Analyzing pellet agglomeration in underwater polymer extrusion pelletizers : a numerical simulation study / Bebhash S. Raj in INTERNATIONAL POLYMER PROCESSING, Vol. 39, N° 1 (2024)  

[article]  inINTERNATIONAL POLYMER PROCESSING > Vol. 39, N° 1 (2024) . - p. 80-98 Titre : Analyzing pellet agglomeration in underwater polymer extrusion pelletizers : a numerical simulation study Type de document : texte imprimé Auteurs : Bebhash S. Raj, Auteur ; Abhilash J. Chandy, Auteur Année de publication : 2024 Article en page(s) : p. 80-98 Note générale : Bibliogr. Langues : Anglais (eng) Catégories : Etat fondu (matériaux) Granulateurs Matières plastiques -- Extrusion:Polymères -- Extrusion Mécanique des fluides numériques La mécanique des fluides numérique (MFN), plus souvent désignée par le terme anglais computational fluid dynamics (CFD), consiste à étudier les mouvements d'un fluide, ou leurs effets, par la résolution numérique des équations régissant le fluide. En fonction des approximations choisies, qui sont en général le résultat d'un compromis en termes de besoins de représentation physique par rapport aux ressources de calcul ou de modélisation disponibles, les équations résolues peuvent être les équations d'Euler, les équations de Navier-Stokes, etc. La CFD a grandi d'une curiosité mathématique pour devenir un outil essentiel dans pratiquement toutes les branches de la dynamique des fluides, de la propulsion aérospatiale aux prédictions météorologiques en passant par le dessin des coques de bateaux. Dans le domaine de la recherche, cette approche est l'objet d'un effort important, car elle permet l'accès à toutes les informations instantanées (vitesse, pression, concentration) pour chaque point du domaine de calcul, pour un coût global généralement modique par rapport aux expériences correspondantes. Domaines d'application : La CFD est particulièrement employée dans les domaines des transports, pour étudier notamment le comportement aérodynamique des véhicules (automobile, aéronautique, etc) conçus. La CFD est également utilisée dans le domaine des installations critiques telles que les salles de serveurs. Elle permet de réaliser une représentation 3D de la salle, comprenant toutes les informations relatives aux équipements informatiques, électriques et mécaniques. On obtient une carte graduée des différentes zones de chaleur présentes, ce qui permet de détecter les zones critiques et les points chauds (ou "hot spots"). Modèles mathématiques Index. décimale : 668.4 Plastiques, vinyles Résumé : The production of thermoplastic pellets using underwater die-face pelletizers is a widespread process in the thermoplastics compounding industry. One major challenge in this process is pellet agglomeration, which occurs when the polymer is pliable or easily deformed under heat. To tackle this issue, the non-Newtonian flow of a polymer, along with the turbulent flow of heating oil and heat transfer through the die, are modeled using three-dimensional (3D) computational fluid dynamics (CFD) calculations in ANSYS Fluent. The computational model is validated by comparing its predictions of temperature and pressure using two models with and without a slip method, to experimental measurements from an industrial-scale pelletizer, resulting in a maximum error of <3 % for temperature and <16 % for pressure. The efficiency of the underwater die pelletizer is typically evaluated based on the rate at which it produces pellets. Minor variations in operational parameters, such as the inlet mass flow rate and temperature of the polymer, the temperature of the heating oil, and the water temperature, can greatly affect the quality of the final product. Firstly, contours of pressure, velocity and temperature are presented to understand their impact on pellet agglomeration. However, to more specifically link pellet quality, i.e. pellet agglomeration rate, to the input conditions, the study develops a non-dimensional parameter called the pellet agglomeration number (PAN), as a non-linear function of three other non-dimensional numbers: Reynolds number, Euler number, and a non-dimensional temperature. The values of PAN at the exit and inlet are shown to correlate well with the experimentally measured pellet agglomerations, thereby demonstrating the usefulness of PAN in not only differentiating between good and bad pellet quality but also determining apriori the appropriate operating conditions leading to fewer pellet agglomerations in commercial pelletizers. Note de contenu : - Mathematical formulation : Fluid equations - Solid equations - Problem description : Experimental measurements - Mathematical model : Non-Newtonian viscosity of polymer - Results : Grid-independence study - Validation with experiments - Contours - Pellet agglomeration number DOI : https://doi.org/10.1515/ipp-2023-4404 En ligne : https://drive.google.com/file/d/1stf9B6k4t4nnM0uhIDXyBoPnb7P_aeNe/view?usp=drive [...] Format de la ressource électronique : Pdf Permalink : https://e-campus.itech.fr/pmb/opac_css/index.php?lvl=notice_display&id=40853 [article]

