게시판 > 질답게시판 > Kinetic Data를 활용한 Aspen Plus 공정모사 관련 문의입니다.

Stefano

18-12-24 12:44

(1) 공정모사기 Library에 내장되어 있지 않는 물질의 물성은 분자구조식으로부터 추정하는 것이기 때문에 UNIFAC 같은 Activity Coefficient Model 추정식을 이용하여 상평형 등에 이용할 수 있는 물성을 일단 예측해 내는데 편차가 큰 경우 알고 있는 물성값을 입력하도록 함으로써 근사치를 조정해 주기를 요청합니다.

UNIFAC 분자 Group 수효 데이터 외에 대체로 물성관련 값 혹은 예측수식에 사용되는 Parameter를 용청합니다. 상세한 조정방법은 알 수 없지만 온도구간을 정하여 물성을 입력하면 모델 수식을 적절히 조정하는 모양입니다.
보통 상온비점/빙점, 밀도, 점도, 비열 정도는 실험으로 구하거나 예측수식용 매개변수 입력이 가능하겠지만 다른 값들을 넣기는 사실상 어렵습니다.

(2) 물성 예측에는 임계온도, 임계압력이 많이사용되는데 임계값을 기준으로 환산온도/압력(Reduced Temperature/Pressure)를 사용하여 각종 물성(밀도,점도,증기압,등)과 포화곡선, 평형데이터, 자유에너지, 등을 추정하는 수식들을 찾아볼 수 있습니다.
만일 물성이 다르다면 온도구간을 특정 구간으로 설정하여 참고데이터를 최대값을 입력하면 정확도를 높일 수 있을 것입니다.

(3) 회분 반응실험을 통하여 반응액의 시료를 채취하고 즉시 분석하여 반응속도수식을 만들어 낼 수 있는데 우선 반응메카니즘과 반응특성을 기준으로 모델수식을 만들어 보고 그 수식에 맞는 Reaction Kinetics Model Parameter를 찾아낼 수 있습니다.

모델일 정해지고 실험데이터가 있다면 나머지는 수학통계처리 방법만 적용하면 풀어낼 수 있습니다.
참고할 수학 Tool들이 많이 있지만 가장 손쉬운 방법은 Excel을 사용하는 것이고 그밖에 Matlab, C 등의 프로그램을 사용하는 방법입니다. 대학/대학원에서 많이 사용하는 Mathlab이 Library가 가장 많을 것으로 생각되므로 탐색해 보세요.

(4) 수학적 모델 수식만 쉽게세워놓을 수 있다면 Mathcad도 아주 편리합니다. 필자가 오래전에 사용해 봤었는데 화공엔지니어용 Matchcad 단행본으로 "Mathcad for Chemical Engineers" 라는 170여 페이지작은 단행본은 Valery Temyanko(아리조나대 초빙엔지니어)와 Hratanto Adidharma(와이오밍대 교수)가 2007년 저술한 것으로 1) Non-Linear Model Equation의 Parameter Estimation 2) Curve Fitting & Regression 3) 수치미분 및 적분 4) 최적화 및 선형계획법 5) 미분방정식 등을 손쉽게 프로그램할 수 있는 예제를 잘 소개해 주고 있어서 도움이 될 것입니다. 아마 이들은 각각 러시아, 인도 사람인 것으로 추측되고 하고 있습니다.

(5) Mathcad 외에 Mathematica라는 프로그램이 있는데 우리나라 연구소, 대학 등에서 일부사용하는 분들을 몇부 만나 본적은 있지만 그 외에는 이를 적극적으로 활용하는 예를 보지 못했습니다.

대신 단순히 통계처리만을 고려하면 Minitab이 값싸고 편리한 것으로 보이나 이공계 분야에서 어느정도 이용하고 있는지 알려져있지 않습니다.

(6) Matlab을 이용할 경우라면 아래의 책을 추천합니다. 아주 쉽고 친절하게 설명되어 있어서 즉시 활용할 수 있습니다.
필자는 1st edition을 구입하였었는데 2nd edition도 나와 있습니다. (Amazon에서 헌책 혹은 새책으로 당장 구입해서 사용해도 후회하지 않을 것입니다.

James B. Riggg, "An Indroduction to Numerical Methods for Chemical Engineers"., Texas Tech Univ. Press., 1988, 1994
https://www.amazon.com/Introduction-Numerical-Methods-Chemical-Engineers/dp/0896723348

혹시 다른 좋은 Tool이나 도움되는 서적을 알고계신 독자들도 여기에 소개해 주세요.

