[Simcenter Mixer] 교반기 xDT 소개

 

Mixing의 중요성

• 균일한 물질 분포
• 균일한 반응 속도
• 균일한 품질
• 수율 향상
• 열 및 물질전달 향상
• 생산성 향상

Simcenter Mixer Demo 장치 개요

• 내부를 직접 관찰할 수 있도록 아크릴 소재로 제작
• 사이즈 : D=350mm, H=500mm(상부 아크릴), V=75L
• 압력을 통해 반응기 내부 상태를 측정할 수 있도록 높이 방향으로 압력탭 가공
• 차압계를 통해 구간별 차압 실시간 측정하여 PC로 전송
• 수직방향 입자 체류량으로 환산
• 운전조건 및 입력 받은 데이터를 ROM에 입력하여 실시간 시뮬레이션 데이터 생성
• WebApp(Mendix로 제작)을 이용하여 실시간 DT 구현

교반기 Demo 시뮬레이션 개요

시뮬레이션 데이터 수집 및 처리 (유동 데이터)

• X, Y 방향으로 20*36=720개 구획으로 분할
• 시뮬레이션 데이터 별로 720 구획 각각에 대해 Response로 지정하고 시뮬레이션 수행하여 ROM 생성

• 720개 구획 각각에 대해 ROM 계산 결과를 Grid 상에 맵핑

• ROM으로부터 출력된 데이터를 2차원 Grid상에 컬로로 맵핑

시뮬레이션 데이터 수집 및 처리 (3D FSI Co-simulation)

• Impeller에 걸리는 압력 및 Wall Share Stress에 따른 변형을 FSI로 해석
• 운전 조건에 따른 FSI 해석 결과로부터 ROM 생성
• 교반기 운전조건을 감지하여 Impeller 변형을 예측, App에 값 출력
• 과도한 부하로 인해 Impeller의 손상 위험을 예측하기 위함

시뮬레이션 데이터 수집 및 처리 (모터 시스템 해석)

• 공정조건에 따른 Torque 계산 결과를 FMU로 Export
• System Simulation에서 회전 속도와 Torque에 따른 모터 발열 및 동력 소비량을 계산하여 ROM 도출

실시간 모니터링 Dashboard

교반기 xDT 활용의 장점

• 내부를 관찰할 수 없는 교반기 내 유동현상을 시뮬레이션 데이터 기반으로 시각화
• 공정 조건에 따른 유동현상의 변화를 실시간으로 모니터링
• 시뮬레이션 기반의 최적화 데이터를 이용하여 피드백 전송 및 공정 최적화 자동 수행

Mixing 공정이 필요한 모든 산업 분야

• 화학
• 제약
• 식음료
• 배터리
• 화장품
• 제조업
• 소재