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CFD analysis of the frame invariance of the melt temperature rise in a single-screw extruder / F. Habla in INTERNATIONAL POLYMER PROCESSING, Vol. XXVIII, N° 5 (11/2013)  

[article]  inINTERNATIONAL POLYMER PROCESSING > Vol. XXVIII, N° 5 (11/2013) . - p. 463-469 Titre : CFD analysis of the frame invariance of the melt temperature rise in a single-screw extruder Type de document : texte imprimé Auteurs : F. Habla, Auteur ; S. Obermeier, Auteur ; L. Dietsche, Auteur ; O. Kintzel, Auteur ; Olaf Hinrichsen, Auteur Année de publication : 2013 Article en page(s) : p. 463-469 Note générale : Bibliogr. Langues : Anglais (eng) Catégories : Etat fondu (matériaux) Extrudeuse monovis Fluides newtoniens Fluides, Mécanique des Matières plastiques -- Extrusion Mécanique des fluides numériques La mécanique des fluides numérique (MFN), plus souvent désignée par le terme anglais computational fluid dynamics (CFD), consiste à étudier les mouvements d'un fluide, ou leurs effets, par la résolution numérique des équations régissant le fluide. En fonction des approximations choisies, qui sont en général le résultat d'un compromis en termes de besoins de représentation physique par rapport aux ressources de calcul ou de modélisation disponibles, les équations résolues peuvent être les équations d'Euler, les équations de Navier-Stokes, etc. La CFD a grandi d'une curiosité mathématique pour devenir un outil essentiel dans pratiquement toutes les branches de la dynamique des fluides, de la propulsion aérospatiale aux prédictions météorologiques en passant par le dessin des coques de bateaux. Dans le domaine de la recherche, cette approche est l'objet d'un effort important, car elle permet l'accès à toutes les informations instantanées (vitesse, pression, concentration) pour chaque point du domaine de calcul, pour un coût global généralement modique par rapport aux expériences correspondantes. Domaines d'application : La CFD est particulièrement employée dans les domaines des transports, pour étudier notamment le comportement aérodynamique des véhicules (automobile, aéronautique, etc) conçus. La CFD est également utilisée dans le domaine des installations critiques telles que les salles de serveurs. Elle permet de réaliser une représentation 3D de la salle, comprenant toutes les informations relatives aux équipements informatiques, électriques et mécaniques. On obtient une carte graduée des différentes zones de chaleur présentes, ce qui permet de détecter les zones critiques et les points chauds (ou "hot spots"). Polycarbonates Simulation par ordinateur Index. décimale : 668.4 Plastiques, vinyles Résumé : In analytical analyses for single-screw extruders the simplified approach of rotating the barrel and keeping the screw fixed is often used instead of rotating the screw and fixing the barrel. Although the flow field is independent of the reference frame, as has already been shown to a satisfactory degree (Rauwendaal etal., 1997), the question of the dependence of the melt temperature rise on the reference frame is still being challenged, e.g. Campbell etal. (2001, 2008). In this work we develop a finite-volume CFD code allowing for the three-dimensional simulation of the flow and temperature rise in both reference frames. The question of frame invariance is addressed by simulating the flow of a Newtonian-like polycarbonate both in a two-dimensional cross-section of a single-screw extruder and in a three-dimensional model with two full turns of the screw. Our results show that the kinematics and the melt temperature rise are equal for screw- and barrel-rotation and thus independent of the reference frame. Furthermore, the presence of a clearance flow has a negligible influence on the temperature rise. Note de contenu : - THEORY : Viscous dissipation - Conservation laws - Single-screw extruder modeling - Fluid rheology - Numerical methodology - RESULTS AND DISCUSSION : Two-dimensional cross-section - Three-dimensional simulations DOI : 10.3139/217.2753 En ligne : https://drive.google.com/file/d/14AAGUen3zbK5mQAMOg9aAxXeKRdvNpzK/view?usp=drive [...] Format de la ressource électronique : Pdf Permalink : https://e-campus.itech.fr/pmb/opac_css/index.php?lvl=notice_display&id=19892 [article]