UNIFAC 분자 Group 수효 데이터 외에 대체로 물성관련 값 혹은 예측수식에 사용되는 Parameter를 용청합니다. 상세한 조정방법은 알 수 없지만  온도구간을 정하여 물성을 입력하면 모델 수식을 적절히 조정하는 모양입니다.   
보통 상온비점/빙점, 밀도, 점도, 비열 정도는 실험으로 구하거나 예측수식용 매개변수 입력이 가능하겠지만 다른 값들을 넣기는 사실상 어렵습니다.

(2) 물성 예측에는 임계온도, 임계압력이 많이사용되는데 임계값을 기준으로 환산온도/압력(Reduced Temperature/Pressure)를 사용하여 각종 물성(밀도,점도,증기압,등)과 포화곡선, 평형데이터, 자유에너지, 등을 추정하는 수식들을 찾아볼 수 있습니다.
만일 물성이 다르다면 온도구간을 특정 구간으로 설정하여 참고데이터를 최대값을 입력하면 정확도를 높일 수 있을 것입니다.

(3) 회분 반응실험을 통하여 반응액의 시료를 채취하고 즉시 분석하여 반응속도수식을 만들어 낼 수 있는데 우선 반응메카니즘과 반응특성을 기준으로 모델수식을 만들어 보고 그 수식에 맞는 Reaction Kinetics Model Parameter를 찾아낼 수 있습니다.

모델일 정해지고 실험데이터가 있다면 나머지는 수학통계처리 방법만 적용하면 풀어낼 수 있습니다.  
참고할 수학 Tool들이 많이 있지만 가장 손쉬운 방법은 Excel을 사용하는 것이고 그밖에 Matlab, C 등의 프로그램을 사용하는 방법입니다.   대학/대학원에서 많이 사용하는 Mathlab이 Library가 가장 많을 것으로 생각되므로 탐색해 보세요.

(4) 수학적 모델 수식만 쉽게세워놓을 수 있다면 Mathcad도 아주 편리합니다.  필자가 오래전에 사용해 봤었는데 화공엔지니어용 Matchcad 단행본으로  "Mathcad for Chemical Engineers" 라는 170여 페이지작은 단행본은 Valery Temyanko(아리조나대 초빙엔지니어)와 Hratanto Adidharma(와이오밍대 교수)가 2007년 저술한 것으로 1) Non-Linear Model Equation의 Parameter Estimation 2) Curve Fitting & Regression 3) 수치미분 및 적분 4) 최적화 및 선형계획법 5) 미분방정식 등을 손쉽게 프로그램할 수 있는 예제를 잘 소개해 주고 있어서 도움이 될 것입니다.   아마 이들은 각각 러시아, 인도 사람인 것으로 추측되고 하고 있습니다.

(5) Mathcad 외에 Mathematica라는 프로그램이 있는데 우리나라 연구소, 대학 등에서 일부사용하는 분들을 몇부 만나 본적은 있지만 그 외에는 이를 적극적으로 활용하는 예를 보지 못했습니다.

대신 단순히 통계처리만을 고려하면  Minitab이 값싸고 편리한 것으로 보이나 이공계 분야에서 어느정도 이용하고 있는지 알려져있지 않습니다.

(6) Matlab을 이용할 경우라면 아래의 책을 추천합니다.   아주 쉽고 친절하게 설명되어 있어서 즉시 활용할 수 있습니다.
필자는 1st edition을 구입하였었는데 2nd edition도 나와 있습니다.  (Amazon에서 헌책 혹은 새책으로 당장 구입해서 사용해도 후회하지 않을 것입니다.

James B. Riggg, "An Indroduction to Numerical Methods for Chemical Engineers"., Texas Tech Univ. Press., 1988, 1994
https://www.amazon.com/Introduction-Numerical-Methods-Chemical-Engineers/dp/0896723348

혹시 다른 좋은 Tool이나  도움되는 서적을 알고계신 독자들도 여기에 소개해 주세요.

엔지니어복 mygusrb369

19-01-29 22:55

답변 주셨는데 감사인사가 늦어서 죄송합니다.

스테파노님 덕분에 방향을 잡을 수 있을 것 같습니다.

곧 설인데 새해 복 많이 받으시고, 올 한해 건승하세요!!!

다시 한 번 감사드립니다!!!