VisiMix - Simulación de mezcla para los ingenieros químicos, ingenieros de proceso, y los químicos
VisiMix - Simulación de mezcla para los ingenieros químicos, ingenieros de proceso, y los químicos

http://www.visimix.com/


VisiMix
VisiMix es un programa utilizado por los ingenieros químicos e ingenieros de procesos, para la simulación de una mezcla determinada. VisiMix presenta un entorno amigable con el usuario por lo que su manejo es sencillo. En los ultimos años ha sido implementado en las principales compañías del mundo.
Este programa se lo utiliza para:
  • Universidades y cursos de formación: como una herramienta educativa para la ilustración y análisis de la influencia de todo el diseño principal y los parámetros del proceso de mezcla en la eficiencia y la ampliación.
  • Para los usuarios comerciales VisiMix:como una versión de prueba que muestra las aplicaciones de procesos universales y las ventajas de los programas de VisiMix como una herramienta de ingeniería.
ANTECEDENTES

VISIMIX es una solución de software única que permite la simulación mejorada de todos los procesos de mezcla. Sus fundadores son dos reconocidos expertos en el campo, el profesor Leonid Braginsky y el Dr. Yuri Kokotov, quienes se percataron de la necesidad existente en el mercado de contar con una manera para poder tener una idea previa sobre la forma en que los diferentes tipos de mezcla actuarían en condiciones específicas, decidiendo desarrollar una herramienta computacional de mezcla para los ingenieros químicos.
El desarrolló del software VisiMix, se baso en resultados científicos avanzados, conocimientos técnicos y reales de las mezclas que se habían acumulado durante 30 años, presentandose en forma de modelos matemáticos.
Los modelos de cálculo aplicados por VisiMix se utilizaron desde 1976 como base para el estándar nacional de la URSS en el diseño de equipos de mezcla. Miles de tanques de mezcla y reactores han sido diseñados y fabricados sobre la base de estos modelos.
VisiMix proporciona a los ingenieros químicos y de procesos la capacidad de realizar cálculos técnicos, basados ​​en los resultados de las investigaciones más recientes y en la modelación matemática de procesos de mezcla.
Descripción del Programa

VisiMix Ltd. ha creado el primer software PC para cálculos técnicos, análisis, mejoramiento, ampliación de escala y el desarrollo de procesos de mezcla y equipos basados ​​en la simulación matemática. El producto permite a los ingenieros químicos y de procesos visualizar los procesos de mezcla y calcular sus parámetros más importantes para los sistemas individuales y de 2 fases, el consumo de energía, las tasas de circulación, las concentraciones locales de solutos y partículas en suspensión, el tamaño de gota, las concentraciones de los reactivos en los reactores químicos , etc.
El producto presenta datos sobre las características reales de dinámicas de equipos de mezcla, así como una amplia gama de información sobre las velocidades de flujo locales, las intensidades de turbulencia, de micro-mezcla, etc; necesarios para la modelación matemática de las operaciones de las diferentes unidades. De entrada VisiMix consiste en datos de fácil acceso en los equipos de mezcla y las propiedades de los medios de comunicación.
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Programas VisiMix se basan en modelos matemáticos y métodos de cálculos que se han desarrollado como resultado de estas investigaciones. El desarrollo de estos métodos incluyen las etapas siguientes:
General de descripción teórica del fenómeno de mezcla (distribución de la velocidad, la transferencia de calor, transferencia de masa, etc) sobre la base de las ecuaciones fundamentales de la dinámica del flujo, transferencia de calor y masa y los métodos modernos de simulación matemática y la solución numérica;
- La simplificación del sistema general de las ecuaciones en correspondencia con las características específicas de la geometría, patrón de flujo, la turbulencia y la transferencia de calor y masa en el equipo de mezcla de tipos de industriales;
- Intencionales investigaciones experimentales y la definición de la función empírica y constantes que son necesarias para el cierre de sistemas de ecuaciones (factores de resistencia, las escalas de características, las longitudes de mezcla, etc) y que prestan su aplicabilidad para los tanques y los impulsores de todos los principales tipos y diseños industriales;
- El desarrollo de modelos físicos y matemáticos y la investigación experimental sobre algunos fenómenos físicos en el equipo de mezcla (pick-up de la ruptura de sólidos, y la coalescencia de las gotas, la disolución, de corte alrededor de álabes de las turbinas, etc);
Bienvenido a VisiMix SV - Versión Especial - Gratis

