Dynamic process models for ultra fine grinding and dispersion

超细研磨和分散的动态过程模型

基本信息

项目摘要

The main objective of the DynSim-FP 1679 program is to provide numerical tools for a dynamic simulation of networked solid-state processes with different devices and machines in the field of solid-state process engineering. In particular, stirred media mill are used for fine comminution and dispersion. Partially empirical but also physically based models exist in order to model this process by describing the transport behavior, the power input and the comminution behavior.To date, these models have been limited to stationary mill operation in the area of the fine grinding. Hence, there are no models for stirred media mill that allow a predictive dynamic simulation of the particle size distribution or particle shape change under variations in material and operating parameters. In a dynamic simulation, the process model must be able to reproduce the product particle size distribution subjected to changes in operating parameters as it occurs during the operation of the mill. In the context of this project, this goal is to be achieved by coupling the population balance model with a stress and material model for continuous mill operations.Throughout the first funding period, the central focus was on the conception and coupling of the models for the description of comminution, viscosity and power consumption for batch operation systems. Within the second fund period, the model has been expanded to continuous operation systems via a material transport and material distribution model. Additionally, a method for calibrating the model parameters, specially breaking rate and breaking function, has been established in particular for applied model parameters and defined produced silicon dioxide aggregate systems. The breakage function differs significantly during dispersing processes and must be considered individually. The material function for the used aggregate systems as well as its transfer to a commercial aggregate system is to be developed in the third funding period. In addition, the integration of the continuous process model into the SPP simulation environment and model extansion should include the capture probability of product particles, multiple stresses and particle shape change. For the representation of the dynamic behavior, the continuous operating mill is also connected with a mixing vessel and a classifier.
DynSim-FP 1679程序的主要目标是为固态过程工程领域中不同设备和机器的网络化固态过程的动态模拟提供数值工具。特别地,搅拌介质磨机用于精细粉碎和分散。为了通过描述输送行为、功率输入和粉碎行为来模拟该过程,存在部分经验但也基于物理的模型。迄今为止,这些模型仅限于细磨区域中的固定磨机操作。因此,没有用于搅拌介质研磨机的模型,其允许在材料和操作参数的变化下对颗粒尺寸分布或颗粒形状变化进行预测性动态模拟。在动态模拟中,过程模型必须能够再现产品粒度分布,该粒度分布在磨机运行过程中会受到运行参数的变化。在本项目中,这一目标将通过将物料平衡模型与连续磨机操作的应力和物料模型相结合来实现。在第一个供资期间,重点是描述间歇操作系统的粉碎、粘度和功耗的模型的概念和结合。在第二个资金期内,该模式已通过一个材料运输和材料分配模式扩展到连续作业系统。此外,已建立了一种用于校准模型参数的方法,特别是破碎速率和破碎函数,特别是对于应用的模型参数和定义的生产二氧化硅聚集体系统。破碎功能在分散过程中有很大不同,必须单独考虑。将在第三个供资期间开发旧骨料系统的材料功能以及将其转移到商业骨料系统。此外,将连续过程模型集成到SPP模拟环境中以及模型扩展应包括产品颗粒的捕获概率、多重应力和颗粒形状变化。为了表示动态行为,连续操作的磨机还与混合容器和分级器连接。

项目成果

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