CFD-Simulation einer Lackierkabine
EOLIOS, ein in Europa einzigartiges Know-how
EOLIOS führt Studien von Lackierkabinen durch, um den Wirkungsgrad mithilfe von CFD-Simulationswerkzeugen zu optimieren.
Unsere Projekte :
CFD-Simulation von Lackierkabinen
In einem wettbewerbsintensiven wirtschaftlichen Umfeld und mit zunehmender Aufmerksamkeit für den Umweltschutz untersuchen Lackierbetriebe für große Industrieanlagen mehr denn je alternative Technologien und Verfahren, die die Effizienz des Lackierprozesses verbessern können.
Dies gilt insbesondere für die Technologien der Autolackierung, wo von neue Strategien und Ansätze wurden in den letzten zehn Jahren entwickelt, die darauf abzielen die Effizienz steigern und die Flexibilität, à die Kosten senken Die meisten von uns haben die Absicht, die Haupt- und Betriebskosten zu senken und die Auswirkungen auf die Umwelt zu minimieren, während sie gleichzeitig eine Farbqualität von Weltklasse liefern.
Der aktuelle Trend bei der Lackierung ist, dass Flugzeughersteller in der Regel Strategien anwenden, die zuvor von Autolackierern entwickelt und getestet wurden, um die Qualität zu verbessern und die Betriebskosten zu senken.
Anforderungen an die Gestaltung von Lackierhallen
Der Zweck von Lackierkabinen in Flugzeugen ist es, einen belüfteten, sauberen und temperaturkontrollierten Raum für die Beschichtung bereitzustellen.
Die Belüftung der Luft ist notwendig, um die Entfernung von gefährlichen Dämpfen und versprühten Farbpartikeln zu gewährleisten. Außerdem ist es wichtig, dass die Belüftungsluft gleichmäßig um das Flugzeug zirkuliert, um eine Farbbeschichtung von hohe Qualität. Typischerweise wird in den Lackierkabinen von kleinen Flugzeugen, Hubschraubern usw. eine horizontale Längsströmung erzeugt, durch die die nahe der Rumpfnase zugeführte Belüftungsluft sich weiter ausbreitet über die Länge des Flugzeugs. Die Luft wird dann in einiger Entfernung hinter dem Flugzeug aus der Lackierkabine abgezogen.
Dieses Design der Lackierkabinen ist energieeffizient (es wird ein relativ geringer Luftverbrauch benötigt).
Das Problem bei dieser Art der Belüftung kann eine körnige und unebene Oberfläche sein, die durch das Trocknen der Farbe entsteht. Die Rauheit der Farbschicht entsteht durch die getrockneten Partikel des Aerosols, weil die Farbe von der Flugzeugnase aus versprüht und durch einen Längsluftstrom zum Heck des Flugzeugs transportiert wird. Die Trocknung ist dann heterogen und es können Unterschiede in der Oberflächenkörnigkeit auftreten. Ein solcher Oberflächenfehler kann für die anspruchsvollsten Menschen, z. B. für private Geschäftsflugzeuge, unannehmbar sein.
CFD-Simulation für Lackierkabinen und Hallen
Hier haben die Ergebnisse der vorgestellten CFD-Simulationen gezeigt, dass die Form und Positionierung der Ein- und Auslassöffnungen entscheidend für die Minimierung der rezirkulierenden Luftströme unter den Tragflächen eines Flugzeugs sind. Das endgültige, optimierte Design des Hangars umfasst ein kreuzförmiges Belüftungssystem in Kombination mit Abluftbereichen, die sich in Schlüsselbereichen unter dem Flugzeug befinden.
Gleichzeitig erwies sich der Gesamtluftstrom, der erforderlich war, um die Luftströmungsgeschwindigkeit von 0,3 m/s in einem Abstand von 1,5 m vom Flugzeug zu erreichen, als fast identisch mit dem Luftstrom herkömmlicher, weniger effizienter Systeme für das Farbspritzen.
CFD-Simulation für Lackierkabinen
Die Bewertung der Klima- und Partikelbeseitigungsbedingungen sollte nicht nur fürden gesamten Hangar, sondern auch für jeden lokalen Bereich durchgeführt werden, wobei die Raumgröße und die Auswirkungen der einzelnen Systeme zu berücksichtigen sind. Die einzige Methode zur genauen Berechnung dieser Parameter und zur Schätzung der Luftströme im Raum ist die CFD-Simulation.