VisiMix SV es una versión especial del programa de VisiMix turbulento, permite todas las funciones principales de la VisiMix turbulento comercial. Esta versión educativa se limita a dos tipos de impulsores (de la gama completa en la versión comercial) - Disco (Rushton) de la turbina y la hélice.

Aplicaciones del programa:

• Para las universidades y cursos de formación -

como una herramienta educativa para la ilustración y análisis de la influencia de todo el diseño principal y los parámetros del proceso de mezcla en la eficiencia y la ampliación.

• Para los usuarios comerciales VisiMix -

como una versión de prueba que muestra las aplicaciones de procesos universales y las ventajas de los programas de VisiMix como una herramienta de ingeniería.

Más información:

Ejemplo turbulento SV

Ejemplo Película (MMP)


Simulación de la transferencia de calor en la mezcla y agitado

Los tanques con VisiMix ®

Solutia Inc.

Resumen
VisiMix ® es una herramienta de modelado de ingeniería que simula la transferencia de la mezcla y el calor en tanques agitados. Solutia ha estado utilizando VisiMix ® en el desarrollo de productos y procesos para evaluar la capacidad de transferencia de mezcla y el calor de un reactor piloto para un producto de nueva resina, el diseño de la planta piloto de configuración de la agitación de un nuevo proceso, para ampliar un reactor de laboratorio a una embarcación de práctico, para que coincida con la distribución del tamaño de partícula del producto final y de bajar de planta a planta piloto para el diseño de ensayos en planta piloto. Los autores compartirán ejemplos de su experiencia en el uso VisiMix ® en el proceso de desarrollo, escalado y las actividades de la escala hacia abajo.

AIChE reunión anual de 1999

Conferencia tópico sobre el Desarrollo de la Investigación y Proceso de Fabricación

