Kimya Mühendisleri İçin Bilgisayar Uygulamaları

product-chemreaction

Bilgisayarın, diğer mühendislik dallarında olduğu gibi kimya mühendisliğinde de önemli bir yeri vardır. Matematik ve bilgisayar mühendislik bilimlerinin adeta vazgeçilmezidir.

Bu yazı kimya mühendislerinin kendilerinin bilmesinde fayda sağlayacak yazılımlara kısaca değinir. Yazılımlar aslında ciltlerce kitap yazılabilecek iken burada sadece sıklıkla kullanılan uygulamalara yer verilmiştir.

Microsoft Excell

Microsot Excell, hücresel hesaplamalı bir program olup ofis uygulamalarının vazgeçilmezlerindendir. Mühendisler için hesaplama, verilerin derlenip düzenlenmesi, depolanması, uygun ve anlaşılır bir rapor haline getirilmesi önemlidir. Excell düzenli yapısıyla bu işlemleri rahatlıkla yapmamızı sağlayan bir program. Bir çok sektöre doğrudan hitap ettiği için bilgisayarla uzaktan yakından alakası olan herkesin bilmesi gereken bir yazılım. Excel hesaplamanın yanında, grafik çizme, eğri uydurma, veri saklama ve VBA (Makro) ile ileri programlama kabiliyetine sahip bir program. Bu işlemleri yapan bir çok program bununabilecek iken bunların en yaygın kullanılanı ve en eski olanı Microsoft Excell programıdır. Excel programıyla benzer özelliklere sahip yine iki dünya devi firmaya (Apple ve Google) ait alternatif yazılımlar da var: Apple Numbers ve Google Sheet. Hücresel hesaplamalı programlar hakkında detaylı bilgiyi Hücresel Hesaplamalı Uygulamalar (Excel, Numbers, E-tablolar) başlıklı yazıdan elde edebilirsiniz.

MATLAB

MATLAB, teknik hesaplamalar ve matematiksel problemlerin çözümü ve analizi için tasarlanmış bir yazılım geliştirme aracıdır. “MATrix LABoratory” kelimesinin kısaltması olan MATLAB, adından da anlaşılacağı üzere matrisler (matrix) yani diğer bir deyişle diziler (array) ile çalışır. Özellikle mühendislik alanındaki sistemlerin analizinde kullanılan MATLAB, sayısal çözümleme, görüntü işleme (image processing), yapay sinir ağları (artificial neural networks), sayısal işaret işleme (signal processing), optimizasyon (optimization), veri elde etme (data acquisation), veritabanı (database), süzgeç tasarımı (fitler design), bulanık mantık (fuzzy logic), sistem kimliklendirme (system identification), dalgacıklar (wavelets) gibi araçları ile sizler için mükemmel bir ortam sunar.

Matlab da yine kimya mühendislerinin bilmesi gereken programlardan biri olduğu gibi sadece kimya mühendisliği hesaplamalarında değil diğer matematik, programlama ve raporlamaya dayalı bir çok alanda kullanılabilecek bir programdır. Matlab ile alakalı şu sayfayı inceleyebilirsiniz: MATLAB Platformu

PTC Mathcad

Mathcad de Matlab gibi bir matematik paket programıdır. Mathcad'i MATLAB ve diğer matematik programlarından ayırt eden özellik komutların yalnızca latin alfabedeki karakterlerden ibaret olmayıp matematiksel ifadelerle işlem yapılabilmesi, bir kağıt düzeni üzerinde çalışılması ve birimlerle hesap yapabilmesi. Yani siz bir diferansiyel denkleme çözecekseniz diferansiyel komutları yazmayıp diferansiyel işaretini koymanız gerekmekte. İntegral işareti için menüden integral imgesini sayfaya yerleştirmeniz gerekmekte. Yani birçok şey bizim kağıda yazarken yazdığımız gibi Mathcad ekranında bulunuyor. Bu da programı daha kullanışlı yapıyor. Elbette ki yapımasını istediğimiz işlemleri bilgisayara tanımlamamız için bir takım komutlar bulunuyor. Bunları da öğrenmek gerekiyor.

