stringtranslate.com

Технологическое проектирование

Технологическая инженерия — это понимание и применение фундаментальных принципов и законов природы , которые позволяют людям преобразовывать сырье и энергию в продукты , полезные для общества, на промышленном уровне . [1] Воспользовавшись движущими силами природы, такими как градиенты давления , температуры и концентрации , а также законом сохранения массы , инженеры-технологи могут разрабатывать методы синтеза и очистки больших количеств желаемых химических продуктов. [1] Технологическое проектирование фокусируется на проектировании, эксплуатации, контроле, оптимизации и интенсификации химических, физических и биологических процессов. Технологическое проектирование охватывает широкий спектр отраслей, таких как сельское хозяйство , автомобилестроение , биотехническая , химическая , пищевая , разработка материалов , горнодобывающая , атомная , нефтехимическая , фармацевтическая и разработка программного обеспечения. Применение систематических компьютерных методов в технологическом процессе называется «инжинирингом технологических систем».

Обзор

Технологическое проектирование предполагает использование множества инструментов и методов. В зависимости от точной природы системы процессы необходимо моделировать и моделировать с использованием математики и информатики. Процессы, в которых важны фазовые изменения и фазовые равновесия, требуют анализа с использованием принципов и законов термодинамики для количественной оценки изменений энергии и эффективности. Напротив, процессы, в которых основное внимание уделяется потоку материала и энергии по мере приближения к равновесию, лучше всего анализировать с использованием дисциплин механики жидкости и явлений переноса. Дисциплины в области механики необходимо применять в присутствии жидкостей или пористых и дисперсных сред. При необходимости также необходимо применять принципы инженерии материалов. [1]

Производство в области технологического проектирования предполагает реализацию этапов синтеза процессов. [2] Независимо от того, какие именно инструменты требуются, проектирование процесса затем форматируется с использованием схемы технологического процесса (PFD), где показаны пути потока материала , оборудование для хранения (например, резервуары и силосы), преобразования (например, дистилляционные колонны , приемник/ напорные резервуары, смешивание, разделение, перекачка и т. д.) и расходы указаны, а также список всех труб и конвейеров и их содержимого, свойства материала, такие как плотность , вязкость , гранулометрический состав , расход, давление, температура, и конструкционные материалы для трубопроводов и агрегатных операций . [1]

Схема технологического процесса затем используется для разработки схемы трубопроводов и приборов (P&ID), которая графически отображает фактически происходящий процесс. P&ID считается более сложным и конкретным, чем PFD. [3] Они представляют собой менее запутанный подход к проектированию. Затем P&ID используется в качестве основы для разработки «руководства по эксплуатации системы» или « спецификации функционального проектирования », в которой описывается работа процесса. [4] Он направляет процесс через работу оборудования, безопасность при проектировании, программирование и эффективное общение между инженерами. [5]

Из P&ID предлагаемая компоновка (общее расположение) процесса может быть показана с вида сверху ( план участка ) и вида сбоку (возвышение), а также задействованы другие инженерные дисциплины, такие как инженеры-строители для работ на площадке (землёйные работы) , проектирование фундамента, проектирование бетонных плит, конструкционная сталь для поддержки оборудования и т. д. Вся предыдущая работа направлена ​​на определение объема проекта, затем разработку сметы для установки конструкции и графика, в котором будут указаны необходимые сроки. для проектирования, закупок, изготовления, монтажа, ввода в эксплуатацию, запуска и текущего производства процесса.

В зависимости от необходимой точности сметы затрат и требуемого графика, клиентам или заинтересованным сторонам, которые сообщают о своих требованиях, обычно предоставляется несколько итераций проекта. Инженер-технолог включает эти дополнительные инструкции (пересмотр объема работ) в общий проект и дополнительную смету расходов, после чего разрабатываются графики для утверждения финансирования. После утверждения финансирования проект реализуется посредством управления проектом . [6]

Основные направления технологического проектирования

Технологическую деятельность можно разделить на следующие дисциплины: [7]

История технологического процесса

Различные химические методы использовались в промышленных процессах с незапамятных времен. Однако только с появлением термодинамики и закона сохранения массы в 1780-х годах инженерия процессов получила должное развитие и стала отдельной дисциплиной. Набор знаний, который сейчас известен как технология процессов, был создан методом проб и ошибок на протяжении всей промышленной революции. [1]

