Jak snížit náklady na výrobu o 20 %? Destile se to podařilo.
Jaké jsou výzvy při výrobě varných nádob?
Varny jsou základním stavebním prvkem malých pivovarů, minipivovarů a mikropivovarů. Musí splňovat předpisy a normy pro tlakové nádoby. Ty požadují, aby tlakové nádoby vyhověly těmto hlavním podmínkám:
- Nádoba musí splnit podmínky statické pevnosti (zatížení vnitřním přetlakem, teplotní zatížení, …).
- Nádoba musí splnit podmínky cyklické pevnosti, což znamená, že její životnost musí být vyšší, než je požadovaný počet pracovních cyklů.
- Nádoba musí vyhovět podmínkám stability, což znamená, že během provozu nesmí dojít k boulení stěn.
Splněním těchto podmínek je zajištěn spolehlivý provoz zařízení. Varné nádoby jsou vyráběny z austenitických korozivzdorných ocelí („nerez oceli“). Jedná se o oceli mimořádné kvality používané mimo jiné v potravinářském průmyslu. Je tedy pochopitelnou snahou výrobce snížit výrobní náklady. Výrobce se proto snaží optimalizovat tloušťku stěn nádob a zejména jejich topných den tak, aby byly splněny podmínky výše popsaných pevnostních kontrol. Pro podobné aplikace v průmyslu nachází velmi často své uplatnění software Ansys.
Varna dvounádobová
DESTILA je výrobce minipivovarů a vyspělých filtračních zařízení na pivo a víno. V pivovarnictví působí více než 50 let, vyniká především komplexností služby, kdy je možno nechat si navrhnout pivovar na míru, také jej kompletně vyrobit a uvést do provozu zkušeným sládkem.
Jakých nástrojů bylo využito a proč?
Pro zadaný úkol – minimalizovat tloušťku stěn – jsme použili software Ansys Mechanical, který slouží k výpočtům a analýzám v oblasti lineární a nelineární statiky a dynamiky, teplotních, akustických, elektromagnetických a kombinovaných polí. Mechanical dále umožňuje vyšetřování mezních stavů křehkého a tvárného lomu, únavy (hodnocení podle ASME Code) a vzniku trhlin. Jako nosný systém pro klasickou a jadernou energetiku, podléhá Ansys v USA a zemích EU po stránce kvality přísnému kontrolnímu a testovacímu řízení USNRC (US Nuclear Regulatory Commision). Každá nová verze je touto komisí prověřena více než 10 000 testy a teprve po jejich vyhodnocení je vydán souhlas k distribuci.
Výsledky optimalizace:
Snížení váhy varny podle počtu varných nádob o:
200–500 kg
Tloušťka plechu snížena o:
15–20 %
Kromě již zmíněných čísel došlo k:
→ optimalizaci počtu prolisů na duplikátorech,
→ snížení energetické náročnosti výroby.
Ukázky simulací
Výsledek spolupráce
Základní myšlenkou spolupráce při optimalizaci varných nádob bylo snížit jejich hmotnost na takovou úroveň, kdy jsou splněny podmínky pevnostních kontrol podle předpisů a norem pro tlakové nádoby. Díky využití numerických simulací pomocí software Ansys došlo ke snížení hmotnosti varných nádob cca o 200 až 500 kg podle velikosti varny. To je vzhledem k ceně „nerez“ ocelí nezanedbatelná položka při snížení výrobních nákladů.
Dalším přínosem numerických simulací Ansys byla optimalizace počtu prolisů na duplikátorech (prostory pro proudění otopného média – sytá pára). Prolisy vznikají tvářením plechu spojují duplikátor pomocí svarů s pláštěm nádoby. U plechů menší tloušťky je tvářecí síla nižší. To přináší menší energetickou náročnost výroby, což představuje další snížení výrobních nákladů.
