یکی از مهم ترین کار هایی که یک مهندس شیمی انجام میدهد،شبیه سازی فرایند است.
نرم افزار اسپن (Aspen) یکی از مطرح ترین ابزار ها در این زمینه است.
طبیعی است که هر مهندس فرایند برای ورود به بازار کار باید به آن آشنایی کامل داشته باشد
در این مقاله صفر تا 100 شبیه سازی در این نرم افزار را به شما اموزش میدهیم
با ما همراه باشید….
#1شبیه سازی فرآیند
در ویدیو اموزشی زیر شما با شبیه سازی یک برج استخراج در نرم افزار اسپن آشنا خواهید شد:
 |
شبیه سازی فرایند یکی از ابزارهای مهندسان فرایند است که با استفاده از آن میتوانند رفتار یک فرایند صنعتی پیش بینی کنند.
نرم افزار های شبیه سازی این کار را با استفاده از روابط پایه مهندسی، داده های ترمودینامیکی، فیزیکی و شیمیایی انجام میدهند.
شبیه سازی به ما این امکان را میدهد تا نقاط بحرانی و بهینه یک فرایند را محاسبه کنیم و
طراحی های خود را بر اساس این بهینه سازی ها انجام دهیم.
#2 نرم افزار اسپن (Aspen)
این نرم افزار ساخته شرکت AspenTech امریکا می باشد و توانایی های زیادی در انجام محاسبات و آنالیزهای مختلف دارد.
کلمه Aspen مخفف عبارت Advance System Process Engineering بوده و در صنایع مختلفی بکار میرود.
بعنوان مثال از این نرم افزار میتوان در صنایع نفت، گاز، پتروشیمی، پلیمر و صنایع غذایی و دارویی استفاده کرد.
بر خلاف تصور خیلی از شما Aspen تنها یک نرم افزار نیست بلکه یک پکیج کامل از ماژول های مختلفی است که
هرکدام برای کاربرد خاصی مورد استفاده قرار میگیرد.
در اینجا به معرفی نرم افزار های AES یا (Aspen Engineering Suite) میپردازیم:
#1-2 نرم افزار Aspen Plus
بسیار شبیه نرم افزار هایسیس بوده و برای شبیه سازی در صنایع نفت، گاز و پتروشیمی بکار می رود.
شکل زیر یک نمونه شبیه سازی انجام شده با نرم افزار اسپن پلاس را نشان میدهد:
#2-2 نرم افزار Aspen ADSIM
برای طراحی، شبیه سازی دینامیکی و بهینه سازی فرایند های جذب سطحی
#3-2 نرم افزار Aspen Aerotran
برای طراحی و انالیز حرارتی خنک کننده های هوایی (Air Cooler)،اکونومایزر و رکوپراتور
#4-2 نرم افزار Aspen HTRI
برای طراحی مبدل های حرارتی بکار میرود، همچین قابلیت ارتباط با ماژول Aspen Plus را دارد.
#5-2 نرم افزار Aspen Icarus
طراحی و ارزیابی اقتصادی و سایز کردن تجهیزات که قابلیت ارتباط با سایر نرم افزار های شبیه سازی را دارد
#6-2 نرم افزار Aspen Pinch
با استفاده از این قسمت میتوان برای یک شبیه سازی، انالیز پینچ انجام داد،
این انالیز برای یکپارچه و بهینه سازی و بازیافت حرارتی در یک واحد صنعتی بکار میرود.
#7-2 نرم افزار Aspen Properties
برای محاسبه، پیش بینی و آنالیز خصوصیات ترمودینامیکی و انتقالی مواد خالص و مخلوط ها بکار میرود.
#8-2 نرم افزار Aspen Split
برای طراحی و انالیز واحدهای تقطیر برای سیستم های غیر ایده ال و آزئوتروپی بکار میرود.
البته نرم افزارهای موجود در پکیج Aspen محدود به این موارد نمی شود و امکانات دیگری نیز دارد،
اما این موارد از مهم ترین و کاربردی ترین ابزار ها به شمار میروند.
#3 مقایسه نرم افزار HYSYS و Aspen Plus
هردوی این نرم افزار ها کاربرد بسیار گسترده ای در بحث شبیه سازی دارند،
اما بدیهی است که هرکدام دارای نقاط ضعف و قدرتی هستند.
در اینجا امتیاز هایی که هریک از این دو نرم افزار نسبت به هم دارند را بررسی میکنیم تا
به راحتی بتوانید تشخیص دهید که کجا و از کدام نرم افزار استفاده کنید:
#1-3 ساده بودن کار کردن با نرم افزار
برای کسانی که تازه میخواهند وارد مقوله شبیه سازی شوند بهتر است که با نرم افزار HYSYS شروع به کار کنند،
چون این نرم افزار نسبت به اسپن پلاس (Aspen Plus) بسیار محیط راحت و ساده تری دارد و به اصطلاح User Friendly است.
