شبیه سازی فرایند های شیمیایی با نرم افزار اسپن هایسیس aspen hysys|دانلود رایگان

نرم افزار هایسیس میتواند یک فرایند شیمیایی رو شبیه سازی کند.

فرایند شیمیایی عملیاتی است که در ان ماده اولیه به ماده محصول با ارزش افزوده بالا تر تبدیل میشود.

مهندس طراح فرایند های شیمیایی فردی است که بتواند مراحل این تغییر و تحول را طراحی کند. برای اینکار لازم است که دستگاه هایی همچون پمپ،کمپرسور، راکتور شیمیایی و مبدل حرارتی طراحی شود.

برای اینکار نرم افزار اسپن هایسیس بسیار مفید و کمک کننده است.

بسته به ماهیت مواد اولیه و محصولات یک فرایند از مراحل(واکنش،جداسازی،گرمایش)و تجهیزات مختلفی تشکیل شده است.

از دانشجویان سال اخر مهندسی شیمی انتطار می رود با توجه به دانشی که در طی دوره کارشناسی مهندسی شیمی بدست اوردند بتوانند یک فرایند را طراحی کنند.البته به صورت مقدماتی.

معرفی نرم افزار هایسیس

نرم افزار هایسیس یکی از قدرتمند ترین نرم افزارهای شبیه سازی در مهندسی شیمی است.

از امکانات این نرم افزار:

• وسعت اطلاعات کتابخانه ای
• وسعت معادلات ترمودینامیکی
• ضرایب دو جزئی

این نرم افزار به مهندسان شیمی کمک میکند تا محاسبات طولانی را با روشی اسان در حد ثانیه انجام دهند.

به کمک نرم افزار hysys میتوان شرایط عملیاتی کارخانه را به سرعت بهبود بخشید و نیز از درستی کارکرد دستگاه ها اطمینان حاصل کرد.

برای مثال در تشخیص نقص دستگاه ها، میزان جرم گرفتگی مبدل ها یا پدیده طغیان در برج های تقطیر میتوان ارش استفاده کرد.

در hysys  عملیات واحد متعدد و گوناگونی مانند مبدل های حرارتی، تجهیزات دوار مانند پمپ و کمپرسور،جداکننده ها،برج های تقطیر،راکتورها ،عملیات جداسازی جامدات و عملیات منطقی موجود است.

همچنین می توان عملیات واحد خاص را نیز از طریق برنامه نویسی به این نرم افزار اضافه کرد.واکنش های شیمیایی یک بار نوشته شده و در طول برنامه هرجا که نیاز باشد مورد استفاده قرار میگیرد.

ترمودینامیک و هایسیس

این نرم افزار از قبل از هرچیزی یک موتور محاسبات ترمودینامیکی بسیار قوی است.بانک اطلاعات ترمودینامیکی این نرم افزار بسیار گسترده بوده و تمامی خواص ترمودینامیکی مواد را درخود جای داده است.

در هایسیس خواص ترمودینامیکی مواد خالص نظیر نقطه جوش نرمال،دما و فشار بحرانی به راحتی قابل مشاهده هستند.

برای تمام مواد خالص این امکان وجود دارد تا خواص ترمودینامیکی رو مشاهده کرده یا حتی انها را ویرایش کنید.

از تزمودینامیک به یاد دارید خواص ترمودینامیکی برای هر ماده منحصر به فرد بوده و تنها به ماهیت آن ماده خالص بستگی دارد.اما برای محاسبه توابع ترمودینامیکی نظیر تغییر انتالپی با روابط pvt یک ماده خالص یا مخلوط مواد باید یک معادله حالت مناسب تعیین کنید.

دقت و صحت محاسبات تا حد زیادی به انتخاب یک بسته خواص بستگی دارد.

پیشنهاد: آموزش ترمودینامیک مهندسی شیمی

شبیه سازی تجهیزات  دوار

تجهیزات دوار از تجهیزات بسیار فراوان در فرایند های شیمیایی به شمار می آیند.معمولا در تمامی فرایندها تجهیزاتی مانند پمپ و کمپرسور و توربین وجود دارند.

برای شبیه سازی پمپ در بخش مربوط به تجهیزات روی آیکن پمپ کلیک کنیدو آن را در محیط شبیه سازی قرار دهید.با دو بار کلیک کردن روی ایکن پنجره مشخصات ان نمایش داده میشود.

در این قسمت جریان ورودی و خروجی پمپ و نیز انرژی را تعیین میکنیم.

در پنجره دیزاین قسمت پارامتر ها باید بازده و دلتاپی(اختلاف فشار جریان ورودی و خروجی)  را تعیین کنیم تا پارامتر دیوتی(انرژی مورد نیاز پمپ) بدست اید.

