使用GEA的CFD消除产品设计中的猜测
27 Aug 2020
GEA研究计算流体动力学(CFD)，并说明它可以如何提供更精确的成本计算、实现更高的设计准确性、提供更好的工艺洞察力并显著降低喷雾干燥器客户在食品配料、淀粉和蛋白质方面的风险。
在对食品配料、淀粉和蛋白质进行喷雾干燥的情况下，计算流体动力学是一种行之有效的成熟技术，可以在您动手进行工程设计之前，在计算机上确定产品在干燥过程中的特性。
CFD在业界并非独一无二。许多行业，例如航空航天和汽车行业等都将CFD用作其产品开发流程的组成部分。但是，在对食品配料、淀粉和蛋白质进行喷雾干燥时，还有其他变量是至关重要的因素：客户和产品。
Stig Skalshøj Christensen是GEA的销售工程师。他说，每个客户和每个产品都各不相同。“客户使用不同的原材料，并且通常希望实现略微不同的结果。如果要使这些客户有信心并认为他们需要选择我们的技术，我们必须确保我们真正了解他们、他们的产品以及他们的目标。”
GEA的CFD负责人Kristian M. Ingvorsen他总结了该工艺可以为客户带来的优势。“首先，所有的测试都在计算机上而不是在现场进行。”他解释：“如果在现场进行，测试既困难又昂贵。计算机仿真可以提供一种低成本、零风险的测试环境。其次，建模可以提供深部过程洞察力，使您可以详细了解不同输入参数的变化如何影响整个流程。这显然优于传统的反复试验方法，该方法存在很多需要猜测的事物。”
亚洲大豆蛋白厂
Stig Skalshøj Christensen引用了一家亚洲大豆蛋白厂作为例子。该公司已经在运行大型喷雾干燥器，但希望将其产能提高一倍。为了实现该目标，最好能够仅使用一台大型干燥器，但是以前没有在这种应用中使用过此类大型机器。必须了解是否可以做到，如果可以的话，干燥器的应该具有哪些设计特征，才能够有效运行并提供客户所需的最终产品质量。
“我们的CFD团队能够使用运行类似产品的大型干燥器中的数据，将其传送到计算机模型，然后增加干燥室的大小和容量以查看其运行情况。只有当他们证明在技术上可以制造干燥器后，我们才会向客户展示该干燥器。客户接受了我们的建议，该项目目前正在进行中。仅使用一台干燥器将可以为客户节省大量的资本购买、安装和建筑成本。缺乏CFD的优势将会陷入非常冒险的状况，此外，客户还可能会因为运行两台更昂贵、效率更低的干燥器而影响绩效。”
保持小巧
计算很有可能会出现相反的情况。也许客户认为它需要一定尺寸的干燥器，但是通过CFD，GEA工程师可以清楚地证明，使用更小的机器可以达到相同的结果。“同样的，这将为他们节省金钱，不仅在干燥器上，也在安装、建筑工程和长期运行成本上。”Stig说：“干燥器越小越好，只要它能胜任。”
真正的技能
Lars Voigt是GEA工程数据和工具管理的负责人。他说，与同事一起作为一个团队工作，结合客户和应用所包含的知识，将可能的最准确数据传送到他所谓的虚拟测试工作台非常重要。GEA对来自虚拟测试工作台的报告进行了标准化，以加快流程并帮助Lars提供可用于制定关键决策的有用信息。
“这就是技能发挥作用之处。”他说：“我们是进行建模假设和调整模型，从而使我们可以做出快速、可靠决策的专家。我们阐释来自CFD系统的数据，以显示如何为个别客户定制一台设备。这是关于将数据转化为知识的技能。而且，我们需要很快做到这一点。”
时间就是金钱
而所说的很快，Lars是指非常快。“由于我们使用可信赖的运营方式并拥有经验丰富的团队的支持，因此我们通常可以在两周内得出结论，而可能需要进行研究项目的竞争对手将需要两年或更长时间。”在故障排除时，速度也很重要。这可能涉及运行模拟，以查看沉积物为何在干燥器中积聚，更重要的是，需要进行哪些调整才能解决问题。
但是，CFD还有其他更长期的用途。产品研发是GEA的一个持续过程，其中很大一部分依靠CFD分析来推动产品发展和新产品开发。但是，根据Lars所言，当面临紧急挑战时，其重要性退居其次。“我们的项目始终遵循内部或外部客户的时间表。”
实际优势
因此，与GEA的工程专业知识结合的CFD，可以成为一个强大的工具。它可以用来降低成本；快速评估产品设计变化的后果；提供对设计过程的早期洞察，避免进行物理测试的需要；使开发人员可以从系统的任何位置直观地获得信息流，这是使用传感器或仪表无法实现的；允许设计人员对任何一组条件进行建模，以测试差异流和传热过程；以及让设计人员自由进行实验，有时将参数推向极限。
GEA因素
GEA在食品配料领域的工艺工程方面拥有50多年的经验，这在全球范围内的运营工厂数量，以及公司的工艺技术人员所拥有的无与伦比的经验中得到了体现。
Stig Skalshøj Christensen认为，CFD结合了该长期经验以及丰富的产品和工艺知识，在业界都是独一无二的，并且有助于使客户对GEA解决方案的强大功能充满信心。“软件本身还不够。”他说：“重要的是，每个项目背后的团队的愿景、专业知识和经验。客户需要知道，我们不仅依赖于计算机告诉我们的内容，我们还使用技术来以实际方式应用我们的经验。我相信GEA可以比其他任何人更好和更快地做到这一点，尤其是在涉及需要我们特殊技能的超大型干燥器时。”
每个客户都想知道喷雾干燥工厂是专门为他们的应用而设计的，并且正在以最佳水平运行。在过去，这不可避免地意味着妥协以安全经营。如今，通过CFD建模，可以进一步突破这些界限，在竞争激烈的市场中为客户提供商业优势，并让他们能够安全、快速且廉价地开发新产品。
