Bronswerk Heat TransferがSimcenter FLOEFDを使用して圧力損失を特定

1940年創業のBronswerk Heat Transfer BVは、熱交換機とコンデンサー、空冷式冷却装置、そのほかの総合システムの設計と製造を手掛ける専門企業です。オランダ、チェコ、ロシアなどで事業を展開し、約300名の従業員を擁する同社は熱交換機の問題を克服する高品質で革新的なソリューションを提供しています。

Bronswerk Heat Transfer BVは、多管式熱交換器、冷却装置、フレーム付きコンデンサー、空冷式冷却装置 (ACC)、ファンといった産業用システムを設計、製造、提供しています。また、世界各地でプロセス冷却システムの保守も手掛けています。

最近、大規模な産業用工場の冷却用ファンの効率性を向上すると同時にファンからの騒音を低下させるという依頼を受けました。こちらの工場では、33フィートのファンがガス / 油田冷却システム内のコイル束に送風します。

ガスや石油の冷却には何十、場合によっては何百というファンシステムが必要になることもあり、それらのファンを駆動する電力はかつてないメガワット数に上ります。厳格な騒音規制が課せられる大型工場にとって、ファン騒音はコスト削減と同じくらいに重要な問題です。こうした環境で用いられるファンは通常、最大効率が約50%です。最大効率を80%、さらにそれ以上に高めたらどうなるでしょうか。省エネルギー、小さい騒音、少ない運用コスト、少ないファン数で同じ効果を得られます。Bronswerk Heat Transfer BVの設計エンジニアリングチームは、こうしたビジョンを持ち、積年の問題を解決する新世代の空冷式冷却装置の開発を目指しました。

Simcenter FLOEFDを選ぶ

Bronswerk Heat Transfer BVの設計エンジニアは、旧モデルと比べて、エネルギー効率に優れ、静音軽量の石油 / ガスプラント用冷却ファンを開発するため、Simcenter™ FLOEFD™ソフトウェアを選びました。

Simcenter FLOEFDのおかげで、物理測定だけでは不可能であった解析と検証が可能になりました。Simcenter FLOEFDは、改良設計案を解析、検証するためのコンカレント3D CFD (数値流体力学) ツールセットとして高い実績を誇ります。Simcenterは、シーメンスデジタルインダストリーズソフトウェアが提供するソフトウェアとサービスの包括的で統合的なポートフォリオであるXceleratorの一部です。

Bronswerk Heat Transfer BVの設計エンジニアはそれまで、CFDツールと物理測定を併用して、大規模な空冷式冷却装置の挙動、特に空気力学を特性評価していましたが、コンカレントCFDツールであれば、物理的な拘束条件やハイゼンベルク原理といった要素のために測定では得られないデータを生成できることに気づきました。

業界記録を更新

Bronswerk Heat Transfer BVが新たに開発した冷却ソリューションで使用しているファンと筐体は、ガスタービンや航空機翼の開発から培った技術と社内で蓄積した創造性を結集したものです。Simcenter FLOEFDは、創造的なアイデアの実用性を素早く高精度に検証できます。CFDシミュレーションは、純粋な定量測定に加え、コストや納期の超過を招くことなく、斬新なアイデアを探索することを可能にします。

Bronswerk Heat Transfer BVで先進設計・解析部門のアソシエート・ディレクターを務めるGuus Bertels氏はこう述べています。「この設計案は機能するだろうから製造用試作に進めてよいと自身と周囲を納得させることができなかったため、Simcenter FLOEFDが欠かせませんでした。」

プロジェクトの成功に物理測定が不可欠だといっても、あらゆるケースのデータを取得することはできません。シミュレーショ ンから流れ場の静圧分布を調べ、全圧の情報を取得できました。これは、システムのエントロピーを直接測定する方法です。Simcenter FLOEFDは、エネルギー損失である全圧損失がどこで起こっているかを色別で表示します。

Bronswerk Heat Transfer BVのWhizz-Wheel®技術をベースとした冷却システムは、最大30%の性能向上、設置領域の縮小、騒音と消費電力の削減を果たし、エネルギー効率、静音、軽量化の業界記録を次々と塗り替えました。

「何よりも重要なのは、Simcenter FLOEFDを使用することで空冷式冷却装置の空気力学を初回から深く理解できたことです。というのも、流体と空気力学は吸気口の流れとファンだけに限らないからです。」 とBertels氏は語ります。