Kennfelder zur intelligenten Prozesssteuerung – Nicht nur für die Düsentechnik


Kennfelder und Berechnungsgleichungen sind natürlich sehr nützlich, wenn es um eine intelligente Prozesssteuerung geht. Liegen diese Informationen vor, können Betriebsparameter in bekannten Grenzen leicht angepasst werden.

In der Praxis ändern sich beispielsweise gelegentlich die rheologischen Eigenschaften zu zerstäubender Flüssigkeiten. Es stellt sich dann die Frage, welchen Einfluss dieses auf den Volumenstrom und das Tropfengrößenspektrum hat. Arbeitet die vorhandene Düse dann überhaupt noch wie gewünscht oder versagt sie?

Kennfelder, die nach den Regeln der Dimensionsanalytik und der Ähnlichkeitstheorie erstellt wurden, geben hier die Antwort! Denn die Ergebnisse sind im festgelegten Bereich allgemeingültig und übertragbar. Und was noch ganz wichtig ist: Kritische Grenzbereiche können leicht ermittelt werden!

Kennfelder mit einer speziellen Software erstellen

Die IBR Zerstäubungstechnik GmbH verfügt über eine spezielle und nicht frei verfügbare Software, mit der Kennfelder und Berechnungsgleichungen rasch erstellt werden können. Mit dieser lassen sich auch Kennfelder für komplexe Produktions- oder Verfahrensprozesse darstellen.

Mit der Dimensionsanalytik und Kennfeldern Versuchsreihen effizient gestalten.

Zur Entwicklung von Spezialdüsen oder zur Prozessoptimierung sind gelegentlich Versuchsreihen durchzuführen. Dank der speziellen Software lässt sich die Anzahl an Experimenten dramatisch reduzieren!

Hieraus resultiert natürlich eine nennenswerte Einsparung an Zeit und Geld! Und es können bei Bedarf Modellflüssigkeiten genutzt werden, die sich leichter handhaben lassen!

Individuelle Kennfelder für Ihre Sprühtechnik

Es ist gleichgültig, ob Sie bereits Düsen in Ihrer Verfahrenstechnik oder Produktion einsetzen. Oder ob wir für Sie Spezialdüsen bereit stellen.  Wenn Sie Kennfelder benötigen, erstellen wir diese für Sie als Dienstleistung!

Liegt eine ausreichende Anzahl an Messdaten für in Betracht kommende Betriebsbereiche vor, erstellen wir für Sie schnell Kennfelder und mathematische Gleichungen zur Prozesssteuerung. Hierzu kann selbstverständlich auch auf bereits bestehende Datensätze zurück gegriffen werden, sofern alle relevanten Daten vorliegen.

Gegebenenfalls müssen lediglich einige wenige zusätzliche Messdaten aufgenommen werden. Auch das erledigen wir natürlich für Sie. Hierzu steht selbstverständlich eine umfassende Messtechnik zur Verfügung.

Ein einfaches Beispiel für ein Kennfeld

Eine einfache Turbulenzdüse soll in einem verfahrenstechnischen Prozess eingesetzt werden. Beim Betrieb dieser Druckdüse können sich aufgrund bestimmter Materialanforderungen die rheologischen Eigenschaften der Flüssigkeit als auch der Differenzdruck ändern.

Welche Auswirkungen sind auf den Tropfendurchmesser im Spray zu erwarten und wie kann die Düse gesteuert werden?

Die Relevanzliste ist der erste Schritt auf dem Weg zu Kennfeldern.

Der erste Schritt besteht darin, die Größen auszuwählen, die an einem beliebigen Vorgang beteiligt sind.

Beliebig bedeutet in diesem Fall, dass es sich natürlich nicht um ein zerstäubunsgtechnisches Problem handeln muss! Diese Methode lässt sich für nahezu alle technischen Fragestellungen nutzen.

Für das Beispiel der einfachen Turbulenzdüse sind die aufgeführten Größen zu wählen.

Die Zielgröße in diesem Beispiel ist der Tropfendurchmesser d2. Turbulenzdüsen erzeugen keine monodispersen Tropfen, sondern eine Tropfengrößenverteilung. Dieser charakteristische Tropfendurchmesser kann selbstverständlich frei definiert werden.

Kennzahlen, die im Kennfeld der intelligenten Düsensteuerung genutzt werden. Bild: IBR Zerstäubungstechnik GmbH

Die Software ermittelt automatisch aus den eingegeben Größen dimensionslose Kennzahlen. Diese können zudem miteinander kombiniert werden.

Dieses ist gelegentlich sinnvoll, um allgemein bekannte Kennzahlen wie zum Beispiel die bekannte Reynolds-Zahl zu erhalten.

 

Das ist besonders bemerkenswert! Man hat es hier nur noch mit drei dimensionslosen Kennzahlen und nicht mehr mit insgesamt sechs verschiedenen Einflussgrößen zu tun. Eine dimensionslose Kennzahl beinhaltet die Zielgröße. In dem Beispiel die Tropfengröße d2.

Sind also Versuche zu planen um das Kennfeld zu erstellen, müssen nicht fünf einzelne Werte geändert werden. Sondern vielmehr nur noch der Betrag zweier Kennzahlen! Die hieraus resultierende Ersparnis an Zeit und Geld wird selbst bei diesem sehr einfachen Beispiel mehr als deutlich!

Berechnungsgleichung und Kennfelder für die Düsensteuerung.

Anhand der Messdaten ermittelt die Software nun das Kennfeld und die Berechnungsgleichung für den gesamten Gültigkeitsbereich. Diese Gleichung dient der intelligenten Düsentechnik und somit der System- und Anlagensteuerung.

Offensichtliche Messfehler sind anhand des nebenstehenden Kennfeldes ebenso leicht festzustellen, wie eventuell fehlende oder überflüssige Einflussgrößen. Diese zeigen dann typische Signaturen in der grafischen Darstellung. Das erkennen unsere Experten natürlich sofort und können rasch die erforderlichen Maßnahmen ergreifen.

Das Ergebnis!

Mit einem Minimum an Aufwand zu einem Maximum an Informationsgehalt!

Kennfelder für nahezu beliebige Aufgabenstellungen

Es wurde bereits darauf hingewiesen. Diese effiziente und kostengünstige Methode zur Erstellung von Kennfeldern und Gleichungen ist keinesfalls auf zerstäubungstechnische Aufgabenstellungen beschränkt! Vielmehr lassen sich auf diese Weise Kennfelder für nahezu beliebige Fragestellungen generieren. So beispielsweise für strömungstechnische Optimierungen und Stoff- sowie Wärmeübergangsprozesse!

Nutzen Sie hier die Kompetenz und Erfahrung unserer Ingenieure zur Lösung Ihrer individuellen Aufgabenstellung! Denn wir bieten Engineering-Leistungen, die weit über die Düsentechnik hinausgehen.

Unsere Hotline verbindet Sie mit den Spezialisten für Kennfelder und Dimensionsanalytik!

 

Unsere Ingenieure beraten Sie gerne und umfassend über das Erstellen von Kennfeldern – nicht nur für die Düsentechnik! Nutzen Sie hierzu einfach unsere

Hotline +49 251 2 87 99 53 – 0

oder alternativ das vorbereitete Kontaktformular.