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1 Einleitung Die Anforderungen an die industrielle Produktion steigen ständig. Mit möglichst minimalen Produktionskosten soll die Produktqualität weiter verbessert und Prozessabläufe beschleunigt werden. Zur Gewinnung weiterer Erkenntnisse in dieser Richtung ist es nötig, neue Wege auf dem Gebiet der Prozessmodellierung und -optimierung zu beschreiben. Prozessmodelle bieten direkte Unterstützung bei der Prozessführung, indem sie zur Simulation und Vorhersage des Prozessablaufs herangezogen werden. Als Prozess bezeichnet man im Allgemeinen die Umformung, den Transport sowie die Speicherung von Materie, Energie oder Informationen. In der Verfahrenstechnik stehen die chemischen und technischen Verfahren im Vordergrund. Hierbei können Zustandsgrößen mit technischen Mitteln gemessen, gesteuert oder geregelt werden. Ändern sich in solch einem Grundverfahren, welches eine Aufeinanderfolge von Teilvorgängen darstellt, die am Verfahren beteiligten Stoffe nicht, dann spricht man von physikalischen Grundverfahren, z.B. Zerkleinern oder Klassieren von Stoffen [14]. Die Zerkleinerung von Materialien ist einer der energieaufwendigsten Verfahrensschritte in der Grundstoffindustrie [4]. Um hierbei die Kosten zu senken, ist die Ausnutzung aller Möglichkeiten zur Verringerung des Energieverbrauchs anzustreben. Eine Modellierung des Mahlprozesses soll helfen, mit geringem Zeit-, Arbeits- und Materialaufwand kostengünstig Ergebnisse zu erarbeiten. In der vorliegenden Arbeit wurde als Ausgangs- bzw. Aufgabematerial für die kleintechnische Mahlung Zementklinker verwendet. Zum Zerkleinern von Klinker, Gips bzw. Kalkstein werden in Zementwerken meist Kugelmühlen eingesetzt. Bei der Zementherstellung entfallen 24 % des gesamten Elektroenergiebedarfs auf die Rohstoffmahlung und 38 % auf den Prozess der Klinkermahlung [20]. Damit ist nach ELLERBROCK und MATHIAK die Mahlung auch bei der Zementherstellung der energieintensivste Verfahrensschritt [4]. Die Zementklinkermahlung bestimmt neben der Mahlfeinheit auch die Korngrößenverteilung des Zements und dient der Oberflächenvergrößerung. Beide Qualitätsmerkmale beeinflussen die Leistungsfähigkeit des Zements entscheidend. Mit dem angestrebten Modell soll vorhersagt werden, zu welcher Produktqualität unter Berücksichtigung materialspezifischer und prozesstechnischer Einflussfaktoren eine bestimmte Einstellung der Kugelmühle führt. Umgekehrt lässt sich durch Invertierung die wichtige Information gewinnen, wie die Eingangsparameter zu verändern sind, damit ein Produkt mit vorgegebenen Eigenschaften hergestellt werden kann. 2 Theoretische Grundlagen 2.1 Grundbegriffe der Modellierung - 6 2 Theoretische Grundlagen 2.1 Grundbegriffe der Modellierung 2.1.1 Modell 2.1.1.1 Definition Der Begriff des Modells wird von dem zugehörigen Sachgebiet geprägt, steht mit diesem in Beziehung und ist aufgrund dessen sehr dehnbar. Beispielsweise wird als Modell eine Nachbildung eines Bauwerks in kleinerem Maßstab, ein Fahrzeugtyp oder auch ein künstlerisches Vorbild bezeichnet. Im Gegensatz dazu ist im Rahmen der computergestützten Modellierung unter einem Modell die vereinfachte Darstellung der Funktion eines Gegenstands oder des Ablaufs eines Sachverhalts zu verstehen, welche eine Untersuchung oder Erforschung erleichtert bzw. erst möglich macht. [3] Ein Modell ist somit ein konkretes oder gedankliches Abbild eines vorhandenen Gebildes bzw. ein Vorbild für ein zu schaffendes Gebilde mit einem bestimmten Verwendungszweck [19]. Größtmögliche Ähnlichkeit zwischen Original und Modell ist in der Regel nicht das Ziel. Vielmehr wird bewusst abstrahiert und nur auf sachliche und nützliche Tatsachen Bezug genommen. Somit werden dem Modell nur signifikante Attribute des Originals übertragen. Jedes Modell muss validiert werden, d.h., alle relevanten Eigenschaften des modellierten Gebildes müssen adäquat und vollständig auf Eigenschaften des Modells abgebildet sein. Modelle dienen im weitesten Sinn dem Verstehen von Gebilden, dem Aufstellen und Prüfen von Hypothesen oder der Durchführung von Experimenten, welche am Original nicht durchgeführt werden sollen oder können – es sind gedankliche Hilfsmittel. Modelle werden insbesondere dann verwendet, wenn das modellierte Original ‹ zu groß oder zu klein ist ‹ nicht beobachtbar ist ‹ zu komplex ist ‹ nicht zur Verfügung steht ‹ noch nicht existiert oder wenn die Arbeit am Original zu gefährlich, teuer oder nicht möglich ist. |