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CFD model of slot die coating for lithium-ion battery electrodes in 2D and 3D with load balanced dynamic mesh refinement enabled with a local-slip boundary condition in OpenFOAM / Alexander Hoffmann in JOURNAL OF COATINGS TECHNOLOGY AND RESEARCH, Vol. 20, N° 1 (01/2023)  

[article]  inJOURNAL OF COATINGS TECHNOLOGY AND RESEARCH > Vol. 20, N° 1 (01/2023) . - p. 3-14 Titre : CFD model of slot die coating for lithium-ion battery electrodes in 2D and 3D with load balanced dynamic mesh refinement enabled with a local-slip boundary condition in OpenFOAM Type de document : texte imprimé Auteurs : Alexander Hoffmann, Auteur ; Sandro Spiegel, Auteur ; Thilo Heckmann, Auteur ; Philip Scharfer, Auteur ; Wilhelm Schabel, Auteur Année de publication : 2023 Article en page(s) : p. 3-14 Note générale : Bibliogr. Langues : Américain (ame) Catégories : Accumulateurs lithium-ion Electrodes Enduction par filière Mécanique des fluides numériques La mécanique des fluides numérique (MFN), plus souvent désignée par le terme anglais computational fluid dynamics (CFD), consiste à étudier les mouvements d'un fluide, ou leurs effets, par la résolution numérique des équations régissant le fluide. En fonction des approximations choisies, qui sont en général le résultat d'un compromis en termes de besoins de représentation physique par rapport aux ressources de calcul ou de modélisation disponibles, les équations résolues peuvent être les équations d'Euler, les équations de Navier-Stokes, etc. La CFD a grandi d'une curiosité mathématique pour devenir un outil essentiel dans pratiquement toutes les branches de la dynamique des fluides, de la propulsion aérospatiale aux prédictions météorologiques en passant par le dessin des coques de bateaux. Dans le domaine de la recherche, cette approche est l'objet d'un effort important, car elle permet l'accès à toutes les informations instantanées (vitesse, pression, concentration) pour chaque point du domaine de calcul, pour un coût global généralement modique par rapport aux expériences correspondantes. Domaines d'application : La CFD est particulièrement employée dans les domaines des transports, pour étudier notamment le comportement aérodynamique des véhicules (automobile, aéronautique, etc) conçus. La CFD est également utilisée dans le domaine des installations critiques telles que les salles de serveurs. Elle permet de réaliser une représentation 3D de la salle, comprenant toutes les informations relatives aux équipements informatiques, électriques et mécaniques. On obtient une carte graduée des différentes zones de chaleur présentes, ce qui permet de détecter les zones critiques et les points chauds (ou "hot spots"). Revêtements Index. décimale : 667.9 Revêtements et enduits Résumé : Slot die coating is a state-of-the-art process to manufacture lithium-ion battery electrodes with high accuracy and reproducibility, covering a wide range of process conditions and material systems. Common approaches to predict process windows are one-dimensional calculations with a limited expressiveness. A more detailed analysis can be performed using CFD simulations, which are often based on in-house code or closed-source software. In this study, a two-phase CFD model in two and three dimensions was created in OpenFOAM with the intent to provide a method for more detailed investigations of the slot die coating process with open access to source code and files. A custom boundary condition enables the proper description of the wetting behavior in the two-dimensional model. The combination of standard no-slip boundary conditions at the substrate boundary with the volume-of-fluid solution algorithm leads to a method-related air entrainment, which was prevented by allowing local slip at the dynamic wetting line at the upstream meniscus in the two-dimensional model. Additionally, a load-balancing dynamic refinement algorithm was implemented to minimize the computational effort and increase the ease of use of the simulation environment. The simulation was validated by comparing the simulated process limits to experimental observations, showing good agreement. As a result, this model enables detailed analyses regarding the influences of slot die geometries, material properties, and process parameters on the coating stability and wet-film profile. Note de contenu : - EXPERIMENTAL MATERIALS AND METHODS : Material properties - Numerical methods - RESULTS AND DISCUSSION : 2D-model - Table 1 : Dry composition of the anode slurry used in this study - Table 2 : Patch names and assigned boundary conditions for the two-dimensional numerical simulations - Table 3 : Patch names and assigned boundary conditions for the three-dimensional numerical simulations - Table 4 : Computational effort for different mesh resolutions and refinement methods DOI : https://doi.org/10.1007/s11998-022-00660-8 En ligne : https://link.springer.com/content/pdf/10.1007/s11998-022-00660-8.pdf?pdf=button Format de la ressource électronique : Pdf Permalink : https://e-campus.itech.fr/pmb/opac_css/index.php?lvl=notice_display&id=38777 [article]

