Jarayonni simulyatsiya qilish - Process simulation

Jarayonni simulyatsiya qilish dasturining skrinshoti (DWSIM ).

Jarayonni simulyatsiya qilish quyidagi kabi texnik jarayonlarni loyihalash, ishlab chiqish, tahlil qilish va optimallashtirish uchun ishlatiladi. kimyoviy zavodlar, kimyoviy jarayonlar, atrof-muhit tizimlari, elektr stantsiyalari, murakkab ishlab chiqarish operatsiyalari, biologik jarayonlar va shunga o'xshash texnik funktsiyalar.

Asosiy printsip

Sanoat korxonalarida ishlatiladigan odatdagi ominni tozalash jarayonining texnologik oqim diagrammasi

Jarayonni simulyatsiya qilish a modelning asosli vakili kimyoviy, jismoniy, biologik, va boshqa texnik jarayonlar va birlik operatsiyalari dasturiy ta'minotda. Modelning asosiy shartlari kimyoviy va fizik xususiyatlardir[1] sof komponentlar va aralashmalar, reaktsiyalar va matematik modellar, ular birgalikda dasturiy ta'minot bilan jarayon xususiyatlarini hisoblash imkonini beradi.

Jarayonni simulyatsiya qilish dasturi jarayonlarni tavsiflaydi oqim diagrammasi qayerda birlik operatsiyalari mahsulot yoki educt oqimlari bilan joylashtirilgan va bog'langan. Dastur hal qiladi massa va energiya balansi belgilangan parametrlar bo'yicha barqaror ish nuqtasini topish. Jarayon simulyatsiyasining maqsadi jarayon uchun maqbul shartlarni topishdir. Bu aslida optimallashtirish takrorlanadigan jarayonda echilishi kerak bo'lgan muammo.

Yuqoridagi misolda ustunga ozuqa oqimi uning kimyoviy va fizik xususiyatlari bo'yicha aniqlangan. Bunga oqimdagi alohida molekulyar turlarning tarkibi kiradi; umumiy massa oqim darajasi; oqimlar bosimi va harorati. Uglevodorod tizimlari uchun bug '-suyuq muvozanat koeffitsientlari (K-qiymatlari) yoki ularni aniqlash uchun foydalaniladigan modellar foydalanuvchi tomonidan belgilanadi. Ustunning xususiyatlari kirish bosimi va nazariy plitalar soni kabi aniqlanadi. Reboiler va yuqori kondensatorning vazifasi pastki va / yoki yuqori mahsulotning belgilangan tarkibiga yoki boshqa parametrlariga erishish uchun model bo'yicha hisoblanadi. Simulyatsiya mahsulot oqimlarining kimyoviy va fizik xususiyatlarini hisoblab chiqadi, ularning har biriga massa va energiya diagrammasida ishlatiladigan yagona raqam beriladi.

Jarayon simulyatsiyasi joriy etadigan modellardan foydalanadi taxminlar va taxminlar, lekin mavjud bo'lgan real ma'lumotlar bilan qoplanmasligi mumkin bo'lgan harorat va bosimning keng doirasi bo'yicha mulkni tavsiflashga imkon beradi. Modellar ham ruxsat beradi interpolatsiya va ekstrapolyatsiya - ma'lum chegaralar ichida - va ma'lum xususiyatlar doirasidan tashqaridagi sharoitlarni izlashga imkon beradi.

Modellashtirish

Modellarni ishlab chiqish[2] haqiqiy jarayonlarni yanada yaxshiroq namoyish etish uchun simulyatsiya dasturini yanada rivojlantirishning asosiy qismidir. Modelni ishlab chiqish kimyoviy muhandislik printsiplari, shuningdek boshqarish muhandisligi va matematik simulyatsiya texnikasini takomillashtirish orqali amalga oshiriladi. Jarayon simulyatsiyasi shuning uchun amaliyotchilar tashrif buyuradigan maydondir kimyo, fizika, Kompyuter fanlari, matematika va muhandislik birgalikda ishlash.

VLE xloroform va metanol plyus aralashmasidan iborat NRTL mos va ekstrapolyatsiya turli xil bosimlarga

Xususiyatlarni hisoblash uchun yangi va takomillashtirilgan modellarni ishlab chiqishga harakat qilinmoqda. Bunga masalan tavsifi kiradi

  • kabi termofizik xususiyatlari bug 'bosimi, yopishqoqlik, sof komponentlar va aralashmalarning kaloriya ma'lumotlari va boshqalar
  • reaktorlar, distillash ustunlari, nasoslar va boshqalar kabi turli xil asboblarning xususiyatlari.
  • kimyoviy reaktsiyalar va kinetika
  • atrof-muhit va xavfsizlik bilan bog'liq ma'lumotlar

Modellarning ikkita asosiy turi mavjud:

  1. Oddiy tenglamalar va o'zaro bog'liqlik bu erda parametrlar eksperimental ma'lumotlarga o'rnatiladi.
  2. Xususiyatlari taxmin qilinadigan taxminiy usullar.

Tenglama va korrelyatsiyalar odatda afzallik beriladi, chunki ular xususiyatni (deyarli) to'liq tavsiflaydi. Ishonchli parametrlarni olish uchun odatda ma'lumotlar banklaridan olinadigan eksperimental ma'lumotlarga ega bo'lish kerak[3][4] yoki, agar ma'lumotlar omma uchun ochiq bo'lmasa, dan o'lchovlar.

