داده‌های محاسباتی دینامیک سیالات برای بهبود طراحی خشک‌کن انجمادی

دینامیک سیالات محاسباتی (CFD) می تواند برای شبیه سازی قطعات مختلف خشک کن انجمادی و طراحی صحیح آنها استفاده شود. مخصوصا اطلاعات مربوط به دستگاه خشک کن انجمادی ولوله هایی که دستگاه را به چگال ساز وصل می کند، با دریچه ها و پره های آن که در این مقاله ارائه می شود و می تواند برای بهبود عملکرد دستگاه مورد استفاده قرار گیرد. دستگاه تنظیم درجه و محفظه خشک کن انجمادی در مقیاس بزرگ در نظر گرفته شده است؛ داده های شبیه سازی دقیق، شامل یک دستگاه کامل با مقیاس محفظه، شامل پره ها و چگال گرمی شود. داده های مربوط به رسانایی لوله های خالی با نسبت L / D متفاوتی، روی سوپاپ دایره ای با اشکال مختلف و بر سوپاپ قارچی شکل ارائه شده است. دامنه ی سرعت، فشار، دما و ترکیب در صفحه های انتخاب شده برای دستگاه ها و دریچه ها گزارش شده است. نتایج شبیه سازی های سیالات نیز برای ارزیابی عملکرد احتمالی دستگاه های نظارت در محفظه ارائه شده است.

This manuscript shows how computational models, mainly based on Computational Fluid Dynamics (CFD), can be used to simulate different parts of an industrial freeze-drying equipment and to properly design them; in particular, the freeze-dryer chamber and the duct connecting the chamber with the condenser, with the valves and vanes eventually present are analysed in this work. In Part 1, it will be shown how CFD can be employed to improve specific designs, to perform geometry optimization, to evaluate different design choices and how it is useful to evaluate the effect on product drying and batch variance. Such an approach allows an in-depth process understanding and assessment of the critical aspects of lyophilisation. This can be done by running either steady-state or transient simulations with imposed sublimation rates or with multi-scale approaches. This methodology will be demonstrated on freeze-drying equipment of different sizes, investigating the influence of the equipment geomet