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Digital tools in product development (Part 1) / Thomas Zacharias in ADHESION - ADHESIVES + SEALANTS, Vol. 21, N° 3/2024 (2024)  

[article]  inADHESION - ADHESIVES + SEALANTS > Vol. 21, N° 3/2024 (2024) . - p. 24-25 Titre : Digital tools in product development (Part 1) Type de document : texte imprimé Auteurs : Thomas Zacharias, Auteur Année de publication : 2024 Article en page(s) : p. 24-25 Langues : Multilingue (mul) Catégories : Aluminium L'aluminium est un élément chimique, de symbole Al et de numéro atomique 13. C’est un métal pauvre, malléable, de couleur argent, qui est remarquable pour sa résistance à l’oxydation13 et sa faible densité. C'est le métal le plus abondant de l'écorce terrestre et le troisième élément le plus abondant après l'oxygène et le silicium ; il représente en moyenne 8 % de la masse des matériaux de la surface solide de notre planète. L'aluminium est trop réactif pour exister à l'état natif dans le milieu naturel : on le trouve au contraire sous forme combinée dans plus de 270 minéraux différents, son minerai principal étant la bauxite, où il est présent sous forme d’oxyde hydraté dont on extrait l’alumine. Il peut aussi être extrait de la néphéline, de la leucite, de la sillimanite, de l'andalousite et de la muscovite. L'aluminium métallique est très oxydable, mais est immédiatement passivé par une fine couche d'alumine Al2O3 imperméable de quelques micromètres d'épaisseur qui protège la masse métallique de la corrosion. On parle de protection cinétique, par opposition à une protection thermodynamique, car l’aluminium reste en tout état de cause très sensible à l'oxydation. Cette résistance à la corrosion et sa remarquable légèreté en ont fait un matériau très utilisé industriellement. L'aluminium est un produit industriel important, sous forme pure ou alliée, notamment dans l'aéronautique, les transports et la construction. Sa nature réactive en fait également un catalyseur et un additif dans l'industrie chimique ; il est ainsi utilisé pour accroître la puissance explosive du nitrate d'ammonium. Contraintes (mécanique) Eléments finis, Méthode des Emballages Malaxeurs et mélangeurs Mécanique des fluides numériques La mécanique des fluides numérique (MFN), plus souvent désignée par le terme anglais computational fluid dynamics (CFD), consiste à étudier les mouvements d'un fluide, ou leurs effets, par la résolution numérique des équations régissant le fluide. En fonction des approximations choisies, qui sont en général le résultat d'un compromis en termes de besoins de représentation physique par rapport aux ressources de calcul ou de modélisation disponibles, les équations résolues peuvent être les