Modelowanie CFD jako narzędzie wspomagania optymalizacji procesu i konstrukcji w praktyce produkcyjnej

• Autorzy: Jakubowski M. , Kubiak M. S.

Warianty tytułu

EN

CFD modelling as a tool to support an optimization of the process and structure in manufacturing practice

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Współczesna praktyka produkcyjna przemysłu spożywczego, bez względu na branżę przetwórstwa, ukierunkowana jest na poszukiwania rozwiązań umożliwiających redukcje kosztów przy jednoczesnym zachowaniu wymaganych parametrów procesu technologicznego. Tradycyjne podejście przetwórców oparte na niezmienności wypracowanych wzorców technologicznych ustępuje działaniom zmierzającym do pewnej optymalizacji procesu technologicznego, której jednym z podstawowych kryteriów jest ograniczenie kosztochłonności realizacji operacji. Z drugiej jednak strony uwydatnia się na coraz szerszą skalę konieczność sprostania rosnącym wymaganiom jakościowym, w tym zdrowotnym, przy zachowaniu tradycyjnego charakteru produktu. W niniejszej pracy przedstawiono ogólny zarys jednej z wielu metod modelowania numerycznego (w tym przypadku jest to CFD – ang. Computational Fluid Dynamics) jako swego rodzaju narzędzia wspomagającego optymalizację istniejącego procesu technologicznego zarówno w kwestii zmian parametrów realizacji poszczególnych operacji, jak i wytycznych dotyczących zmian konstrukcyjnych stosowanych maszyn i aparatów. Zaprezentowano sposób wykorzystania modelowania CFD na przykładzie operacji wędzenia zasadniczego w komorze wędzarniczej jednowózkowej elektrycznej model KWP-1etz produkowanej przez firmę PEK-MONT Sp. z o.o. Modelowanym procesem w tym przypadku był przepływ mieszaniny powietrza i dymu w komorze. W modelu zadeklarowano trzy przykładowe odwzorowania geometryczne wsadu. Do budowy modelu wykorzystano oprogramowanie firmy ANSYS w postaci modułu ANSYS Mechanical, a do przygotowania samej symulacji, obliczeń i obróbki wyników – narzędzia CFD o nazwie CFX w wersji 12.1. W wyniku zrealizowanych obliczeń otrzymano przestrzenne rozkłady prędkości mieszaniny oraz tory ruchu cząstek dymu. Na tej podstawie przeprowadzono analizę, określając równomierność przepływu mieszaniny wewnątrz komory z uwzględnieniem przestrzeni, w których występują „martwe strefy”.

EN

The present-day food industry production practice, regardless of the processing industry, is oriented towards seeking solutions to make it possible to reduce costs while at the same time maintaining the technological regime. A traditional approach on the part of producers based on unchangeable technological standards is giving way to those actions which aim at a certain optimization of the technological process. One of the chief criteria here is a limitation of the costs of the execution of operations. On the other hand, there is a growing demand in relation to increasing qualitative requirements including health requirements while maintaining the traditional nature of the product. This paper presents an overall description of one of many numerical modelling methods (in this case, the Computational Fluid Dynamics – CFD) as a tool to support an optimization of the existing technological process both in relation to the changes of the parameters of individual operations and the guidelines for constructional changes of machines and devices used in these operations. This method of the use of CFD was presented on the example of basic smoking in a single truck smoking chamber. In this case, the modelled problem was a flow of air and smoke mixture in an electric single truck smoking chamber, KWP-1etz model manufactured by PEK-MONT. In the model, three geometric representations of the charge were declared. ANSYS software in the form of an ANSYS Mechanical module was used for the construction of the model; CFD tools known as CFX version 12.1 were used for the preparation of the simulation, calculations and processing of the results. As a result of the calculations made, spatial distributions of the mixture velocity and movement tracks of smoke particles were obtained. On this ground, an analysis was conducted of the uniformity of the mixture flow inside the chamber taking into consideration those spaces where “dead areas” occur.

• Wydawca: -
• Czasopismo: Nauka Przyroda Technologie. Uniwersytet Przyrodniczy w Poznaniu
• Rocznik: 2012
• Tom: 06
• Numer: 2
• Opis fizyczny: http://www.npt.up-poznan.net/pub/art_6_31.pdf

Twórcy

autor

Jakubowski M.

• Katedra Procesów i Urządzeń Przemysłu Spożywczego, Politechnika Koszalińska, ul.Racławicka 15/17, 75-620 Koszalin

autor

Kubiak M. S.

• Katedra Procesów i Urządzeń Przemysłu Spożywczego, Politechnika Koszalińska, ul.Racławicka 15/17, 75-620 Koszalin

Bibliografia

• ANSYS CFX 12.1. 2010. ANSYS, Southpointe, Canonsburg, PA.
• ANSYS MECHANICAL APDL 12.1. 2010.
• FOOD AND HEALTH in Europe: a new basis for action. 2004. Eds. A. Robertson, C. Tirado, T. Lobstein, M. Jermini, C. Knai, J.H. Jensen, A. Ferro-Luzzi, W.P.T. James. WHO Region. Publ. Eur. Ser. 96.
• JAKUBOWSKI M., KUBIAK M.S., DIAKUN J., 2010. Analiza symulacyjna przepływu występującego w wypełnionej wsadem komorze wędzarniczej jednowózkowej. Inż. Apar. Chem. 1: 1-2.
• KOSTYRA E., 2005. Dym wędzarniczy i preparat dymu wędzarniczego. Skład, właściwości, zastosowanie. Post. Tech. Przetw. Spoż. 5, 2: 48-50.
• KUBIAK M.S., JAKUBOWSKI M., 2010 a. Analiza symulacyjna rozkładu prędkości przepływu nośnika dymu w komorze wędzarniczej. Zesz. Probl. Post. Nauk Roln. 546: 201-206.
• KUBIAK M.S., JAKUBOWSKI M., 2010 b. Model symulacyjny warunków przepływu w komorze wędzarniczej. Post. Tech. Przetw. Spoż. 20/36, 1: 55-57.
• MATERIAŁY wewnętrzne firmy PEK-MONT Sp. z o.o. 2010. PEK-MONT, Bielsk k. Płocka. [www.pekmont.pl].
• SEBASTIAN P., BRUNEAU D., COLLIGNAN A., RIVIER M., 2005. Drying and smoking of meat: heat and mass transfer modeling and experimental analysis. J. Food Eng. 70, 2: 227-243.