في الصناعات الدوائية والكيميائية، تعد عمليات الدفعة أو شبه الدفعة شائعة للغاية في عملية التطوير وتوسيع النطاق والإنتاج. ترقية العملية من المختبر إلى المصنع هي التحدي وترتبط بالعديد من الأمور، بما في ذلك:
- النقل الحراري
- سعة التبريد
- تراكم مادة التفاعل
- الخلط
- نقل الكتلة
على الرغم من إمكانية استخدام التجربة الشخصية والبيانات التجريبية إلى حد ما، إلا أن دراسة العمليات الكيميائية تتطلب مشاركة عدد من التخصصات، مثل توصيف المعدات، واستكشاف الديناميكا الحرارية، والخلط، ودراسات نقل الكتلة، بالإضافة إلى أبحاث حرائك التفاعل واحتمالية الخطر.
يعد تبديد الحرارة في مفاعل صهريجي مزود بخفاق أمرًا حاسمًا لكفاءة العملية وسلامتها، وغالبًا ما يتم تحديد أوقات الإنتاج عن طريق النقل الحراري. إذا كانت المقاومات الحرارية ومعدلات التفاعل معروفة بشكل تقريبي فقط، فيجب تطبيق هوامش أمان كبيرة. وهذا يؤدي إلى زيادة في أوقات الدفعة، ويقلل من كفاءة العملية. ونتيجة لذلك، تُستخدم نماذج توسيع النطاق لمحاكاة أو التنبؤ بظروف نقل الحرارة في مفاعل المصنع بأكبر قدر ممكن من الدقة. وتستخدم الارتباطات التجريبية مع القيم المميزة لتبسيط المعادلات التفاضلية المعقدة التي تصف النظام. يصف ملحق التطبيق كيف يقوم توفير التفاعل الكالوريمتري بقياس المقاومات الحرارية والحرارة الناشئة من التفاعلات في المختبر بدقة.