#2-3 مقایسه بانک اطلاعاتی
بانک اطلاعاتی نرم افزار Aspen Plus نسبت به نرم افزار HYSYS بسیار وسیع تر است،
پس بدیهی است که زمانیکه در شبیه سازی مان مواد غیر معمولی داریم نرم افزار اسپن پلاس (Aspen Plus) انتخاب عاقلانه تری است.
#3-3 وسعت معادلات و داده های ترمودینامیکی
در این مورد هم نرم افزار Aspen Plus گستره وسیع تری را شامل می شود،
در بانک اطلاعاتی این نرم افزار روابط زیادی برای پیش بینی خواص و اطلاعات زیادی درباره ی ضرایب دوتایی برای مواد وجود دارد.
هم چنین این نرم افزار معادلات ترمودینامیکی را بر اساس نوع فرایند شبیه سازی به کاربرد پیشنهاد میکند.
#4-3 امکانات مختلف برای شرایط خاص
بدلیل بانک اطلاعاتی قوی که نرم افزار Aspen Plus دارد، امکان شبیه سازی فرایند های پلیمری و الکترولیتی نیز وجود دارد
درحالیکه این کار در نرم افزار HYSYS به راحتی امکان پذیر نیست.
هم چنین در نرم افزار Aspen Plus به راحتی امکان تخمین خواص مواد، انالیز های فازی، رگرسیون و بهینه سازی وجود دارد.
اما در نرم افزار HYSYS اینطور نیست.
در این مقایسه ما پارامتر هایی که اهیمت بیشتری داشتند را بررسی کرده ایم،
اما قطعا در واقعیت موارد بیشتری را نیز میتوان تحت عنوان نقاط ضعف و یا قدرت این دو نرم افزار مطرح کرد.
#4قابلیت های اسپن پلاس (Aspen Plus)
#1-4آنالیز حساسیت (Sensitivity)
آنالیز حساسیت ابزاری است که مشخص میکند یک فرایند چگونه به تغییر متغیر کلیدی طراحی یا عملیاتی واکنش نشان میدهد.
با استفاده از این قابلیت میتوان یک یا چند متغیر را تغییر داد و تاثیر این تغییرات را بر روی متغیر های دیگر فرایند بررسی کرد.
همچنین با استفاده از انالیز حساسیت میتوان مقدار یک متغیر طراحی یا عملیاتی را طوری تعیین کرد که
متغیر های هدف مشخص شده در حالت بهینه قرار بگیرند.
#2-4 قابلیت Design Spec
قابلیت Design Specification، مقدار متغیری را تحت عنوان متغیر هدف و متغیر دیگری تحت عنوان متغیر ورودی دریافت میکند و
وظیفه اش این است که با تغییرات متغیر ورودی به مقدار تعیین شده برای هدف برسد.
#3-4 قابلیت Analysis Properties
این قابلیت جهت تجزیه و تحلیل خصوصیات فیزیکی تخمین زده شده در نرم افزار بکار می رود.
#5 نتیجه گیری
با همه این تفاسیر این دو نرم افزار کاربرد گسترده ای در صنایع مختلف نفت و گاز دارند
به همین دلیل بدیهی است که شما عزیزان بعنوان یک مهندس فرایند باید حداقل با این دو نرم افزار اشنا باشید تا
بتوانید در موقیعت های کاری که پیش روی تان هست سریع تر و راحت تر پذیرفته شوید.
درباره نویسنده : مرتضی صفری
نظرتون درباره این مقاله چیه؟
ما رو راهنمایی کنید تا اون رو کامل تر کنیم و نواقصش رو رفع کنیم.
توی بخش دیدگاه ها منتظر پیشنهادهای فوق العاده شما هستیم.
امیر حسین قاسمی هستم دکتری عمران از دانشگاه بوستون و محصل در رشته مهندسی شیمی در مقطع کارشناسی و بسیار علاقه مند به طراحی راکتور هایی با پرت کم میباشم.
با سلام و وقت بخیر خدمت شما جناب دکتر قاسمی
از ابراز علاقه شما بسیار خرسند و مفتخر هستم.
در زمینه ای که فرمودید بهتون پیشنهاد میکنم کتاب های طراحی راکتور لون اشپیل و کتاب طراحی راکتور فاگلر رو میتونید مطالعه بفرمایید
در فصول مربوط به راکتور های غیر ایده آل به این موضوع پرداخته شده است.
برای طراحی راکتور با پرتی کم عواملی مثل درجه واکنش، شرایط عملیاتی راکتور، عایق بودن و یا نبودن آن و نوع راکتور بسیار مهم است.
باز هم اگر سوالی در این مورد، خوشحال میشم کمکی کرده باشم.