CC BY
12Условные обозначения:
1-верхний облицовочный кожух (обшивка) рулевой колонки
2-блок подрулевых переключателей
3-рулевое колесо
4-выключатель кнопочный нажимной с возвратом кнопки для указателя разворота транспортного средства
5-рулевая колонка
6-нижний облицовочный кожух (обшивка) рулевой колонки
Рисунок 2. Расположение УРТС
Таким образом, разработан вариант технического решения - полезная модель, - снижающий риск несохранной перевозки грузов автотранспортом по фактору сложности маневра.
Список литературы
1. Статистика-2016: показатели аварийности по итогам первого полугодия 2016 года - режим
доступа к изд. :
https://www.gazeta.ru/auto/2016/07/12 a 9673445.sh tml
2. База данных Федеральной службы по интеллектуальной собственности - режим доступа к изд.:
http://www1.rips.ru/wps/wcm/connect/content ru/ru
МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ СТАДИИ ТЕРМООБРАБОТКИ ДЛЯ ПРОЦЕССА ПРОИЗВОДСТВА ПРОМЫШЛЕННЫХ СМАЗОК_
Новикова Ольга Геннадьевна
старший преподаватель
Санкт-Петербургский государственный технологический институт(технический университет)
г. Санкт-Петербург Новиков Геннадий Александрович Научный консультант НПО «Русма» Г. Санкт-Петербург
MATHEMATICAL MODEL OF THE STAGE OF HEAT TREATMENT FOR THE PRODUCTION PROCESS OF INDUSTRIAL LUBRICANTS
Novikova Olga
Professor's assistant Of State Institute of Technology Saint Petersburg Russia
Novikov Gennady
Scientific consultant Rusma scientific industrial association
St. Petersburg
АННОТАЦИЯ
Рассматриваются вопросы визуализации теплового поля реактора. Решается дифференциальное уравнение теплопроводности. В качестве примера приводится интерфейс графического представления распределения температур в автоклаве. Результатом выполненной работы и применение её на производстве является повышение качества промышленных смазок.
ABSTRACT
Questions of visualization of a thermal field of the reactor are considered. The differential equation of heat conduction is solved. The interface of graphical representation of distribution of temperatures in the autoclave is given as an example. Implementation of results of operation at the plant allowed to increase quality of industrial lubricants.
Ключевые слова: тепловые поля, процесс получения промышленных смазок.
Keywords: thermal field of the reactor, process of production of industrial lubricants.
Нормальная работа любого механизма обеспечивается благодаря использованию смазочных материалов. Пластичные смазки в простейшем случае состоят из двух компонентов - дисперсионной среды (жидкая основа) и дисперсной среды (твердый загуститель). В качестве дисперсионных сред используются нефтяные, синтетические и, очень ограниченно, растительные масла. Загустителями служат твердые вещества, способные образовывать в дисперсионной среде стабильную структурированную систему - твердые нефтяные углеводороды, металлические Ca и т.п.), мыла и некоторые продукты органического и неорганического происхождения (бентонит, силикагель, пигменты и др.). Для улучшения качества пластичных смазок в них вводят присадки и наполнители. [1]
Технология производства смазок реализуется в несколько стадий: получение мыльной основы, растворение мыла в базовом масле, внесение присадок и термообработка. Если первые три стадии технологии достаточно легко воспроизводятся и контролируются средствами измерения, то воспроизводимость термообработки - проблематична. Компенсировать эти трудности возможно управляемой конфигурацией тепловых полей между рубашкой автоклава (источника тепла) и массой сырья, вовлеченного в производство. Таким образом вопрос сводится к решению теплофизической задачи определения конфигурации температурных полей в объекте нагрева. Таким образом, чтобы получить смазку заданного качества нужно обеспечить контролируемый рост молекул мыла в смазке. А для выполнения данной задачи необходимо создать температурное поле определенной конфигурации. Для решения задач, связанных с нахождением температурного поля, необходимо иметь дифференциальное уравнение теплопроводности. [2]
Допущения, принятые при разработке математической модели:
(т >0; 0 < г < R; 0 < z < h).