équations d'Euler, les équations de Navier-Stokes, etc. La CFD a grandi d'une curiosité mathématique pour devenir un outil essentiel dans pratiquement toutes les branches de la dynamique des fluides, de la propulsion aérospatiale aux prédictions météorologiques en passant par le dessin des coques de bateaux. Dans le domaine de la recherche, cette approche est l'objet d'un effort important, car elle permet l'accès à toutes les informations instantanées (vitesse, pression, concentration) pour chaque point du domaine de calcul, pour un coût global généralement modique par rapport aux expériences correspondantes. Domaines d'application : La CFD est particulièrement employée dans les domaines des transports, pour étudier notamment le comportement aérodynamique des véhicules (automobile, aéronautique, etc) conçus. La CFD est également utilisée dans le domaine des installations critiques telles que les salles de serveurs. Elle permet de réaliser une représentation 3D de la salle, comprenant toutes les informations relatives aux équipements informatiques, électriques et mécaniques. On obtient une carte graduée des différentes zones de chaleur présentes, ce qui permet de détecter les zones critiques et les points chauds (ou "hot spots"). Mélanges (chimie) Simulation par ordinateur Index. décimale : 668.3 Adhésifs et produits semblables Résumé : A variety of different digital tools can be used in the development process to ensure high levels of functionality and quality and to accelerate the market launch of new products. This article gives an overview of the simulation methods available using the example of a two-component packaging solution. Note de contenu : - Filling simulation (injection molding simulation) - Computational fluid dynamics (CFD) - Fig. 1 : The figure shows the complete two-component packaging solution, consisting of the static mixer, the front plate with the outlet, the foil bag, the support sleeve and the two pistons - Fig. 2 : Contour plot of the filling time of the front plate - Fig. 3 : Contour plot of the velocity in some of the cross sections of a helix mixer - Fig. 4 : Contour plot of mechanical stresses within the support sleeve - Fig. 5 : Drop test simulation of the foil bag En ligne : https://drive.google.com/file/d/1QNxMIF-q7qly2WkuMO8-xevcM_iINAx9/view?usp=drive [...] Format de la ressource électronique : Pdf Permalink : https://e-campus.itech.fr/pmb/opac_css/index.php?lvl=notice_display&id=41395 [article]

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Experimental and computational fluid dynamics investigation on tanning process in a rotating drum / Yirui Lin in JOURNAL OF THE AMERICAN LEATHER CHEMISTS ASSOCIATION (JALCA), Vol. CXVIII, N° 11 (11/2023)  

