Nghiên cứu về động lực học quá trình sấy của máy sấy lọc khuấy sử dụng Ansys Rocky

Quá trình sấy là một bước quan trọng trong quá trình hậu xử lý của các thành phần dược phẩm hoạt chất (APIs). Nó không chỉ tiêu thụ năng lượng mà còn thường là bước chậm nhất trong chu kỳ sản xuất API tổng thể. Để tối ưu hóa quá trình sấy và ngăn chặn suy giảm của API, việc xem xét các yếu tố như áp suất, nhiệt độ và điều kiện trộn là rất quan trọng.

Trong quá trình này, máy sấy lọc khuấy (AFD) là một thiết bị được sử dụng rộng rãi. AFD có khả năng thực hiện cả phương pháp lọc và phương pháp sấy trong cùng một thiết bị, giúp giảm thiểu việc xử lý sản phẩm và tiếp xúc của nhân viên với chất API.

Để hiểu và cải thiện quá trình sấy, các nhà nghiên cứu đã nghiên cứu tác động của tốc độ cánh quạt và hai loại cánh quạt khác nhau đến hành vi sấy dung môi trên một máy sấy lọc khuấy nhỏ, có đáy bằng phẳng.

Quá trình sấy được thực hiện bằng cách cung cấp nhiệt từ cả khoảng trống giữa thành thành trong và vỏ bình và cánh quạt. Sự khuấy lạnh của bột ướt trong quá trình sấy được thực hiện để đảm bảo truyền nhiệt đồng đều và tránh tạo điểm nóng trên lớp hạt. Thiết kế AFD chưa được tối ưu hóa có thể dẫn đến hiện tượng kết tủa và/hoặc mài mòn, ảnh hưởng xấu đến phân bố kích thước hạt (PSD) đạt được ở cuối giai đoạn sấy.

Mô hình hóa hoạt động của máy sấy lọc khuấy với Ansys Rocky

Để mô phỏng quá trình hoạt động của máy sấy lọc khuấy, nghiên cứu sử dụng phần mềm Ansys Rocky. Ansys Rocky cho phép đánh giá tác động của hình dạng và điều kiện vận hành như tốc độ góc, hình dạng cánh quạt và vị trí cánh quạt đối với hành vi sấy dung môi trên ba quy mô khác nhau của máy sấy lọc khuấy.

Kết quả nghiên cứu cho thấy thời gian sấy với các tốc độ cánh quạt và hình dạng cánh quạt khác nhau và so sánh với kết quả từ cánh quạt hình chữ S. Nghiên cứu cũng đã xem xét quy mô các hạt được mở rộng để minh họa hoạt động của máy sấy lọc.

Hình 1 cho thấy các đường cong làm khô chất lỏng ở các tốc độ khuấy trộn khác nhau và ảnh chụp nhanh các hạt trong mặt phẳng trung tâm được tô màu bởi khối lượng chất lỏng sau 60 giây.

a) Đường cong sấy ở các tốc độ khuấy khác nhau; b) Các hạt được tô màu bởi khối lượng chất lỏng ở thời gian mô phỏng 1 phút.

Hình 2 cho thấy tác động của loại cánh quạt lên đường cong sấy. Trong trường hợp này, bánh công tác hai cánh, hình chữ S được so sánh với bánh công tác PBT. Mô phỏng chứng minh rằng cánh quạt hình chữ S dẫn đến thời gian sấy tổng thể nhanh hơn.

a) So sánh đường cong sấy; b) Các hạt được tô màu bởi khối lượng chất lỏng ở thời gian mô phỏng 1 phút giữa PBT và cánh quạt S.

Hình 3 cho thấy đường cong sấy khô ở các vị trí bánh công tác khác nhau và tinh chỉnh có thể được thực hiện đối với các cấu hình hình học để tối ưu hóa thời gian sấy khô.

a) So sánh đường cong sấy; b) Các hạt được tô màu bởi khối lượng chất lỏng ở thời gian mô phỏng 1 phút giữa hai vị trí khác nhau của cánh quạt chữ S.

Ansys Rocky có khả năng chạy mô phỏng hiệu quả, cho phép xử lý đồ họa đa GPU, từ đó giúp mô phỏng nhanh chóng các hạt cầu hoặc các hạt phức tạp không cầu và các trường hợp có số lượng hạt lớn.