Bashoratli usullardan foydalanish eksperimental ishlarga qaraganda, shuningdek ma'lumotlar banklaridagi ma'lumotlarga qaraganda ancha tejamli. Ushbu afzalliklarga qaramay, taxmin qilingan xususiyatlar odatda dastlabki taxminiy echimlarni topish va yolg'on yo'llarni istisno qilish uchun faqat jarayonni rivojlantirishning dastlabki bosqichlarida qo'llaniladi, chunki bu baholash usullari odatda haqiqiy ma'lumotlardan olingan korrelyatsiyalarga qaraganda yuqori xatolarni keltirib chiqaradi.

Jarayonlarni simulyatsiya qilish sohalarda matematik modellarning rivojlanishini rag'batlantirdi raqamlar va murakkab muammolarni hal qilish.[5][6]

Tarix

Jarayonni simulyatsiya qilish tarixi rivojlanishi bilan bog'liq Kompyuter fanlari va kompyuter texnikasi va dasturlash tillari. Kimyoviy jarayonlarning qisman aspektlarini erta tatbiq etish 1970-yillarda mos keladigan apparat va dasturiy ta'minot (bu erda asosan dasturlash tillari) bo'lganida joriy qilingan FORTRAN va C ) mavjud bo'ldi. Kimyoviy xususiyatlarni modellashtirish ancha oldin boshlangan, xususan kubik holatlar tenglamasi va Antuan tenglamasi 19-asrning dastlabki voqealari edi.

Barqaror holat va dinamik jarayonlarni simulyatsiya qilish

Dastlab simulyatsiya qilish uchun jarayon simulyatsiyasi ishlatilgan barqaror holat jarayonlar. Barqaror modellar vaqtga bog'liq bo'lmagan barqaror holat jarayonining (muvozanat holatidagi jarayon) massa va energiya muvozanatini bajaradi.

Dinamik simulyatsiya - bu barqaror vaziyatni simulyatsiya qilishning kengaytmasi, bu vaqtga bog'liqlik lotin atamalari, ya'ni massa va energiyani to'plash orqali modellarga o'rnatiladi. Dinamik simulyatsiya paydo bo'lishi vaqtga bog'liq real vaqt rejimida real jarayonlarni tavsiflash, bashorat qilish va boshqarish mumkin bo'lganligini anglatadi. Bunga zavodni ishga tushirish va o'chirish tavsifi, reaktsiya paytida sharoitning o'zgarishi, ushlab turish, issiqlik o'zgarishi va boshqalar kiradi.

Dinamik simulyatsiyalar hisoblashning ko'payish vaqtini talab qiladi va barqaror holat simulyatsiyasiga qaraganda matematik jihatdan ancha murakkabdir. Buni doimiy o'zgaruvchan parametrlarga ega bo'lgan bir necha marta takrorlangan barqaror holat simulyatsiyasi (belgilangan vaqt qadamiga asoslangan holda) ko'rish mumkin.

Dinamik simulyatsiya onlayn va oflayn rejimda ishlatilishi mumkin. Onlayn ish modelni prognozli boshqarish bo'lib, bu erda real vaqtda simulyatsiya natijalari boshqaruvni kiritish uchun yuzaga keladigan o'zgarishlarni bashorat qilish uchun ishlatiladi va natijalar asosida boshqaruv parametrlari optimallashtiriladi. Jarayonni oflayn ravishda simulyatsiya qilish texnologik zavodni loyihalashda, muammolarni bartaraf etishda va optimallashtirishda, shuningdek jarayon modifikatsiyasining ta'sirini baholash uchun amaliy tadqiqotlar o'tkazishda ishlatilishi mumkin. Dinamik simulyatsiya uchun ham foydalaniladi operatorlarni tayyorlash.

Shuningdek qarang

Adabiyotlar

  1. ^ Rhodes CL, "Jarayonni simulyatsiya qilish inqilobi: termofizik mulk ehtiyojlari va xavotirlari", J.Chem.Eng.Data, 41, 947-950, 1996
  2. ^ Gani R., Pistikopoulos E.N., "Mahsulot va jarayonlarni loyihalashtirish uchun mulkni modellashtirish va simulyatsiya qilish, suyuqlik fazalari muvozanati., 194-197, 43-59, 2002
  3. ^ Marsh K., Satyro M.A., "Ma'lumotlar bazalarining integratsiyasi va ularning jarayonlarni simulyatsiya qilish va loyihalashga ta'siri", Konferentsiya, Leyk Tahoe, AQSh, 1994, 1-14, 1994
  4. ^ Wadsley M.W., "Hisoblash kimyoviy jarayonini simulyatsiya qilish uchun termokimyoviy va termofizik xususiyatlar ma'lumotlar bazalari", konferentsiya, Koreya, Seul, 1998 yil 30 avgust - 2 sentyabr, 253-256, 1998
  5. ^ Saeger R.B., Bishnoi P.R., "UNIFAC guruh-hissa usuli yordamida ko'p bosqichli ko'p komponentli ajratish jarayonlarini simulyatsiya qilish uchun o'zgartirilgan" ichkaridan "algoritmi", Can.J.Chem.Eng., 64, 759-767, 1986
  6. ^ Mallya J.U., Zitney S.E., Choudhari S., Stadtherr M.A., "Katta ko'lamli jarayonlarni simulyatsiya qilish va optimallashtirish uchun parallel old echim, AIChE J., 43 (4), 1032-1040, 1997
  7. ^ "ASL: Bug'ni cho'ktirishning fizikaviy simulyatsiyasi".