دستور العملی برای موفقیت در شرکت Whirlpool

عوامل زیادی در طراحی اجاق ایده آل وجود دارد – قابلیت پخت عالی یک امر ضروری است، اما بهره وری انرژی و استفاده از مواد با اثرات زیست محیطی کاهش یافته نیز مهم است. چگونه می توان همه این عوامل مختلف را با هم ترکیب کرد تا فری ایجاد کرد که برای بهترین عملکرد بهینه شده باشد؟ مهندسانی که در شرکت Whirlpool به همراه طرح انرژی سبز اروپا، پروژه GRENKITCHEN کار می کنند، دریافتند که شبیه سازی چندفیزیک برای موفقیت فرآیند طراحی آنها حیاتی است.

بهبود بهره وری انرژی در لوازم خانگی

پروژه GRENKITCHEN ، یک ابتکار اروپایی است که از توسعه لوازم خانگی کم مصرف با کاهش اثرات زیست محیطی حمایت می کند، برای کمک به توسعه و به اشتراک گذاری دانش در مورد تولید لوازم خانگی به منظور پیشبرد استراتژی های سازگار با محیط زیست برای بهبود بهره وری انرژی در خانواده ها در سراسر اروپا تاسیس شد.

مدل فر مینروا با COMSOL Multiphysics ساخته شده است
مدل مولتیفیزیک COMSOL اجاق مینروا ویرپول که توزیع دمای پیش‌بینی‌شده سطوح کوره را نشان می‌دهد.

یکی از اهداف اصلی این پروژه بهبود تبادل حرارت در کوره های خانگی است. از آنجایی که اجاق‌ها یکی از کم مصرف‌ترین لوازم خانگی هستند ( تنها حدود 10 تا 12 درصد از نیروی ورودی برای گرم کردن غذای در حال آماده‌سازی استفاده می‌شود )، یکی از بهترین زمینه‌ها برای بهبود در مصرف انرژی است.

محققان در تحقیق و توسعه ویرپول که بر روی پروژه GRENKITCHEN کار می کنند، با استفاده از اجاق مینروا Whirlpool’s به عنوان یک مدل، فرآیندهای انتقال حرارت هدایت، همرفت و تشعشع را در کوره مدلسازی کردند. نلسون گارسیا-پولانکو، پژوهشگر و مهندس حرارتی در ویرپول، در مقاله ای از نسخه 2014 شبیه سازی Multiphysics توضیح داد: «هدف ما از این پروژه کاهش مصرف انرژی کوره های ویرپول تا 20 درصد است . این بهبود در بهره وری منجر به کاهش 50 میلیون تنی انتشار CO ₂ در سال در خانوارهای اروپایی می شود.

شبیه سازی چند فیزیک برای طراحی بهینه شده

اولین گام در این پروژه ایجاد یک مدل COMSOL Multiphysics از فر و تأیید صحت آن با انجام آزمایش‌های تجربی بود. یکی از آزمایش‌هایی که توسط تیم مورد استفاده قرار گرفت، «آزمایش آجر مرطوب سرد» یا «آزمایش آجر» بود، که در آن آجر مرطوب نشان‌دهنده یک ماتریس غذا از 5 درجه سانتی‌گراد تا 60 درجه سانتی‌گراد در یک دوره زمانی مشخص گرم می‌شود. سپس توزیع دما و تبخیر آب از آجر اندازه گیری می شود تا عملکرد کوره و مصرف انرژی تعیین شود. در زیر تصاویری از مدل فر و آجر (راست) و همچنین عکسی از فر در حین آزمایش آزمایشی (سمت چپ) نشان داده شده است.

گارسیا-پولانکو با استفاده از این مدل، مشخصات دما و غلظت آب را در آجر در طول یک چرخه حرارت دهی 50 دقیقه ای در 200 درجه سانتی گراد اندازه گیری کرد. سپس این اطلاعات با نتایج حاصل از آزمایش تجربی مقایسه شد تا تأیید شود که شبیه‌سازی کوره می‌تواند به طور منطقی تغییرات دما را در طول مدت آزمایش پیش‌بینی کند.

تبخیر آب از آجر نیز در نظر گرفته شد. این مدل پیش‌بینی کرد که به طور متوسط 166 گرم آب پس از چرخه گرمایش 50 دقیقه‌ای تبخیر می‌شود، در حالی که مقدار واقعی فقط کمی بالاتر بود، یعنی 171 گرم. با این اطلاعات در مورد غلظت آب و پروفیل های گرمایش، گارسیا پولانکو و تیم GRENKITCHEN قادر خواهند بود فر را برای دستیابی به راندمان انرژی بالا بهینه کنند، در حالی که می توانند کیفیت محصول نهایی را حفظ کنند – تضمین می کنند که کوره کم مصرف گرما را در سراسر فر پخش می کند و عملکرد مطلوبی را در فرآیند پخت ارائه می دهد.

در حال حاضر، گارسیا پولانکو و تیم از مدل معتبر برای آزمایش ایده‌های طراحی برای کارایی و عملکرد استفاده می‌کنند.

به هر حال، گارسیا-پولانکو پروژه و طرح های خود را در سخنرانی اصلی آینده خود در مورد ” رویکرد چندفیزیکی برای بهبود عملکرد کوره های خانگی ” در کنفرانس COMSOL 2014 در کمبریج، بریتانیا مورد بحث قرار خواهد داد.