Verrerie – Hauts De France
Etude CFD d’une verrerie
EOLIOS a dimensionné les ouvrants de ventilation naturelle et les systèmes mécaniques de distribution d’air, optimisé l’aéraulique générale des process d’une verrerie dans les Haut-de-France en utilisant la simulation CFD
Verrerie – Hauts De France
Année
2021
Client
NIPRO
Localisation
Hauts de France
Typologie
Verrerie
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Description de la mission CFD
La thermo aéraulique des verreries est très particulière, car elle résulte de phénomènes interagissant ensemble. Dans ce cadre, EOLIOS Ingénierie a dimensionné par simulation CFD la ventilation naturelle d’une verrerie se situant dans les Hauts-de-France. Un audit de site existant a permis de calibrer le process de fabrication des éléments verriers. Les différentes étapes de fabrication ; four, feeder, goutte, étirage, rebrûlage… ont pu être modélisées afin d’obtenir une distribution réaliste des calories dans le hall de production. Les différents systèmes de ventilation, d’extraction de fumées, et systèmes de brûleurs gaz ont été intégrés de manière à simuler précisément la thermo aéraulique de l’ensemble de l’usine.
La modélisation précise des process et systèmes, puis la simulation numérique CFD de l’usine et de son environnement proche (autres bâtiments du site) ont permis d’obtenir des cartographies précises de plusieurs variables étudiées (vitesse d’air, température, niveau de pollution, pression…) dans l’usine.
Le confort thermique des opérateurs en industrie est un facteur important pour leur sécurité et leur productivité. Les opérateurs doivent être en mesure de travailler dans des conditions confortables pour assurer une productivité et une sécurité optimales.
Modélisation de la production de verre
Comment sont produit les tubes médicaux en verre ?
Pour produire des tubes en verre, on utilise généralement un processus appelé fabrication au soufflage. Dans ce processus, un four chauffe des morceaux de verre à des températures très élevées. Une fois que le verre a atteint une température suffisamment élevée, il est soufflé à l‘aide d‘un soufflet. Le soufflet est une canne en verre qui permet au verre de prendre une forme souhaitée. Une fois que le verre est soufflé, il est refroidi et placé dans un moule où il est laissé refroidir et durcir. Une fois le tube en verre produit, il est poli et biseauté pour lui donner sa forme et ses finitions finales.
Quelle est l'impact de la production de verre sur la température dans l'usine ?
La production de verre peut avoir un impact significatif sur la température dans l’usine. Les fours utilisés pour chauffer le verre peuvent atteindre des températures très élevées, ce qui peut entraîner une hausse générale de la température de l’usine. De plus, le processus de soufflage peut également entraîner une hausse de la température de l’usine, car les températures du soufflet doivent être suffisamment élevées pour souffler le verre. Enfin, le processus de refroidissement du verre peut également entraîner une hausse de la température de l’usine, car le verre doit être refroidi à des températures très basses.
Pourquoi la qualité d'air peut être dégradé dans une verrerie ?
La qualité de l‘air peut être dégradée dans une verrerie en raison des émissions des fours et des processus de soufflage. Les émissions des fours peuvent contenir des éléments chimiques et des particules qui peuvent être nocifs pour la santé humaine et environnementale. De plus, les processus de soufflage peuvent également entraîner une hausse des émissions de poussières et de fumée. Par conséquent, il est important que les usines de verre maintiennent des niveaux de qualité de l‘air adéquats à l‘intérieur de l‘usine pour minimiser les risques pour la santé et l‘environnement.
Dimensionnement de la ventilation naturelle par la simulation CFD
La prise en compte des phénomènes radiatifs, indispensables pour ce type de projet, a permis de connaitre les niveaux de confort des opérateurs. Les études ont été menées en prenant en compte le vent dominant du site de manière réelle (impact de la topographie du site) et selon différents scénarios météorologiques (hiver, été…).
Le dimensionnement des aérateurs statiques de toiture, modélisés précisément a permis d’obtenir leur débit réaliste selon le vent, la configuration de l’usine et les débits d’air d’entrée associés. Les simulations CFD réalisées par les ingénieurs d’EOLIOS sont issues de nombreuses années de recherche et d’expertises permettant de calibrer les modèles par rapport aux fonctionnements réels des usines. Les études ont permis de fournir au client un haut niveau d’expertise, un outil d’aide à la décision ayant permis de réaliser des arbitrages quant aux investissements et le choix de différentes technologies et de connaitre l’impact de différents niveaux de dimensionnement des entrées d’air en fonction de leur positionnement.
Améliorer le confort thermique et la qualité d'air par la simulation CFD
La simulation CFD est un outil puissant qui peut être utilisé pour améliorer le confort thermique et réduire les consommations énergétiques dans les verreries. La simulation aéraulique peut être utilisée pour étudier le comportement des fluides et de l‘air dans les usines et peut aider à déterminer comment la ventilation, le chauffage et le refroidissement naturel peuvent être optimisés pour créer un environnement plus confortable. Plus largement, la simulation CFD peut également aider à déterminer le meilleur emplacement pour les sources de chaleur et de froid et à évaluer l’efficacité de la ventilation naturelle et du chauffage.
Ici, la simulation aéraulique à pu être utilisée pour évaluer l’impact des modifications de la configuration dans l’usine et de ses équipements sur le confort thermique.
Synthèse vidéo de l'étude
La simulation CFD d‘une verrerie permet d’étudier les flux d‘air dans l‘usine, ainsi que la distribution de la température, en fonction des différentes zones. Cela permet d’identifier les points chauds et les points froids, et de déterminer si la ventilation est suffisante. De plus, la modélisation CFD peut aider à comprendre comment les différents systèmes de l‘usine sont intégrés et interagissent les uns avec les autres, ce qui peut aider à trouver des solutions pour améliorer l’efficacité.
