Procesudstyr

 

Casestudie - Flerfase simulering af dekontaminerings proces

Dette casestudie viser hvordan Aerotak™ har brugt flerfase simuleringer til at evaluerer SonoSteam’s ultrasoniske damp dekontaminerings process af kyllinger. Resultater af flerfase simuleringerne var en optimering af overfladetemperaturen på kyllingerne.

 

Formål

Formålet med flerfase simuleringen er at forbedre SonoSteam’s kyllinge dekontamineringsproces med det mål at optimere dampens udbredelse og kyllingernes overfladetemperature som følge heraf, gennem CFD. Resultaterne skal være sammenlignelige med tilgængelig og relevant eksperimentel data og muliggøre visualisering og kvantitativ dataevaluering.

sonosteam_aertotak.png
Geometri til flerfaset CFD simulering

Simulerings setup

Desinfektionsprocessen med damp er vist ovenfor. Kyllingerne trækkes igennem processen fra venstre til højre af et rullebånd, hvorfra kyllingerne hænger. Inden for dekontamineringszones sprayes kyllingerne med varm vanddamp, der leveres af ultrasoniske dyser. Vanddamp og luft løber ud igennem fire hulplader og ledes ind i de vertikale udløbsskakter på hver side af spraykammeret.

Et implicit andenordens skema anvendes til diskretisere den tidslige skala og gøre det muligt at opfange transiente strømningsstrukturer i simuleringen. En k-epsilon tolags turbulens model anvendes for at sikre en stabil konvergens af løsningen. Derudover anvendes en række simuleringsteknikker for at kunne simulere bevægelsen af kyllinger gennem de flerfasede, termodynamiske forhold:

  • Kyllingernes bevægelse – MRF (translaterende koordinatsystem) og påtrykkede hastigheder på overfladen af kyllingerne.

  • Blanding af damp og luft – Flerfaset Euler strømning med en luft fase og en dampfase.

  • Hulplader – Modelleret som porøse zoner med at tryktab tilsvarende det for en fysisk hulplade.

  • Ultralyd - Negligeret, da formålet med simuleringen er at optimere dampskyen og temperaturfordelingen på kyllingerne.

Resultater

For at validere simulerings opsætningen blev temperaturfordelingen i fluid domænet og på et udvalg af kyllinger sammenlignet med tilsvarende eksperimentel data. En tilfredsstillende overensstemmelse mellem eksperimentel of CFD data blev fastslået, der lagde grundlaget for videre optimering af dekontamineringsprocessen vha. CFD opsætningen.
Kvalitative evalueringer af processen er essentielle i en sådan optimeringsopgave. Konkret kan visualiseringer af kyllingernes overflade temperaturfordeling være en stor fordel når det kommer til at evaluere, hvor godt varmebehandlingen af kyllingerne foregår. En sådan visualisering er vist i figuren nedenfor. Henholdsvis røde og blå farver indikerer høj- og lavtemperaturs områder.

 
Flerfaset computational fluid dynamics CFD simulering af damp dekontaminerings proces
 

Figuren nedenfor viser en isooverflade af dampfasen evalueret ved en massefraktion på 0.8. Dette illustrerer bevægelsen og koncentrationen og dampen i domænet, der er afgørende for opvarmningen og temperaturen af kyllingerne.

 
Flerfaset CFD simulering af damp dekontaminering, isooverflade af damp
 

Baseret på det beskrevne CFD setup, har Aerotak™ kunnet simulere SonoSteam’s ultrasoniske dekontamineringsproces af kyllinger og optimeret systemets ydeevne ved kvalitativt og kvantitativt at evaluere resultaterne of CFD simuleringen.