[article]  inJOURNAL OF THE AMERICAN LEATHER CHEMISTS ASSOCIATION (JALCA) > Vol. CXVIII, N° 11 (11/2023) . - p. 485-495 Titre : Experimental and computational fluid dynamics investigation on tanning process in a rotating drum Type de document : texte imprimé Auteurs : Yirui Lin, Auteur ; Zhoucheng Jiang, Auteur ; Ya-Nan Wang, Auteur ; Yunhang Zeng, Auteur ; Guo Xie, Auteur ; Bi Shi, Auteur Année de publication : 2023 Article en page(s) : p. 485-495 Note générale : Bibliogr Langues : Américain (ame) Catégories : Adsorption Cuirs et peaux Fluides, Dynamique des Mécanique des fluides numériques La mécanique des fluides numérique (MFN), plus souvent désignée par le terme anglais computational fluid dynamics (CFD), consiste à étudier les mouvements d'un fluide, ou leurs effets, par la résolution numérique des équations régissant le fluide. En fonction des approximations choisies, qui sont en général le résultat d'un compromis en termes de besoins de représentation physique par rapport aux ressources de calcul ou de modélisation disponibles, les équations résolues peuvent être les équations d'Euler, les équations de Navier-Stokes, etc. La CFD a grandi d'une curiosité mathématique pour devenir un outil essentiel dans pratiquement toutes les branches de la dynamique des fluides, de la propulsion aérospatiale aux prédictions météorologiques en passant par le dessin des coques de bateaux. Dans le domaine de la recherche, cette approche est l'objet d'un effort important, car elle permet l'accès à toutes les informations instantanées (vitesse, pression, concentration) pour chaque point du domaine de calcul, pour un coût global généralement modique par rapport aux expériences correspondantes. Domaines d'application : La CFD est particulièrement employée dans les domaines des transports, pour étudier notamment le comportement aérodynamique des véhicules (automobile, aéronautique, etc) conçus. La CFD est également utilisée dans le domaine des installations critiques telles que les salles de serveurs. Elle permet de réaliser une représentation 3D de la salle, comprenant toutes les informations relatives aux équipements informatiques, électriques et mécaniques. On obtient une carte graduée des différentes zones de chaleur présentes, ce qui permet de détecter les zones critiques et les points chauds (ou "hot spots"). Mouvement rotatoire Simulation par ordinateur Tambours (tannage) Tannage minéral Tannage dans lequel interviennent différents minéraux. Le plus répandu est le tannage aux sels de chrome, mais aussi à l’aluminium Transfert de masse Zirconium Index. décimale : 675.2 Préparation du cuir naturel. Tannage Résumé : Mass transfer of chemicals greatly affects leather production efficiency and product quality. Leather shows different motions in a rotating drum during processing, which is strongly associated with chemicals’ mass transfer. However, how leather motions affect mass transfer remains unclear, which disfavors highly efficient leather manufacturing process. Here, different leather motion states were obtained by adjusting the drum rotation speed. Experimental results showed that the duration of leather rolling motion greatly increased by 41% when the rotation speed increased from 5 r/min to 20 r/min, and the uptake of the tanning agent was consequently improved, which indicated that the rolling motion is beneficial to mass transfer. Computational fluid dynamics simulation results showed that the mass transfer rate under rolling motion was higher than those under slipping, elevating and hanging motions, because the flow velocity and concentration gradient near the leather surface were higher under rolling motion. Accordingly, increasing the rolling motion enhanced the mass transfer in leather processing. This work identifies the leather motion beneficial for mass transfer and provides guidance on operating condition optimization and drum design for high-efficiency leather production. Note de contenu : - EXPERIMENTAL : Materials - Tanning experiments - Visualization of leather motions - Analysis of mass transfer of zirconium tanning agent in leather - Analysis of leather tanning performance - CFD validation of leather motion states - RESULTS AND DISCUSSION : Leather motion characteristics under different rotation speeds - Mass transfer of zirconium tanning agent - Effect of leather motion states on mass transfer analyzed by CFD - Velocity distribution - Mass transfer of zirconium - Table 1 : Zirconium tanning process - Table 2 : PSO and PFO kinetic parameters for zirconium adsorption DOI : https://doi.org/10.34314/jalca.v118i11.8242 En ligne : https://drive.google.com/file/d/1VyNSOObv09FyLU4lIOUZPhbuwI4xk2We/view?usp=drive [...] Format de la ressource électronique : Pdf Permalink : https://e-campus.itech.fr/pmb/opac_css/index.php?lvl=notice_display&id=40047 [article]

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Numerical analysis of a new mound-shaped extensional mixing element designed based on a sine curve in single-screw extrusion / Hezhi He in INTERNATIONAL POLYMER PROCESSING, Vol. 38, N° 4 (2023)  

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Thermo-chemo-mechanical influences of impingement flow on the degradation of organic coatings in the underwater zone of offshore wind turbines / Amin Vedadi in JOURNAL OF COATINGS TECHNOLOGY AND RESEARCH, Vol. 20, N° 1 (01/2023)  

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