Industrial de mezcla y elevar los

03 de noviembre 1999
Para los químicos e ingenieros que trabajan en un laboratorio o planta piloto de medio ambiente, la mezcla sigue siendo más bien un arte negro. Proceso de los grupos de diseño de ingeniería se puede confiar en la experiencia de proveedores y la experimentación, sobre todo cuando se trata de dimensionar y especificar equipos para aplicaciones específicas. El análisis dimensional es de uso común y muy bien considerado en el cálculo de agitador mecánico noches requireme, la intensidad de mezcla y otros parámetros:
Po = f [Re, el Padre, T / D, W / D, H / D, ...]
Po = Potencia Número = P / (r N 3 D 5)
Re = número de Reynolds = (r ND 2) / m
Fr = Número de Froude = (N 2 D) / g
Pero estas herramientas son por lo general sólo se aplica cuando un proyecto se ha realizado la fase de diseño. Además, el análisis dimensional es dependiente de similitud geométrica, que es difícil de lograr en la ampliación de arriba y abajo de la planta piloto a escala de producción y casi imposible o de escala de laboratorio.
Escala laboratorio y planta piloto para arriba, cuando se trata de la mezcla y agitación, a menudo se basan en una combinación de experiencia y de ensayo y error. El tiempo y el esfuerzo empleados en la escala de proceso se puede extender de manera significativa tratando de "ajustar" las propiedades del producto o rendimiento de los procesos con los parámetros de mezcla.Con demasiada frecuencia, las propiedades o rendimiento que se buscan son dependientes de microescala características de la mezcla, que no son fáciles de abordar mediante el análisis dimensional.
Líquido de mezcla implica tres procesos interdependientes: el flujo a granel, la turbulencia, y la difusión molecular. La turbulencia juega un papel clave en muchas aplicaciones de mezcla, pero la medición de la turbulencia es difícil y requiere un equipo especializado que no suelen estar disponibles para los laboratorios industriales y plantas piloto. En consecuencia, con frecuencia se pasa por alto o ya sea simplificado para un concepto fácilmente comprendido, tales como velocidad del agitador punta.
La turbulencia se compone de remolinos que varían en tamaño desde un máximo, L máx, dependiendo de la escala del equipo a un mínimo, L 0 , Que depende principalmente de la entrada de energía por unidad de masa y la viscosidad cinemática.
L 0 = [(3 m V) / (P r 2)]0,25
Esto se llama la longitud de Kolmogorov. Esfuerzo cortante turbulento, t, se relaciona con la "longitud de mezcla" de estos remolinos, como es la velocidad de cizallamiento, g.
L 0 = (n) 0,5 / g
t r = [(PL 0) / (r V)] 2/3 = g m
g = (n e) 0,25 / L 0 = (e / n) 0,25 = [P / (m V)] .25
n donde es la viscosidad cinemática y e es la tasa de disipación de energía turbulenta, o la potencia por unidad de masa. Volveremos a la cuestión de la tasa de corte más adelante en este documento.Comprender el impacto de la mezcla turbulenta en los procesos y ser capaces de utilizar fácilmente en la escala hasta podría resultar en ahorros significativos para la industria, tanto en coste como en el proceso de desarrollo y tiempo de comercialización de nuevos productos.
A finales de 1996 nos dimos cuenta de una herramienta de ingeniería de software llamado VisiMix ®desarrollado y comercializado por un grupo de antiguos científicos rusos e ingenieros que trabajan actualmente en Jerusalén, Israel. Se obtuvo una copia de este software y lo han utilizado con frecuencia para hacer frente a aplicaciones de mezcla dentro de Solutia. Nosotros, y otros usuarios, han encontrado que es útil en la escala y de bajar de los productos nuevos y existentes y los procesos.
Como su nombre indica, VisiMix ® es una herramienta altamente interactiva con gráfica y visual complementa. También es muy fácil de usar. Aunque se desarrolló para mezclar en tanques agitados verticales y autónomos y completa en este ámbito, los principios se puede extender a otras geometrías y situaciones, tales como tanques horizontales y la bomba de arounds, con la asistencia del personal de VisiMix ®.
El uso de CFD (dinámica de fluidos computacional) se está expandiendo en la industria, y la mezcla de agitación y las aplicaciones han sido un objetivo primordial para este programa por la mayoría de los vendedores. Mientras VisiMix ® no emplea el mismo nivel de sofisticación matemática como CFD, que no requiere el mismo nivel de experiencia para formular un problema.CFD es útil para evaluar los patrones de flujo en la geometría complicada o cuando la masa multifásicos complejos y / o transferencia de calor se están produciendo y los fenómenos tienen una descripción matemática adecuada. Para la mayoría de problemas que involucran tanques agitados, VisiMix ® puede proporcionar información útil, a menudo suficiente para tomar decisiones en cuestión de minutos o unas pocas horas.
