Au cours des processus chimiques, les fabricants utilisent des injecteurs pour refroidir les gaz nocifs, vaporiser des produits chimiques ou neutraliser les matières dangereuses avant de les éliminer en toute sécurité. Ces injecteurs sont souvent installés dans des conduites de différentes tailles. Lorsque ces produits chimiques ou ces gaz traversent la conduite, ils se déplacent souvent à grande vitesse et peuvent provoquer des secousses ou des vibrations au niveau de l’injecteur. Cela entraîne des défaillances matérielles de l’injecteur et, par conséquent, l’usine est contrainte de s’arrêter pour effectuer des opérations de maintenance, ce qui lui fait perdre un temps et des ressources précieux.
Heureusement, il existe une solution pour les applications de pulvérisation à risque : la CFD. Pour en savoir plus sur ce qu’est la CFD et comment elle est utilisée, consultez mon article précédent.
Nous réalisons des simulations CFD pour ce type d’applications en intégrant une analyse des contraintes à notre simulation, appelée interaction fluide-structure (FSI). Les simulations FSI garantissent que les buses, les injecteurs et les collecteurs ne subissent pas de forces extrêmes susceptibles d’entraîner une défaillance. Entre autres applications, la FSI est couramment utilisée dans le domaine du détachement de tourbillons, du traitement chimique et du refroidissement des gaz.
Comme nous l’avons vu, les vibrations induites par l’écoulement se produisent lorsque de fortes forces aérodynamiques générées par le passage de gaz ou de produits chimiques exercent des charges sur des objets situés dans le flux, tels que les injecteurs, provoquant ainsi des vibrations. Cela peut entraîner une défaillance structurelle potentielle, et les scénarios les plus préoccupants impliquent des fréquences de détachement élevées, susceptibles de provoquer une défaillance catastrophique due à des vibrations mécaniques incontrôlées. Ces simulations de vibrations sont donc nécessaires pour garantir l’intégrité mécanique tant de la structure que des lances.
En modélisant la dynamique complexe et les interactions entre l’écoulement gazeux, la pulvérisation de liquide et les contraintes mécaniques, nous pouvons déterminer à la fois le type d’équipement de pulvérisation à utiliser et l’emplacement optimal de cet équipement au sein de la conduite. Au final, nous pouvons concevoir, développer et positionner un injecteur de manière à garantir l’absence de vibrations induites par l’écoulement.
En quoi cela est-il important ? Les usines de traitement chimique peuvent gaspiller des millions de dollars en remplaçant constamment les équipements de pulvérisation ou en arrêtant une usine en raison d’une défaillance de l’équipement. Réaliser des études CFD pour garantir un choix d’équipement approprié et un emplacement optimal au sein du processus peut générer un retour sur investissement en quelques secondes, selon le processus.
De plus, ce type de travail met en évidence ce que la technologie révèle actuellement à tous ceux qui suivent de près l’évolution du secteur : l’optimisation des processus que nous tenons pour acquis améliore pratiquement tous les aspects de la fabrication et de l’activité commerciale, ce qui se traduit par des économies, des bénéfices plus élevés et une production accrue.
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