Термин « процесс» применительно к промышленности и производству восходит к 18 веку. В этот период времени спрос на различную продукцию стал резко возрастать, и инженерам-технологам потребовалась оптимизация процесса создания этой продукции. [1]

К 1980 году концепция технологического процесса возникла из-за того, что методы и методы химического машиностроения использовались в различных отраслях промышленности. К этому времени технологическая инженерия была определена как «набор знаний, необходимых для проектирования, анализа, разработки, конструирования и оптимального управления процессами, в которых изменяется материал». [1] К концу 20-го века технологические процессы расширились от технологий, основанных на химической технологии, до других приложений, включая металлургическое машиностроение , сельскохозяйственное машиностроение и разработку продуктов .

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ abcdefg Даль Пон, Жан-Пьер, изд. (2012). Технологическое проектирование и управление производством . Лондон: ИСТЭ. ISBN 978-1-118-56213-0. ОСЛК  830512387.
  2. ^ Моди, Дэвид (2011). «Обзор проектирования химических процессов». Труды Канадской ассоциации инженерного образования . дои : 10.24908/pceea.v0i0.3824 . S2CID  109260579.
  3. ^ «Научитесь читать чертежи P&ID — полное руководство» . HardHatengineer.com . 3 ноября 2017 года . Проверено 11 сентября 2018 г.
  4. ^ «Спецификация функционального дизайна» . Историк на тропе войны . 2 апреля 2006 г. Проверено 11 сентября 2018 г.
  5. ^ Баркел, Барри М. «Схемы трубопроводов и приборов» (PDF) . АЙШЕ . Проверено 11 сентября 2019 г.
  6. ^ Хейсиг, Питер; Кларксон, Джон; Вайна С., ред. (2010). Моделирование и управление инженерными процессами . Лондон: Спрингер. ISBN 978-1-84996-199-8. ОСЛК  637120594.
  7. ^ Гроссманн; Вестерберг. «Проблемы исследований в области проектирования технологических систем» (PDF) . Университет Карнеги Меллон . Проверено 17 ноября 2023 г.
  8. ^ Кершенбаум, Л.С. (2006). "Контроль над процессом". Полное руководство по термодинамике, тепломассообмену и гидротехнике . Термопедия. doi :10.1615/AtoZ.p.process_control. ISBN 0-8493-9356-6. Проверено 15 сентября 2019 г.
  9. ^ Сахинидис, Невада (2019). «Смешанно-целочисленное нелинейное программирование 2018». Оптимизация и инжиниринг . 20 (2): 301–306. дои : 10.1007/s11081-019-09438-1 .
  10. ^ Сахинидис, Николаос В. (2004). «Оптимизация в условиях неопределенности: современное состояние и возможности». Компьютеры и химическая инженерия . 28 (6–7): 971–983. doi : 10.1016/j.compchemeng.2003.09.017.
  11. ^ Нин, Чао; Ты, Фэнци (2019). «Оптимизация в условиях неопределенности в эпоху больших данных и глубокого обучения: когда машинное обучение встречается с математическим программированием». Компьютеры и химическая инженерия . 125 : 434–448. arXiv : 1904.01934 . doi :10.1016/j.compchemeng.2019.03.034. S2CID  96440317.
  12. ^ «Создание лучшей системы доставки: новое партнерство в области инженерии и здравоохранения». Национальный центр биотехнологической информации . 2005 . Проверено 15 сентября 2019 г.
  13. ^ ab Couper, Джеймс Р. (2003). Экономика технологических процессов . Нью-Йорк: Марсель Деккер. ISBN 0-8247-5637-1. ОСЛК  53905871.
  14. ^ «Тематическая коллекция: анализ данных процесса» . Проверено 17 ноября 2023 г.
  15. ^ Шан, Чао; Ты, Фэнци (2019). «Аналитика данных и машинное обучение для интеллектуального процессного производства: последние достижения и перспективы в эпоху больших данных». Инженерное дело . 5 (6): 1010–1016. дои : 10.1016/j.eng.2019.01.019 .

Внешние ссылки