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達成可能領域（AR）理論は化学工学、特に化学反応工学の分野であり、幾何学的および数学的最適化の概念を使用して化学反応器のネットワークの設計を支援します。AR理論は、望ましい義務または目的関数に対してグラフィカル技術を使用して最適な反応器フローシートを定義するのに役立つ方法です。[1] [2]
AR理論の起源
化学プロセスの達成可能領域という最初の概念は、1964年にフリッツ・ホーンによって提案されました。ホーンは、幾何学的手法がプロセス設計を改善すると信じていました。[3]これらのアイデアは後に、共同開発者のデイビッド・グラッサー、ダイアン・ヒルデブラント、[4]およびマーティン・ファインバーグによって改良され、化学反応器に特化されました。[3]
概要
ARは、考えられるすべての反応器の組み合わせに対するすべての可能な結果の集合として定義されます。[5]幾何学的には、ARは（たとえば）すべての反応器の組み合わせに対するすべての可能な出口構成を表す状態空間内の凸領域として表すことができます。反応器の組み合わせは、しばしば反応器構造と呼ばれます。この理論で考慮される反応器の例としては、連続流撹拌タンク反応器（CSTR）とプラグフロー反応器モデル（PFR）があります。
AR の知識は、化学反応器の設計における 2 つの領域に対処するのに役立ちます。
- リアクター ネットワーク合成問題: 反応システムと供給ポイントが与えられた場合、AR の構築は、目的のタスクまたは目的関数を実現する最適なリアクター構造を決定するのに役立ちます。つまり、AR 理論は、特定のシステムとタスクに最適な化学リアクターのタイプと組み合わせを具体的に理解するのに役立ちます。
- パフォーマンス目標設定: 既存の原子炉設計を前提として、AR の知識は、AR 内の位置と比較して、より優れたパフォーマンスを達成できる他の原子炉構造があるかどうかを理解するのに役立ちます。AR は定義によりすべての原子炉設計を表すため、提案されたさまざまな原子炉設計は、状態空間内の AR 内または AR 上の点として存在する必要があります。各設計の有効性は、AR と、目的関数 (存在する場合) との関係を比較することで評価できます。
理論の応用
AR 理論を適用できる例としては、次のようなものがあります。
参照
参考文献
- ^ 「原子炉システムの設計（達成可能な領域）」。UNISA。2016年8月15日時点のオリジナルよりアーカイブ。2022年2月1日閲覧。
- ^ 「達成可能領域理論 - ミシガン大学」ミシガン大学2016年1月2日閲覧。
- ^ ab Feinberg, Martin (2002年2月9日). 「プロセス合成の理論に向けて」. Industrial & Engineering Chemistry Research . 41 (16). American Chemical Society (ACS): 3751–3761. doi :10.1021/ie010807f. ISSN 0888-5885.
- ^ ミン、デイビッド;グラッサー、デイビッド; メトガー、マシュー; ヒルデブラント、ダイアン; グラッサー、ベンジャミン (2016 年 10 月 10 日)。達成可能領域理論: 最適原子炉の選択入門。ジョン ワイリー アンド サンズ。ISBN 978-1119157885。
- ^ Metzger, Matthew; Glasser, Benjamin; Glasser, David; Hausberger, Brendon; Hildebrandt, Diane (2007). 「達成可能領域を使用した反応工学の指導」(PDF) .化学工学教育: 258.
- ^ Ming, David; et al. (2013). 「バッチ反応器への到達領域理論の応用」.化学工学科学. 99 : 203–214. Bibcode :2013ChEnS..99..203M. doi :10.1016/j.ces.2013.06.001.
- ^ Khumalo, Ngangezwev; et al. (2006). 「達成可能領域分析の粉砕への応用」(PDF) .化学工学科学. 61 (18): 5969–5980. Bibcode :2006ChEnS..61.5969K. doi :10.1016/j.ces.2006.05.012. hdl :10539/4944.
外部リンク
- 公式ウェブサイト
- その他の公式サイト