Menús con imágenes de los tanques comúnmente empleados comerciales, chaquetas, pantallas y agitadores se utilizan para simplificar la configuración. El diseño del eje y clasificación también son posibles con el aporte de las dimensiones del eje y la metalurgia.
Los menús le permiten seleccionar los parámetros que se desea simular, y éstos incluyen:
- Distribución de la velocidad tangencial Transferencia de calor- Poder Del eje de diseño- Flujo de circulación axial- Macro escala de la difusión de Foucault- La turbulencia de escala micro- Monofásico mezclando y mezclando tiempo- Reacción de fase única- Recogida de sólidos- Axial y radial sólidos distribución- Deja romper y coalescencia- Masa de transferencia en los sistemas de sólido-líquido y gas-líquido-
VisiMix ® puede ser una herramienta valiosa en la agitación escala ascendente o descendente, especialmente cuando el proceso consiste en laboratorio, planta piloto y los vasos de producción a escala.
VisiMix modelización ® se puede emplear en cualquier etapa de la escala hacia abajo o ampliar. Además, se puede utilizar desde el inicio de la introducción de nuevos productos o proceso de localización de averías y modificaciones en la escala mismo equipo.
Una pregunta común para los ingenieros es lo bien que un nuevo producto o proceso llevará a cabo en los equipos existentes a escala de producción, ya que dicho equipo es caro y no es fácil de modificar o sustituir. VisiMix ® puede utilizarse para identificar los parámetros críticos de mezclado y predecir el rendimiento en planta piloto y equipos de proceso basado en los resultados de laboratorio.
Hemos utilizado ® VisiMix de esta manera para reducir las incrustaciones en la escala de abajo a los equipos de planta piloto y la ampliación de tamaño de gota de líquido de suspensión para mantener el rendimiento del producto.
Para sistemas líquido-líquido VisiMix ® utiliza correlaciones basada en la integración de la siguiente ecuación sobre el tanque olumen v:
dD m / dt = D m [Integral (N c - N br) dV] / (3 Z)
V T
donde D m = media de tamaño de gota
N c = frecuencia media de coalescencia
N br = frecuencia media de la desintegración de caída
N cy br N depende de la frecuencia de pulsación turbulenta de la escala ll cy br y el pr obabilidad de las gotas de estar en una zona de la escala ll cy br.
Además de la densidad y la viscosidad de las fases continuas y dispersar, VisiM ix ® utiliza un usuario suministra tensión superficial interfacial y "índice de aditivos" de tamaño computación gota. La coalescencia último influencias gota y se puede utilizar para definir la estabilidad en sistemas tensioactivos emulsionadas, por ejemplo.
VisiMix ® utiliza las correlaciones en la realización de simulaciones para ahorrar tiempo de cálculo. No se incluyen estas correlaciones aquí, pero esta información está contenida en la Referencia 1 y está disponible a petición o de VisiMix, correlaciones Ltd. consisten en cálculos rigurosos verificados CONTRA EL publicados y no publicados los resultados experimentales.
También hemos utilizado VisiMix ® para seleccionar el diseño agitador para minimizar el desgaste del catalizador caro y la pérdida en un nuevo reactor.
Transporte axial de sólidos se basa en un modelo de difusión unidimensional:
d X / d t = (v ax - W s) (d C / d z) + D l (d 2 X / d z 2)donde v es la velocidad de eje axial de promedio, W s es la velocidad de sedimentación de partículas y D l es la difusión de macro-escala de Foucault.
Este modelo divide el depósito en dos zonas, una para arriba y una para el flujo hacia abajo, con las regiones de cruce en la parte superior e inferior tratan por separado. Tomamos nota de este documento se basa en VisiMix ® Versión 3.02, que es para el régimen de flujo turbulento solamente. Una suite de software independiente existe para laminar la mezcla.
Transporte radial en suspensión de sólidos se basa en:
d [2 p r H (W PR - D Radl dX / dr)] - qr 2 (X media - X) dr = 0
donde W = W pr s [V TG / (g) 0,5] es la velocidad de sedimentación de las partículas resultantes del efecto de separación de la componente de velocidad tangencial, V TG.
donde W = W pr s [V TG / (g) 0,5] es la velocidad de sedimentación de las partículas resultantes del efecto de separación de la componente de velocidad tangencial, V TG.
