Simulation des procédés
Aller au contenu principal Accéder aux Rubriques
Avertissement au visiteur! × Les informations contenues dans ces pages se veulent aussi exactes que possible et vous sont proposées en toute bonne foi. Cependant leur caractère très général fait qu'elles peuvent être inappropriée dans une situation particulière. Aussi toute application, choix ou décision qui en découlerait doit impérativement être validé par un expert compétent.

Simulation des procédés

Sommaire de la page:

Voir aussi ...
La simulation de procédés vise à obtenir un bilan matière et d’énergie d’une opération ou d’un procédé constitué de plusieurs opérations liées entre elles.
Des logiciels dédiés existent qui effectuent simultanément les bilans dans le respect des équilibres de phases ou des équilibres chimiques.
Ces logiciels, sophistiqués, sont la garantie du respect des règles de la thermodynamique. Ils sont parfois complexes à mettre en œuvre. La plupart sont des produits commerciaux coûteux. Quelques uns sont libres et gratuit.

Les simulateurs dédiés

Les simulateurs dédiés à cette fonction proposent tous:
  • un choix de modèles thermodynamiques pour s'adapter aux divers types de composés et de mélanges et permettant de calculer les propriétés d'équilibre et transport 
  • une bibliothèque d'opérations unitaires courantes
  • un calcul de bilan en état stationnaire
Certains proposent en plus des fonctions pour:
  • le calcul en dynamique
  • l'optimisation des paramètres opératoires
  • la simulation d'opérations discontinues (batch)
  • une liaison avec des logiciels de simulation d'équipements (échangeurs de chaleur par exemple)

Modes de fonctionnement

Deux modes de fonctionnement sont possibles:
  • le mode modulaire-séquentiel
  • le mode système d'équations

Mode séquentiel

Les opérations unitaires sont exécutées les unes après les autres, selon une séquence définie par la disposition des flux. Ainsi la première opération exécutée est celle recevant les flux d'alimentation du procédé, et la dernière est celle produisant les flux de sortie du procédé.

Représentation schématique d'une simulation de procédé avec recyclageCe mode de fonctionnement est:

  • facile à mettre en oeuvre pour des calculs simples
  • fiable et facile à analyser en cas de problème
  • des blocs supplémentaires pour des usages particuliers sont faciles à programmer
mais
  • le sens de calcul systématiquement de l'entrée vers la sortie rend plus difficile le respect d'une spécification de sortie (pureté, température, débit, ...)
  • la présence de recyclages impose un calcul itératifs qui peut occasionner des problèmes de convergence
  • peu adapté aux recyclages multiples
  • peu adapté aux problèmes d'optimisation

Mode système d'équations (Equation-oriented approach)

La description schématique du procédé est traduite en un système d'équations qui sont ensuite résolues simultanément.

Ce mode de fonctionnement :

  • élimine la nécessité d'itérations et les problèmes de convergence en cas de spécifications sur les flux de sortie des opérations ou de recyclage de flux
  • est particulièrement efficace pour traiter des problèmes d'optimisation
mais
  • nécessite une bonne initialisation de toutes les variables
  • quand le simulateur ne trouve pas de solution, le diagnostique est difficile
  • souvent réservé aux utilisateurs expérimentés

Les tableurs

Pour contourner la difficulté d’accès aux logiciels commerciaux on peut être tenté d’utiliser un tableur souvent plus accessible et plus rapide à mettre en œuvre. Il faut être conscient des limites de cette pratique:

    un tableur est docile ; il donnera le résultat désiré, mais ne garantira pas que le résultat est juste
    Le résultat sera conforme à ce qu’on a programmé
    Il permet des raccourcis et des approximations ; c’est pour cela qu’on l’utilise
    Sauf à programmer des fonctions complexes, il ne garantira pas le respect simultané de la conservation de la masse, de l’enthalpie et des équilibres thermodynamiques

Cas vécu :
Une opération est simulée en utilisant un logiciel dédié ; le résultat n’est pas celui qui était intuitivement attendu; incompréhension, mise en cause du simulateur, analyse des détails de la simulation ; en fait le bilan enthalpique interdisait ce qui était projeté ; le calcul avec un tableur n’aurait pas permis de détecter cette contrainte.

Des simulateurs libres et gratuits

DWSIM
Logiciel de simulation de procédé, libre et gratuit, compatible avec le standard Cape-Open.
ChemSep
Logiciel de simulation de distillation, absorption et extraction basé sur des modèles classiques d'équilibre et sur des modèles de vitesse de transfert. Il est développé par une équipe de Clarkson University (New York - USA). Une version limitée incluant une base de données de plus de 400 substances est disponible gratuitement; elle autorise des simulations avec 40 composants et 300 étages, . Il est compatible avec le standard Cape-Open et peut donc être interfacé avec d'autres logiciels de simulation.
COCO Simulator
Logiciel de simulation de procédé développé par le consorsium Cape-Open. Il est surtout destiné à tester la compatibilité avec le standard Cape-Open des modules de simulation d'opérations unitaires disponibles. Il peut ausi être utilisé  comme outil de simulation  de procédés simples.

Accueil | Contact | Auteur | Plan du site
©Copyright 2013-2021. Droits réservés