Моделирование и симуляция производственных физических и химических процессов

Что такое имитационное моделирование?

Имитационное моделирование - это процесс создания и анализа цифрового прототипа физической модели для прогнозирования ее производительности в реальном мире, который помогает проектировщикам и инженерам понять, может ли, при каких условиях и каким образом часть системы выйти из строя и какие нагрузки она может выдержать.

Имитационное моделирование предоставляет ценные решения, предоставляя четкое представление о сложных системах, в разных отраслях и дисциплинах, имитационное моделирование. Это основанное на физике имитационное моделирование - более классический, но мощный подход к представлению причинно-следственных связей между набором контролируемых входных данных и соответствующими выходными данными.

Модели и почему они важны

Модели являются жизненно важным инструментом как для химической промышленности в частности, так и для инженерных наук в целом. По сути, это математические представления взаимосвязей между переменными в (реальных) системах, которые описывают и помогают операторам понять поведение установки или процесса.

Они бывают разных форм и размеров. Они построены с использованием различных подходов и техник. Они предлагают различные возможности и преимущества. И, конечно, у них тоже есть свои ограничения. Поэтому важно понимать эти различия, чтобы создавать и использовать модели, которые обеспечат наибольшее эксплуатационное преимущество.

Моделирование химических процессов

Это метод компьютерного моделирования, используемый в химической инженерии проектировании процессов. Обычно оно включает в себя использование специального программного обеспечения для определения системы взаимосвязанных компонентов, которые затем решаются таким образом, чтобы можно было предсказать стационарное или динамическое поведение системы. Компоненты системы и соединения представлены в виде технологической блок-схемы. Моделирование может быть таким же простым, как смешивание двух веществ в резервуаре, или таким же сложным, как весь глиноземный завод.

Моделирование химического процесса требует знания свойств химических веществ, участвующих в моделировании, а также физических свойств и характеристик компонентов системы, таких как резервуары, насосы, трубы, сосуды под давлением и так далее.

Физическое моделирование

Физическое моделирование обработки материалов включает точное воспроизведение тепловых и механических процессов в лаборатории, которым подвергается материал при фактическом изготовлении или конечном использовании. В моделировании используется небольшой образец фактического материала.

Материал соответствует тому же термическому и механическому профилю, что и в полномасштабном процессе изготовления или конечного использования материала. В зависимости от возможностей машины, выполняющей моделирование, результаты могут быть чрезвычайно полезными. Когда моделирование является точным, результаты могут быть легко перенесены из лаборатории в полноразмерный производственный процесс.

Преимущества моделирования процессов

• экономит время
• избавляет от человеческих ошибок
• получает лучшие проекты
• давайте представим процесс: размер, типы, габариты, обязанности, утилиты, затраты и т. д…
• может использоваться для сценариев “что, если” 

Недостатки моделирования процессов

• всегда будет зависеть от окончательного решения инженера
• это никогда не будет на 100% точным
• оно основано на нескольких моделях, итерациях и числовых данных, которые все еще могут содержать ошибки в
• моделирование процессов - это не цель, а скорее инструмент для достижения другой цели
• по-прежнему будет учитывать риски

Типичные вещи, которые моделируем 

• Термодинамическое моделирование чистого вещества или смеси веществ
• Моделирование транспортных свойств
• Моделирование сырых масел, физических свойств, химического состава и их соответствующих фракций
• Размеры оборудования, производительность и затраты
• Условия процесса
• Массовые скорости потока и составы, чистота и соответствие спецификациям
• Баланс энергии и материалов
• Функции нагрева и охлаждения, а также требования к компрессору / перекачке
• Анализ рисков для здоровья
• Экономический анализ (затраты, цена, чувствительность, прибыль и т.д.)
• Техническая осуществимость
• Оптимизация с учетом ограничений

Моделирование процессов является мощным, поскольку оно позволит сэкономить массу времени, денег, ресурсов и даже человеческих жизней.