Tổng kết lại, nghiên cứu này cung cấp cái nhìn sâu sắc về quá trình sấy trong máy sấy lọc khuấy và tác động của các yếu tố vận hành và thiết kế đến hành vi sấy dung môi. Việc tối ưu hóa quá trình sấy trong máy sấy lọc khuấy có thể giúp cải thiện hiệu suất và chất lượng sản phẩm trong chu kỳ sản xuất API, đồng thời giảm thiểu sự suy giảm của API. Công nghệ mô phỏng Ansys Rocky cung cấp một công cụ mạnh mẽ và hiệu quả để thiết kế và tối ưu hóa máy sấy lọc khuấy và các thiết bị công nghiệp quy trình khác.

Những bài viết liên quan

Ansys Rocky: Phần mềm mô phỏng hạt rời rạc ( DEM

Discrete Element Method (DEM) - là phương pháp theo dõi chuyển động của các hạt bằng cách giải các phương trình chi phối chuyển động quay và chuyển động tịnh tiến của chúng. 

Mô phỏng DEM rất hữu ích khi bạn cần hiểu rõ hơn về hoạt động của vật liệu số lượng lớn theo thời gian. Và chúng ta có thể áp dụng giải pháp này cho một loạt các ngành công nghiệp: từ các thiết bị Dược phẩm đến khai thác mỏ, từ ngành máy móc hạng nặng đến nông nghiệp, DEM ứng dụng hữu ích vô tận.

Rocky DEM là phần mềm mô phỏng hạt có độ trung thực cao, cung cấp thông tin chi tiết về dòng chảy với độ chính xác cao.

Điều này đạt được với hiệu suất bộ giải nhanh do khả năng: xử lý đa GPU, sử dụng các hạt hình dạng thực, tích hợp hoàn toàn với các công cụ ANSYS.

)

Cải thiện quy trình bọc hoặc phủ (coating) với Rocky DEM

Discrete Element Method (DEM) - là phương pháp theo dõi chuyển động của các hạt bằng cách giải các phương trình chi phối chuyển động quay và chuyển động tịnh tiến của chúng. 

Mô phỏng DEM rất hữu ích khi bạn cần hiểu rõ hơn về hoạt động của vật liệu số lượng lớn theo thời gian. Và chúng ta có thể áp dụng giải pháp này cho một loạt các ngành công nghiệp: từ các thiết bị Dược phẩm đến khai thác mỏ, từ ngành máy móc hạng nặng đến nông nghiệp, DEM ứng dụng hữu ích vô tận.

Rocky DEM là phần mềm mô phỏng hạt có độ trung thực cao, cung cấp thông tin chi tiết về dòng chảy với độ chính xác cao.

Điều này đạt được với hiệu suất bộ giải nhanh do khả năng: xử lý đa GPU, sử dụng các hạt hình dạng thực, tích hợp hoàn toàn với các công cụ ANSYS.

Mô hình hóa quá trình thu phoi trong quá trình phay rãnh của tấm gỗ sử dụng mô phỏng DEM

Discrete Element Method (DEM) - là phương pháp theo dõi chuyển động của các hạt bằng cách giải các phương trình chi phối chuyển động quay và chuyển động tịnh tiến của chúng. 

Mô phỏng DEM rất hữu ích khi bạn cần hiểu rõ hơn về hoạt động của vật liệu số lượng lớn theo thời gian. Và chúng ta có thể áp dụng giải pháp này cho một loạt các ngành công nghiệp: từ các thiết bị Dược phẩm đến khai thác mỏ, từ ngành máy móc hạng nặng đến nông nghiệp, DEM ứng dụng hữu ích vô tận.

Rocky DEM là phần mềm mô phỏng hạt có độ trung thực cao, cung cấp thông tin chi tiết về dòng chảy với độ chính xác cao.

Điều này đạt được với hiệu suất bộ giải nhanh do khả năng: xử lý đa GPU, sử dụng các hạt hình dạng thực, tích hợp hoàn toàn với các công cụ ANSYS.

- CFD

Computational Fluid Dynamics (CFD) - Tính toán động lực học chất lưu (chất lỏng, chất khí), là một nhánh của cơ học chất lưu sử dụng phân tích số và cấu trúc dữ liệu để phân tích và giải quyết các vấn đề liên quan đến dòng chất lưu.

Ansys Fluent và Ansys CFX là hai trong số các phần mềm mô phỏng CFD hàng đầu thế giới của hãng Ansys.