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Méthode des éléments finis (MEF)

Tout comme les simulations de flux numériques (CFD) fournissent des informations importantes sur les processus d’écoulement de l’ensemble de l’agitateur du système et des composants associés (par ex. les échangeurs de chaleur, interrupteurs de courant ou conduits), la méthode des éléments finis (MEF) est également utilisée pour gagner un aperçu plus approfondi de la conception mécanique des agitateurs, des réservoirs et de leurs composants. Elle permet une conception plus fiable, empêchant ainsi les dommages et la perte de production.

Les données de charge obtenues par les mesures ainsi que les simulations de flux et les informations de géométrie obtenues à partir du système de CAO servent de paramètres d’entrée importants ou de données générales pour une analyse EF ultérieure.

La méthode FE a maintenant été intégrée dans presque toutes les disciplines physiques imaginables. Les domaines d’application les plus importants dans la technologie d’agitation et de mélange sont :

En plus des charges généralement statiques résultant de la pression du processus et de la température, les réservoirs agitateurs et leurs composants sont soumis à une charge dynamique élevée provenant de l’agitateur. 

Par exemple, des moments de flexion alternés et des forces transversales ainsi que des moments de torsion et des forces axiales lorsque les forces de réaction passent du dessus de l’agitateur au réservoir. Les composants du réservoir (par exemple les déflecteurs, les dispositifs de gazage, les tubes échangeurs de chaleur et les tuyaux d’alimentation/de vidange) sont également soumis à une charge fluctuante en raison de leur afflux turbulent. 

Ces composants du réservoir chargés dynamiquement doivent également être soumis à une analyse de résistance opérationnelle afin de démontrer leur résistance à la fatigue dans le cadre du calcul de leur résistance (par exemple, comme décrit dans les règlements internationaux sur l’équipement de pression comme ASME 2013, Section VIII, Div. 2 ou AD2000, S2). 

Parce que le réservoir est également la « base de la machine » pour l’agitateur, il doit également répondre à certaines exigences de rigidité pour assurer un fonctionnement sûr de l’agitateur. Pour cela, un calcul de déviation doit être effectué pour la buse de l’agitateur - pour les réservoirs ouverts - le pont agitateur. Cela prouve une déformation angulaire ou axiale maximale admissible. 

Cependant, le plus important est la conception résistante aux vibrations de l’ensemble de l’agitateur du réservoir et des composants du réservoir. Avec une analyse modale d’éléments finis, leurs fréquences naturelles peuvent être calculées de manière fiable afin que la résonance puisse être exclue efficacement avec les fréquences d’excitation générées par l’agitateur. 

En général, une simulation EF est recommandée pour :

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