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En anglais
RÉSUMÉ
Les simulateurs de procédés permettent d’établir avec une certaine facilité des bilans matière et énergie sur les procédés. Leurs objectifs majeurs sont de résoudre les équations de bilans matière et énergie tout d’abord, afin de calculer les caractéristiques des fluides qui circulent entre les appareils, puis de fournir les éléments nécessaires au dimensionnement des équipements. Cet article s’attache à définir plus en détails ces objectifs, à préciser le fonctionnement des simulateurs, mais également leurs éléments constitutifs, ou encore les données nécessaires à une simulation. En d’autres termes, une aide au bon usage des simulateurs de procédés est proposée ici.
ABSTRACT
Process simulators allow for carrying out relatively easy matter and energy assessments on processes. Their major objectives are to solve the equations of matter and energy assessments in order to calculate the characteristics of fluids circulating between the devices and provide the necessary elements for the dimensioning of equipment. This article provides a detailed definition of these objectives, specifies the operation of simulators as well as their components; the necessary data for a simulation is also given. This article thus offers assistance for the good use of process simulators.
Auteur(s)
-
Jean-Paul GOURLIA : Ingénieur ENSIC (École Nationale Supérieure des Industries Chimiques de Nancy) - Docteur ès Sciences - Ingénieur au Centre de Recherche d’Elf à Solaize, Elf Antar France
INTRODUCTION
1. Généralités
2. Modélisation de type boîte noire
2.1 Approche mathématique
2.2 Approche par intelligence artificielle
2.3 Cas particulier des systèmes dynamiques
2.4 Conclusions
3. Modélisation de type génie chimique
3.1 Concept de bilans
3.2 Principes et limites des logiciels généraux de simulation statique
3.3 Principes et limites des logiciels généraux de simulation dynamique
3.4 Conclusions
4. Modélisation de type mécanique des fluides
4.1 Principes de base de cette approche
4.2 Présentation des logiciels commerciaux
5. Conclusions, prospectives
6. Références bibliographiques
Définir la modélisation en génie des procédés est une tâche délicate tant elle recouvre d’actions et d'objectifs divers. On pourrait néanmoins lui donner la définition synthétique suivante.
La modélisation est une démarche qui permet, à partir de faits expérimentaux, de construire un outil mathématique reliant les sorties d’un système à ses entrées.
On entend par système une structure physique prise de manière isolée ; un cristallisoir, un réacteur chimique, un atelier… représentent autant d’exemples. Ses entrées sont les paramètres qui agissent sur son comportement. Elles peuvent être contrôlées ou non. Ses sorties sont les paramètres résultant des valeurs données aux entrées.
Pour illustrer cette notion, considérons un réacteur agité adiabatique fonctionnant en régime permanent dans lequel se produit une réaction chimique A → B. Les variables d’entrée du système sont le débit de charge, la concentration de A, la température du réacteur, le volume du réacteur ; les variables de sortie sont le taux de conversion de A en B ou bien les concentrations de chaque constituant et la température de sortie.
En ce qui concerne la terminologie utilisée dans ce chapitre, le lecteur pourra utilement se reporter aux chapitres Représentation d’un système et Connaissance d’un système dans la rubrique Automatique (volume R 7) du traité Mesures et Contrôle.
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- Version courante de mars 2008 par Xavier JOULIA
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