En la aplicación de la participación de catalizador rition att nos enfrentamos con tres diferentes tamaños de los reactores existentes y diseños de agitador y dos propuestas de proveedores para un nuevo reactor más grande, eligiendo en lugar de un diseño creado con VisiMix.
La embarcación en la esquina inferior derecha hay un VisiMix ® modelo de un reactor de laboratorio utilizados en los estudios de la suspensión de catalizador.
VisiMix ® calcula agitación mínima requerida para la suspensión fuera de la parte inferior de sólidos y proporciona la salida gráfica axial y radial de la falta de uniformidad en suspensión de sólidos.Fuera de la parte inferior de suspensión requiere que la tasa de recogida de partículas de la parte inferior igual o superior a la tasa de sedimentación de partículas:
dG arriba / dS> = dG abajo / dS
que se satisface cuando se
n l y (v '>cr v >)
W X s / p (X b d p)
donde n es l la frecuencia media de pulsaciones de la escala l , y y una probabilidad de pulsación de la velocidad que v '> v = cr, la velocidad crítica para su recogida.
Y v = cr [2 d p g (p r - r l) / r l] 0,5
Tenga en cuenta que las curvas se trazan como razones para la concentración media para que las diferencias son exageradas. Los patrones son típicos para duales turbinas de flujo axial. La distribución axial se destacan las zonas de mezclado para cada turbina, y la distribución radial resalta las zonas de flujo ascendente y descendente.
VisiMix ® a veces es valioso simplemente demostrar las prácticas de mezcla de buenas y malas. En una aplicación, dos lotes en una mezcla de almacenamiento existente podría ser fácilmente visto que es superior a solo lote mezclando utilizando la animación característica general patrón de flujo de VisiMix ®.
La mezcla de aditivos en un solo lote se ve que es cualitativamente inferior a mezclar en una mezcla de dos lotes. La segunda turbina no se muestra en la Figura 6, ya que está por encima de la superficie del líquido. Aquí está un ejemplo donde el análisis más simple es muy revelador para el ingeniero que no se da cuenta de lo que está pasando en el interior del tanque.
Le recomendamos que utilice ® VisiMix para desarrollar modelos estándar de la planta piloto y equipo de producción a gran escala, incluyendo chaquetas de los buques, donde la escala frecuente hasta que se practica en el desarrollo de nuevos productos. Lo hemos hecho en nuestra planta piloto de Springfield, MA,. En una aplicación que hemos desarrollado y verificado capacidades de transferencia de calor de los reactores experimentales y de la planta y utiliza estos modelos para predecir la capacidad de controlar las reacciones de polimerización dentro de los límites de temperatura.
Los resultados de la simulación se representan frente a los datos experimentales, y esto es una manera fácil de crear confianza en la extrapolación de las capacidades de transferencia de calor VisiMix ® para sistemas más complicados que implica reacciones, por ejemplo.
VisiMix ® puede dar una idea de la relación entre la reacción de la mezcla y químico. Irreversibles reacciones principales y laterales pueden ser simulados en lotes, semi-lotes y reactores continuos con dependiente del tiempo y la representación de animación gráfica del reactivo y la composición del producto.
Las reacciones se basan en un modelo de difusión unidimensional y calculados para las zonas de agitación diferentes como se ha descrito anteriormente.
d C a / d t = q (d A / C d z) + S l D l (d 2 ° C a / d z 2) - k r C A B C con reactivo "A"
Reacciones rápidas dependerá de la mezcla para llevar reaccionantes juntos a través de la turbulencia de Foucault a una escala donde la difusión molecular puede tener lugar. Reacciones relativamente lentas que superan la escala de tiempo macromezcla será menos dependiente de la turbulencia y por lo tanto más en la difusión.
Los tiempos de mezclado pueden diferir significativamente en equipos de producción a escala del laboratorio. VisiMix ® puede ayudar en la comprensión de la distribución en función del tiempo de los aditivos a los tanques con agitación.
El punto sólido corresponde al punto de entrada de un reactante. La oscuridad relativa de los contenidos del tanque refiere a la concentración de trazador. La animación muestra claramente que el trazador se desplaza hacia arriba la zona exterior a lo largo de la pared del tanque, a través de la superficie del líquido, y por el centro en la zona de agitador, donde la disipación de energía más alta se produce. Si la turbulencia es importante en esta reacción, la duración relativamente larga de "sin mezclar" reactivo puede crear problemas, como la promoción de reacciones secundarias indeseables o interacciones de pared reactante.