CFD-Methoden der Gasmodellierung ermöglichen mit professioneller Software und entsprechender Rechenleistung die Komplexitätsgrad des betrachteten Problems, die Partikelströme zu visualisieren, diedie Konzentration schätzen von schädlichen Substanzen, vondie Temperaturverteilung untersuchen in der Werkstatt (kritische Szenarien insbesondere) und eine Reihe anderer Parameter.
In der Entwurfsphase des Systems kann so seine Effizienz bewertet undfinanzielle Verluste in der Betriebsphasevermieden werden.
Strategien zur Energieeffizienz
In den folgenden Schritten untersuchen wir die in Werkstätten üblichen Energiesparstrategien, die zur Minimierung der Betriebskosten in einer Lackierhalle eingesetzt werden können. Die größte Menge an verbrauchter Energie wird für die Klimatisierung aufgewendet – die Regulierung von Temperatur und Luftfeuchtigkeit. Daher sind Maßnahmen zur Verringerung der Menge an klimatisierter Luft am effektivsten, um den Energieverbrauch während des Malens zu senken.
In Lackierereien werden häufig zwei Strategien angewandt, um den Energieverbrauch zu minimieren. Die erste ist die Luftumwälzung. Indem ein erheblicher Teil der aus den Spritzkabinen angesaugten Luft wieder in die Spritzkabine zurückgeführt wird, wird die Luftmenge, die vollständig klimatisiert werden muss, erheblich reduziert, was dazu führt, dass eine deutliche Senkung des Energieverbrauchs. Dies ist die effektivste Methode, um den Energieverbrauch zu senken. Der Anteil der umgewälzten Lüftungsluft hängt von der chemischen Zusammensetzung der Farben und dem Volumen der aufgetragenen Beschichtung ab und kann bis zu 80 % betragen.
Die zweite Strategie zur Senkung des Energieverbrauchs besteht darin die Luftmengen kontrollieren auf der Trocknungsstraße, ein Konzept, das ursprünglich von Lieferanten von Autolacken in Zusammenarbeit mit Herstellern von Lackieranlagen entwickelt wurde. Für jede aufgebrachte Beschichtung, einige Temperatur- und Feuchtigkeitsanforderungen müssen eingehalten werden, um die erforderliche Trocknungsrate der Farbe zu erreichen, um eine hohe Qualität. Wenn die Luft zu kalt und/oder zu trocken ist, wird das Lösemittel in die Luft gedrückt.wird verdampfen schnell aus der Farbe, was dazu führt ein Blasenfehler. Umgekehrt verdampft das Lösungsmittel viel langsamer, wenn die Luft zu warm und/oder feucht ist.. Dies wird zu einer niedrigen Viskosität der aufgetragenen Beschichtung führen, was wiederum zur Fleckenbildung.
Daher geben die Farbenhersteller in der Regel bestimmte Temperaturen und Feuchtigkeitsniveaus vor, die eingehalten werden müssen, damit die Verdunstungsrate des Lösungsmittels ausreicht, um eine dieser Fehlerarten zu vermeiden.
CFD-Simulation für Lackierkabinen
Die Werte der möglichen Indikatoren für Temperatur und Luftfeuchtigkeit liegen entlang einer vorbestimmten berechneten Kurve auf dem psychrometrisches Diagramm, jede Kombination von Parametern entspricht einer bestimmten äquivalenten Verdampfungsantriebskraft (Wasserdampfdruck in der Luft), so dass die Trocknungsgeschwindigkeit der Farbe ist unter allen Bedingungen gleich entlang der Trocknungslinie.
Der Vorteil dieser Strategie ist, dass in den kälteren Monaten die Lüftungsluft auf niedrigere Werte der Linienparameter geregelt wird – und umgekehrt in den wärmeren Monaten. Dies führt sowohl zu Energieeinsparungen als auch zu geringeren Kosten für öffentliche Dienstleistungen. Die Anwendung dieser Strategie kann den Energiebedarf von Heizgeräten und Kühlgeräten um 50 % bzw. 60 % senken.