یکی از مباحثی که در درس مکانیک سیالات مطرح است تعیین افت فشار یا قطر لوله با استفاده از عدد رینولدز و دیاگرام مودی است. نرم افزار هایسیس این امکان را قراهم کرده تا به راحتی همه این محاسبات را انجام دهیم.

شبیه سازی تجهیزات انتقال حرارت

در اکثر فرایند های شیمیایی مواد اولیه باید قبل از ورود به راکتور و انجام واکنش گرم شوند تا به دمای مطلوب واکنش برسند.

برای این کار از تجهیزات انتقال حرارت استفاده میشود.این تجهیزات گرما را از یک سیال گرم به جریان سرد منتقل میکنند و منجر به افزایش دما میشوند.

معمولا از کوره ها و مبدل حرارتی برای انتقال گرما به جریان و از فن های هوایی و مبدل های خنک کننده با آب برای دفع گرما از جریان های فرایندی استفاده میشود.

ساده ترین روش برای افزایش دمای یک جریان استفاده از هیتر است.از هیتر زمانی استفاده میشود که هدف تعیین میزان حرارت مورد نیاز برای افزایش دمای جریان باشد.

برای شبیه سازی هیتر  روی ایکن ان کلیک کنید و ان را در صفحه شبیه سازی قرار دهید.

در پنجره اتصالات و جریان ها جریان ورودی و خروجی را مشخص کنید و در پنجره پارامتر ها افت فشار را صفر و بارحرارتی با مشخص بودن دمای خروجی خودش بدست می اید.

در هایسیس امکان شبیه سازی مبدل حرارتی پوسته و لوله هم وجود دارد.

پیشنهاد: آموزش انتقال حرارت در مهندسی شیمی

واکنش ها و راکتورهای شیمیایی

بعد از اینکه جریان خوراک ها به دمای مورد نظر رسیدند نوبت به انجام واکنش است.

راکتور های شیمیایی قلب تپنده فرایند های شیمیایی هستند.راکتور شیمیایی دستگاهی است که در آن واکنش های شیمیایی از قبیل تبدیل،ترکیب یا تجزیه به منظور تولید ماده مورد نظر صورت میگیرد.

عواملی همچون دما، فشار، غلظت، اختلاط و … در انجام و سرعت یک واکنش دخیل هستند.از این رو در طراحی راکتور شیمیایی از اصول مکانیک سیالات، ترمودینامیک و انتقال حرارت و انتقال جرم بهره میگیرند.

راکتور های شیمیایی انواع مختلفی دارند:

1-راکتور تبدیلی

2-راکتور تعادلی

3-راکتور گیبس

4-راکتور مخزنی یا اختلاط کامل

5-راکتور با جریان قالبی یا پلاگ

6-راکتور انتقالی

برای شبیه سازی راکتور شیمیایی باید ابتدا واکنش تعریف شود.معمولا یک واکنش اصلی داریم و یک واکنش فرعی که هر دو باید تعیین شوند.

انواع وانکش داریم و در هر راکتور حق استفاده از بعضی از واکنش ها وجود دارد.

مثلا وقتی از یک راکتور پلاگ استفاده میکنید تنها واکنش های نوع کاتالیستی هتروژن و کینتیک یا سیمپل قابل استفاده هستند.

زمانی که دو واکنش داریم اولویت انجام واکنش ها مهم است.ممکن است همزمان انجام شوند یا پی در پی.لذا باید اولویت انجام واکنش ها مشخص شود.

پیشنهاد: آموزش طراحی راکتور در مهندسی شیمی

فرایندهای جداسازی

هدف از جداسازی حذف ناخالصی ها، جداسازی اجزا یک مخلوط، غلیظ کردن محلول مورد نظر و… است.فرایند هایی مانند تقطیر،جذب و استخراج از مهم ترین فرایند های جداسازی هستند.

پس از مرحله واکنش نوبت  جداسازی است تا مواد اصلی از محصولات جانبی و مواد اولیه جدا شوند.

در نرم افزار هایسیس میتوان کلیه عملیات جداسازی مثل تقطیر ناگهانی را شبیه سازی کرد. برای اینکار باید روی ایکن برج تقطیر کلیک کنید و ان را در محیط شبیه سازی قرار دهید. بویلر و کندانسور، جریان ها و سینی ها و … رو تعیین کنید.

برای اینکار باید درک عمیقی از فرایند تقطیر در درس عملیات واحد 1 داشته باشید.

پیشنهاد: آموزش عملیات واحد مهندسی شیمی