Al principio de este artículo se discute la importancia de la turbulencia en la mezcla. Uno de los parámetros de escala estándar para arriba es la velocidad de cizallamiento, y una de las formas más simples para calcular la velocidad de cizallamiento medio es la velocidad del agitador punta sobre la distancia entre la punta y la pared del vaso:
g media = ND / (T - D)
VisiMix ®, sin embargo, la velocidad de cizallamiento define como el cociente de la velocidad de fluctuación turbulenta, v 0, a la escala de turbulencia de Kolmogorov, L 0
g = v 0 / L 0
L 0 ya se ha definido, y
v 0 = (n e) 0,25
La diferencia puede ser e considerabl como se ilustra en la Tabla I, donde se comparan los dos cálculos para los buques de laboratorio, planta piloto y escala de producción. VisiMix valores ® para velocidad de cizallamiento son más altos, y la tensión más alta cizalladura resultante puede tener un profundo efecto sobre los procesos que implican la dispersión, coalescencia, la transferencia de masa y la reacción. Los efectos de la viscosidad no-newtoniana también deben tenerse en cuenta.
Es literalmente posible hacer modificaciones a los equipos de la agitación de planta piloto en menos de un día sobre la base de datos experimentales y una buena VisiMix ® modelo. Solución de problemas de mezcla es tan fácil que el ingeniero de proceso, a menudo puede proporcionar una mejor comprensión e incluso sugerir una solución a las pocas horas de la conciencia del problema inicial.
Por esta razón, es un objetivo de marketing de VisiMix ® para poner esta herramienta en el escritorio de todos los ingenieros de proceso. Esto puede no ser deseable para un número de razones:
Mientras que la verificación respecto a la literatura publicada para los sistemas de mezcla invita a una altanivel de confianza en los resultados VisiMix ®, este es un proceso continuo, y todavía hay algunas lagunas importantes, por ejemplo en el área de transferencia de masa.
La herramienta es tan fácil de usar que casi cualquiera puede conseguir resultados, y la simulación salida es extensa en comparación con el esfuerzo para establecer un problema. Interpretación de los resultados aún requiere de alguien con cierta trayectoria y experiencia en la agitación y mezcla.
El precio de VisiMix ® es actualmente lo suficientemente alta como para limitar su disponibilidad para los ingenieros que tienen una necesidad real y la capacidad para usarlo.
Habiendo dicho esto, creemos que donde quiera que la escala y escala en tanques agitados son importantes, y esta es probablemente la mayoría de las plantas piloto industriales, VisiMix ® es una herramienta de ingeniería lo suficientemente potente como para proporcionar una ventaja competitiva.
NOTACIÓN
C a, b ====== =====
concentración de reactivo "A", "B"
D ====== =====
impulsor de diámetro
D = Radl===== =====
difusividad radial
d p ====== =====
diámetro de partícula sólida
G ====== =====
caudal másico
g ====== =====
aceleración de la gravedad
H ====== =====
altura del líquido
r = k===== =====
velocidad de reacción específica
N ====== =====
velocidad del eje impulsor
P ====== =====
impulsor de po tencia
q ====== =====
tasa de circulación de líquido
r ====== =====
Radio
S ====== =====
área transversal
T ====== =====
de diámetro del tanque
t ====== =====
Tiempo
V ====== =====
Volumen
v '====== =====
constituyente azar turbulento de velocidad
W ====== =====
impulsor de ancho
X ====== =====
de transporte de flujo
Z, Z ====== =====
longitud, la longitud axial
r ====== =====
Densidad
r l ====== =====
dad den líquidos
r p ====== =====
densidad de las partículas sólidas
m ====== =====
viscosidad dinámica

A continuacion un manual del programa, en inglés:


En este espacio encontrarán algunos detalles sobre el manejo de este programa que son de gran utilidad.

http://simulacionprocesos.wikispaces.com/Instalaci%C3%B3n+de+Visimixi


Bibliografía.

  • http://www.visimix.com/about-us/. Dow Chemicals, Pfizer, ICI, L'Oreal, GlaxoSmithKline, Xerox, 3M, química Nippon, Mitsubishi Chemicals, Eli Lilly, Schering Plough, DeDietrich, Tycon, Buchi, Hércules y El Ejército de los EE.UU.
  • VisiMix, Ltd. "Una revisión de los principales modelos matemáticos utilizados en el software VisiMix ®. (1)

  • Harnby, N.; Edwards, MF y Nienow, AW Mezcla en las industrias de procesos, 2e. Butterworth-Heinemann (Oxford, Reino Unido) 1992. (2)
  • Oldshue, JY mezcla de Tecnología de Fluidos. McGraw-Hill. 1983 (2)