Metalurjik Süreçlerin Benzetimi

Tanım

Ağır sanayinin pek çok dalında olduğu gibi metalurji tesislerinde de bilgisayar kullanımı, tesis verilerinin değerlendirilmesine ve tesis kontrolüne yönelik olarak giderek yaygınlaşmaktadır. Laboratuar boyutlu deneysel veriler ve tesis verilerinden hareketle metalurjik proseslerin modellenmesi tesislerin daha verimli çalışması açısından çok önemli olup yapılan modelleme sayesinde herhangi bir tesis girdisinin değişimine bağlı olarak tesis verilerinin değişiminin tahmini yapılabilmekte ve buradan hareketle de sistemde yapılması gereken teknik değişikliklere karar verilebilmektedir. Bu nedenle, önerilen bu ders kapsamında, dersi alan öğrencilerin simülasyon ve matematiksel modelleme kavramı hakkında fikir sahibi olmalarının ötesinde, deneysel ve/veya tesis verilerinden hareketle bir metalurjik sistemin simülasyonu / modellenmesi hakkında teorik bilgilerinin geliştirilmesi ve bu teorik bilgilerin, bir modelleme yazılımı ile uygulamalı olarak da desteklenmesi hedeflenmektedir.

Ayrıntılı Tanım

Metalurjik proseslere örnekler, bunların kütle ve enerji denklikleri ve eşzamanlı çözümleri; modelleme ve benzetimin temelleri; modelleme yazılımının sınıf içi tanıtımı; bazı ekstraktif metalurji proseslerinin (kavurma, izabe, liç, çöktürme, elektroliz, rafinasyon vb.) tanımı ve matematiksel modellenme adımları; ekstraktif metalurjide kinetik, kesikli ve sürekli proses kavramları; tane boyutu, sıcaklık, derişim, basınç, gaz/sıvı/katı akış hızı, karıştırma hızı, akım yoğunluğu gibi kontrol parametrelerinin etkisinin belirlenmesi ve matematiksel modellenmesi; bu parametrelerin öğrenci gruplarına dönem projesi olarak verilmesi; gruplara ayrı ayrı verilen bu parametrelerin etkisini incelemek üzere bilgisayar laboratuvarında modelleme yazılımıyla uygulamalı çalışma; ilgili kontrol parametreleri ışığında incelenen metalurjik proseslerin modellerinin kurulması, modelleme yazılımıyla benzetimi ve bu modellerin öğrenci grupları tarafından sınıf içinde sunulması.

Hedefler

Önerilen bu ders kapsamında, dersi alan öğrencilerin simülasyon ve matematiksel modelleme kavramı hakkında fikir sahibi olmalarının ötesinde, deneysel ve/veya tesis verilerinden hareketle bir metalurjik sistemin simülasyonu / modellenmesi hakkında teorik bilgilerinin geliştirilmesi ve bu teorik bilgilerin, bir modelleme yazılımı ile uygulamalı olarak da desteklenmesi hedeflenmektedir.

Ayrıntılı Hedefler

Dersin amacı, fiziksel sistem modellemesinin, model sadeleştirmesinin ve model benzetiminin temel adımlarına bir giriş sağlamaktır. Derste, ekstraktif metalurji proseslerinden hem kararsız hem de kararlı hâle ait çok sayıda örnek problem ele alınır. Model kurma, benzetim ve yaklaşıklık adımlarının tamamında bilgisayar kullanımı temel araç olacaktır. Modelleme ve benzetim çalışması bireysel bir çalışmadır: öğrenci, literatürden alınan bir sistemin tanımına dayanarak dönem projesi biçiminde dinamik bir model kurar. Ardından, incelenen tesisin ya da sistemin işletimiyle ilgili dinamik özelliklerini ve davranışını araştırıp değerlendirmek üzere bir modelleme yazılımıyla benzetim yapılması beklenir.

Kaynaklar

• R. Peter King, “Modeling and Simulation of Mineral Processing Systems”, ISBN:0-7506-4884-8, 2001.
• B.A. Ogunnaike, “Process Dynamics, Modeling, and Control”, ISBN: 0-19-509119-1, 1994.
• R.I.L. Guthrie, “Engineering in Process Metallurgy”, ISBN: 0-19-856367-1, 1993.
• N.J. Themelis, “Transport and Chemical Rate Phenomena”, Gordon & Breach, New York, 1995.
• C. Arslan, “Modeling the Performance of Aqueous Chromium Electrowinning Cells”, Ph.D. Thesis, Columbia University, New York, 1991.
• E. Peters, D. Dreisinger, “Mixing, Leaching and Modeling Course Notes”, Metals and Materials Eng. Dept. Univ. of British Columbia, Vancouver, Canada, 1990.
• R.G. Bautista, R.J. Wesely, G.W. Warren, “Hydrometallurgical Reactor Design and Kinetics”, A Publication of The Metallurgical Society, Inc., U.S.A., 1986.
• A.W. Bryson, “Modeling the Performance of Electrowinning Cells”, Proceedings Hydrometallurgy 81, Manchester 1981, pp.G2/1-G2/11, 1981.