固定床反應(yīng)器（FBR）是化工和加工工業(yè)（CPI）中最常用的反應(yīng)器類型病毡。固定床反應(yīng)器主要用陶瓷填充材料填充畴文，這些材料通常被稱為顆粒糙娃，用作重要的固定床催化劑聪痢。理想的顆粒具有較大的比表面辐椎，并在床層中產(chǎn)生較小的壓力損失。此外默徘，顆粒的形狀會顯著影響徑向熱傳導和局部速度恰岳。因此，F(xiàn)BR 顆粒的形狀有多種，如球形没隘、圓柱形懂扼、帶腹板的空心圓柱形等。

FBR 的設(shè)計與其性能之間有非常復雜的關(guān)系右蒲，因此它需要大量的開發(fā)費用阀湿。特別是，在開發(fā)不同顆粒形式的催化劑時瑰妄，需要生產(chǎn)這些催化劑并對它們進行復雜的實驗研究陷嘴，而這些過程不僅成本高昂，而且還非常耗時间坐。由于未來市場很可能對催化劑顆粒有更高的要求灾挨，例如由于 FBR 的動態(tài)操作，因此人們迫切需要大幅縮短開發(fā)時間竹宋。最詳細的 FBR 模型可描繪反應(yīng)器中每個顆粒的幾何形態(tài)劳澄。利用有限體積法，可對整個反應(yīng)器中間隙空間的流動蜈七、氣相和固體顆粒中的能量和質(zhì)量傳輸以及表面或氣相反應(yīng)求解秒拔。這些計算流體動力學（CFD）模擬提供了對 FBR 的深入認識，而這些認識如果通過實驗研究只有花費大量精力才能獲得薛津，或者根本不可能獲得恐呢。

三維數(shù)字化、CAD 比較和模擬

克勞斯塔爾工業(yè)大學化學和電化學過程工程研究所（ICVT）成立于 1991 年症妻，隸屬于數(shù)學/計算機科學和機械工程學院节婶。它參與了克勞斯塔爾工業(yè)大學的儲能技術(shù)研究中心（EST）的各種項目。

作為上述項目的一部分蓬甩，ICVT 正在進行探索性研究木影，將 CFD 模擬和增材制造（3D 打有迨住）結(jié)合起來珠慧，致力于推動并最終加速 FBR 顆粒形狀的開發(fā)。這項研究將粒子級 CFD 模擬施旱、3D 打印塑料顆粒和后續(xù)的快速成型實驗相結(jié)合唬辛。在光學三維數(shù)字化的幫助下，以合成方式生產(chǎn)的固定床還可以與實際生產(chǎn)和三維數(shù)字化的固定床進行比較乌迎。他們除了能夠改進用于生產(chǎn)合成固定床的模擬方法外泉扛，還可以測定徑向孔隙率。

圖：顆粒填充固定床的三維數(shù)字化

在這個項目中区转，研究所使用了一臺 Creaform HandySCAN 3D 掃描儀苔巨，它可以在實驗室中使用，也可以直接在機器上使用。為了詳細分析特別小的固定床（內(nèi)徑：1 英寸侄泽，顆粒尺寸：6 x 6 x 6 mm）礁芦，HandySCAN BLACK 掃描儀被用于掃描模型。這比其他三維數(shù)字化方法悼尾，如計算機斷層掃描（CT）或磁共振斷層掃描（MRT）具有更多優(yōu)勢：

• 在實驗室中動態(tài)收集三維數(shù)據(jù)

• 體積精度為     0.020 mm + 0.040 mm/m

• 高清細節(jié)和高分辨率

結(jié)論

在三維數(shù)字化的幫助下柿扣，克勞斯塔爾工業(yè)大學的化學和電化學過程工程研究所（ICVT）可以將真實的床層結(jié)構(gòu)與合成的固定床進行比較，從而改進模擬方法闺魏。使用可移動的光學測量方法（如 HandySCAN 3D）進行三維數(shù)字化未状，可以為固定床的數(shù)字化提供一種用于替代計算機斷層掃描（CT）或磁共振成像（MRI）的快速、經(jīng)濟高效的方案析桥。

關(guān)于克勞斯塔爾工業(yè)大學
化學和電化學過程工程研究所 

克勞斯塔爾工業(yè)大學化學和電化學過程工程研究所（ICVT）由 Ulrich Hoffmann 教授于 1991 年成立司草，時稱“化學過程工程研究所”，在 2004 年之前烹骨，它一直專注于反應(yīng)工程各個領(lǐng)域的研究翻伺。其中包括反應(yīng)蒸餾、超聲反應(yīng)器陵阁、反應(yīng)磨和直接甲醇燃料電池的開發(fā)等第六。在 Thomas Turek 教授上任后，Ulrich Kunz 教授繼續(xù)譜寫了 ICVT 的成功篇章锹鹉。自 2002 年起乙遵，該研究所增設(shè)了“化學儀器”初級教授職位，由 Urs Peuker 教授就任該職塑满，他自 2008 年以來一直擔任弗萊貝格理工大學機械過程工程和礦物加工技術(shù)研究所所長轮庵。自 2014 年初起，研究所又增設(shè)了“微觀過程工程設(shè)備”初級教授職位硫联，進一步加強了研究所的實力沦靖，Robert Güttel 教授被委任該職位。2015 年 4 月援仍，Güttel 教授被調(diào)到烏爾姆大學任職防偿，他如今擔任該校化學工程學院的院長妖坡。2014 年 11 月窗悯，研究所更名為“化學和電化學過程工程研究所”，旨在體現(xiàn)其研究領(lǐng)域的擴大偷拔。自 2017 年 3 月起蒋院，Gregor Wehinger 以“化學過程動力學”助理教授的身份加入了研究所。ICVT 隸屬于數(shù)學/計算機科學和機械工程學院莲绰，同時也與克勞斯塔爾工業(yè)大學的儲能技術(shù)研究中心（EST）合作欺旧。

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Creaform 形創(chuàng)開發(fā)姑丑、制造并銷售 3D 便攜式及自動化測量技術(shù)產(chǎn)品，專門從事工程服務(wù)辞友。公司提供創(chuàng)新應(yīng)用解決方案彻坛，如三維掃描、逆向工程踏枣、質(zhì)量控制昌屉、無損檢測、產(chǎn)品開發(fā)和數(shù)值模擬 (FEA/CFD)茵瀑。公司的產(chǎn)品和服務(wù)面向各大行業(yè)间驮，例如汽車、航空航天煤蔚、消費品试填、重工業(yè)、醫(yī)療保健谦枢、制造業(yè)三麦、石油與天然氣、發(fā)電業(yè)以及研究與教育怕茉。

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