan een nieuw ontwerp van een koeltrommel. Equans is een wereldwijde speler op het gebied van technische oplossingen voor de energietransitie.
In deze trommel worden halffabricaten die later in beton worden verwerkt gekoeld van circa 1500 graden Celsius naar ongeveer 100 graden. Daarvoor is het natuurlijk belangrijk dat er genoeg snelheid is en dat het veilig en betrouwbaar is. Met de temperatuur van het product zit je zo dicht op de smelttemperatuur van staal (ca. 1600 °C) dat voldoende koeling heel belangrijk is om de sterkte van de trommel te kunnen garanderen en slijtage te beperken.
Meer zekerheid over stroming en prestaties
Voor de koeltrommel hebben wij het hele ontwerp gemaakt in samenwerking met onze opdrachtgever Equans op basis van de bestaande inrichting. “Daarvoor hebben we naast een volledige ontwerpbeoordeling ook een CFD–simulatie verricht. Zo zijn we zeker dat het water voldoende snelheid ontwikkelt en dat het stromingsprofiel de beoogde route volgt zonder verliezen, om zo een adequate koeling te kunnen garanderen”, legt Naseem Malik, Senior Stress Engineer, uit.
CFD staat voor Computational Fluid Dynamics en is een geavanceerde computersimulatie die de stroming van gassen en vloeistoffen analyseert.
Er zit een soort spiraal om de binnentrommel heen. “Het is eigenlijk een dubbele trommel met daarin een spiraal. Het koelwater gaat met ongeveer 20 °C de trommel in en verlaat de trommel bij ca. 40 °C. Door de stroming in de vorm van een waterspiraal om de trommel te laten gaan wordt ervoor gezorgd dat de trommel overal gelijkmatig gekoeld wordt over de omtrek van de trommel en er een constante stroming met voldoende snelheid om warmte afgifte langs de wand te bevorderen,” legt Naseem uit.
“De reden dat we destijds CFD-berekeningen hebben uitgevoerd, was dat we fabricagetechnisch kieren moesten aanbrengen bij die spiraal. We wilden zeker weten dat de stroming zich zou ontwikkelen zoals wij voor ogen hadden: dat deze netjes rondging en geleidelijk door de hele trommel heen zou stromen, en de stroming niet langs de kieren zich zou ontwikkelen en er daardoor een ongelijkmatig stroming zou kunnen ontstaan en daarmee onevenredige koeling,” licht Naseem toe.
Van ontwerpdetail naar productie
De resultaten voor de koeltrommel zijn gedeeld met onze opdrachtgever, waarna op basis van de ontwerpdetails is besloten het conceptontwerp verder uit te werken. Inmiddels is het ontwerp gefabriceerd en succesvol in productie en koelt deze beter dan het oorspronkelijke ontwerp!
Ook meer zekerheid ?