• перемешивание внутри автоклава нет, поэтому в начальный момент времени температура смазки по всему объему автоклава одинакова;
• пренебрегаем конвекцией и излучением в областях крышки и днища автоклава, что позволяет упростить схему автоклава и не представлять его нижнюю и верхнюю части в виде полуэллипса и полусферы;
• фазовых переходов «твердое тело - жидкость» нет;
• в начальный момент времени внутренняя стенка автоклава мгновенно нагревается и её температура становится равной температуре теплоносителя. В результате не учитываем влияние температуры помещения, толщину рубашки автоклава и проводим расчет не для внешнего, а для внутреннего радиуса автоклава.
Постановка задачи: Задача управления для стадии теплообработки заключается в нахождении временного интервала, в течение которого необходимо варить смазку, чтобы реакционная смесь по всему объему автоклава прогрелась до заданной температуры, формируя смазку нужной структуры. Температура, до которой необходимо нагреть смесь, задается оператором.
Имеется автоклав, диаметр которого равен 2R, а высота к Температура по объему автоклава одинакова и равна Треакционной массы температура низа автоклава равна Тщ, апошавм, а температура верха Тнацавюклавом. В начальный момент времени боковая поверхность цилиндра мгновенно нагревается до температуры Ткплонхшаи, которая поддерживается постоянной на протяжении всего процесса нагревания. Требуется найти распределение температуры внутри автоклава в любой момент времени.
Нахождение температурного поля автоклава, который можно рассматривать как цилиндр конечных размеров, когда его температура является функцией трех переменных (времени, радиуса, и координаты z), связано с решением дифференциального уравнения теплопроводности [3]
где
[а] =
м
a - температуропроводность смазки,
Г Л Вт
"м . А - теплопроводность смазки.
И=4
р - плотность смазки,
[с} =
Дж
^С
с - теплоемкость смазки. при начальном условии
Т (Г, г, 0) Треакционной массы (2),
при граничных условиях
Т (г, 0, т) = Тпод автоклавом (г = 0, т > 0);(3)
Т С^ т) Ттеплоносителя(5)
Для решения уравнения теплопроводности стадии теплообработки применяется метод сеток.
Т (Г, 11, Т) = Тнад автоклавом (г = И, Т > 0);(4)
_ а -аг -ат
+
+
+
2 а ¿г -Ж+2 +
а ¿г2 Ж х
У
+
+ ■
2 а ¿г1 -¿г+ 2 а ¿г1 -¿г+<1г1 ¿г
{а - с1г + а - 2 - г) - ¿/г * - Ш (2-й-(¡г + 2-а-(Ь1 -(¡г + йг1 -¿г1) 2 г
(~а-с!г + а- 2-г)-(¡г1 - & (2-а ¿т2-Ж+2-а-&2 ¿т2) 2-г
¿г1 ¿Г
С . Н-
2 а ¿г2 ¿Й + 2 а ¿г2 ¿г
ТГ;
(6)
Уравнение определяет значение функции для всех внутренних точек области, границы которой нам заданы. Далее решаем полученную систему и получаем распределение температур в автоклаве.
Пример поверхности теплового поля в автоклаве в некоторый момент времени представлен на рисунке 1:
Рисунок 1 - Интерфейс графического представления распределения температур в автоклаве
Литература:
1. Бонер К. Дж. Производство и применение консистентных смазок. - М.: Гостоптехиздат, - 702с. 1998.
2. Ищук Ю. Л. Состав, структура и свойства пластичных смазок. - Киев: Наук, думка, 2006. - 512с.
3. Построение математических моделей химико-технологических объектов/ Е. Г. Дудников, В. С. Балакирев, В. Н. Кривсунов, А. М. Цирлин. - СПб: Химия, 2007. -310с.
