Chemische Prozesse & Wärmeübertragung
Industrielle chemische Prozesse und Hochtemperaturprozesse werden durch komplexe Wechselwirkungen zwischen Fluidströmung, Wärmeübertragung, chemischen Reaktionen, Verbrennung und Materialverhalten bestimmt. Das Verständnis dieser Wechselwirkungen ist entscheidend für die Entwicklung neuer Prozesskonzepte, die Verbesserung der Effizienz, die Steigerung der Produktqualität oder die Behebung von Leistungsgrenzen bestehender Anlagen.
Bei AKAD Engineering & Consulting begegnen wir diesen Herausforderungen durch eine Kombination aus angewandter Forschung, ingenieurtechnischer Analyse, numerischer Simulation und experimenteller Untersuchung. Unsere Arbeit umfasst Hochtemperatur-Prozesssysteme, Reaktoren, Brennkammern, Brenner, Öfen, thermische Anlagen und zugehörige Feuerfest-Systeme mit dem Ziel, die grundlegenden Mechanismen zu verstehen, die die Prozessleistung bestimmen.
Mithilfe der numerischen Strömungsmechanik (CFD) und ingenieurtechnischer Berechnungen untersuchen wir Geschwindigkeits- und Druckfelder, Mischungsverhalten, Verweilzeitverteilungen, Temperaturprofile, Stofftransport, Verbrennungseigenschaften sowie konvektive und radiative Wärmeübertragung. Diese Analysen liefern detaillierte Einblicke in Bereiche, die durch konventionelle Messungen nur schwer oder teilweise überhaupt nicht bewertet werden können, und helfen dabei, Rezirkulationszonen, unzureichende Durchmischung, thermische Inhomogenitäten, übermäßige Druckverluste, lokale Hotspots und andere Prozessbegrenzungen zu identifizieren.
Die Simulation wird, soweit möglich, durch Messdaten, Betriebserfahrung und strukturierte experimentelle Tests ergänzt. Numerische Vorhersagen und experimentelle Beobachtungen werden gemeinsam ausgewertet, um ein physikalisch konsistentes Verständnis des Prozesses zu entwickeln. Parameterstudien und systematische Versuchsprogramme können anschließend eingesetzt werden, um den Einfluss von Geometrie, Betriebsbedingungen, Brennerkonfiguration, Strömungsverteilung, Brennstoffzusammensetzung und anderen wichtigen Prozessvariablen zu untersuchen.
Für Verbrennungs- und Brennersysteme können unsere ingenieurtechnischen Untersuchungen Brennstoff- und Oxidationsmittelverteilung, Durchmischung, Flammenverhalten, Temperaturgleichmäßigkeit, Wärmefreisetzung und Emissionsbildung analysieren. Dies unterstützt die Entwicklung und Optimierung von Brennern sowie die Integration konventioneller und alternativer Kraftstoffe in bestehende oder neu entwickelte Prozessanlagen.
Die thermische Wechselwirkung mit Anlagen und Feuerfest-Systemen ist ein weiterer wichtiger Bestandteil der Analyse. Durch die Bewertung lokaler Temperaturen, Wärmeströme, thermischer Belastungen und strömungsbedingter Effekte unterstützen wir die Identifikation kritischer Betriebsbereiche sowie die Entwicklung von Konzepten zur Verbesserung des Wärmemanagements, des Feuerfest-Schutzes, der Anlagenzuverlässigkeit und der Lebensdauer.