Yine Mathcad sayfa düzeni üzerinde işlem yapmaya olanak sağladığı için çok kolay rapor hazırlayıp bu raporlardan aldığınız sonuçları otomatik olarak grafikselleştirip sayfanıza ekleyebilirsiniz.

Bir diğer çok önemli özellik ise sayıları birimlerle beraber yazabilir ve sonuçları istediğiniz birimde alabilirsiniz. Birim çevirme, boyut analizi gibi işlemleri de Mathcad'in kendisi yapmış olur.

COMSOL Multiphysics

Bünyesinde birçok fizik kanunu barındıran bir modelleme programıdır. COMSOL ile bir nesneyi 3 boyutlu olarak modelleyebilir ve o nesne üzerinde sonlu elemanlar yöntemi ile bir akma, mukavemet, elektrik iletkenliği, ısı iletimi, kütle iletimi gibi çok işleme tabi tutabilirsiniz. Ayrıca bir reaksiyonu modelleyebilir, maddelerin oranlarını zamana bağlı olarak kontrol edebilirsiniz. Bu anlatılanlar COMSOL için çok az.

Ne işe yarar COMSOL? COMSOL ile bir nesneyi modelleyip fizik konunlarını o nesne üzerine uygulayabildiğimiz için gerçekte o nesneyi üretmeden sonuçları elde edebilirsiniz. Dolayısıyla bir prototip geliştirmede tasarımı önce bilgisayar üzerinde yapıp en iyi şartları belirleyip sonra ürünü üretimi gerçekleştirilebilir. AR-GE çalışmalarında sürekli malzeme harcayıp test etme imkanı olmayabilir. Bilgisayar üzerinden model değiştirilip sonuçlara nası yansıyacak öğrenilebilir.

Örnek vermek gerekirse bir reaktör tasarlayacağımızı düşünelim. Reaktörün nasıl bir tasarıma sahip olacağını, hangi sıcaklıkta çalışacağını, ürünlerin ne hızla beslenmedi gerektiğini, dönüşümün ne olacağını vs. hepini bu model üzerinden öğrenebilir, değiştirebilir ve optimize edebilirsiniz. Dolayısıyla deneysel şartları sağlamadan bütün bu sonuçları bilgisayar üzerinden öğrenmiş olur ve reaktörünüzü ona göre yaptırabilirsiniz.

ANSYS

Ansys, Comsol'a alternatif bir başka programdır.

CHEMCAD ve Aspen Tech

Chemcad ve Aspen Tech, bir üretim prosesinin tamamını tasarlayıp modellememizi sağlar ki bu özelliğiyle kimya mühendislerinin ve kimya mühendisliğine bağlı diğer mühendisliklerin ilgisini çeken iki programdır. Her iki programda benzer özelliklere sahip olamakla beraber Aspen Tech proses modellemede daha fazla alternatif seçeneğe sahiptir.

Programların bünyesinde yüzlerce kimyasalın fiziksel özellikleri kayıtlı olduğundan her kimyasal madde için özelliklerin tek tek tanımlanmasına gerek yoktur.

Yine her iki program da ısıtıcılardan, adsorpsiyon kulelerine, ekstraksiyon ekipmanlarından, ayırıcı proseslerine kadar bünyesinde bir çok ekip barındırmakta olup bu ekipmanların çalışma prensiplerine göre girdileri ve çıktıları değerlendirir.

Yine programlar sayesinde bilgisayar üzerinde modellediğimiz prosesi istediğimiz gibi değiştirebilir optimize edebiliriz. Böylelikle sistem üzerinde endüstriyel boyutta değişiklik yapmadan yapılacak olan değişikliklerin sonuçlara nasıl yansıyacağını öğrenebiliriz.

Bir Yorum Yazın