CC BY
22Эти исследования показали, что при отмеченной ориентационной схеме, когда 6 = 300 (|А=900), длина пути резания составляет L = 200...250 км, при износе h3 = 0,1 мм (шероховатость обработанной поверхности при этом Ra = 0,63 мкм). Направление радиального износа совпадает с направлением секущей плоскости. Это объясняется тем,
что плоскость РВ составляет с оптической осью угол 600. Установлено, что именно в этом направлении получается наименьший износ [4, с.72], [5, с.115]. На рис. 4. показана зависимость износа по задней грани h3 от длины пути резания L и от ориентации кристалла корунда в разных ори-ентационных схемах.
Рис. 5. Зависимость износа hз от длины L пути резания при первой ориентационной схеме.
Зависимость износа по задней поверхности h3 от длины пути резания - L, при первой ориентационной схеме ^ = 0,013 мм/зуб) показана на рис. 5. Здесь в качестве критерия затупления режущих пластин принято снижение шероховатости обработанной поверхности до Ra= 0,63 мкм и после длины пути резания: а) L = 15 км, б) L = 50 км, в) L = 120 км и г) L = 295 км; t = 0,05 мм, V = 150 м/мин, s = 0,013 мм/зуб.
Таким образом, синтекор можно использовать в качестве режущего материала для изготовления многогранного инструмента, и увеличить тем самым его эксплуатационные возможности.
Литература
1. Классен-Неклюдовой М.В., Багдасарова Х.С. Рубин и сапфир. Под. Ред., изд. «Наука». -М.: -1974. -236 с.
2. Аваков А.А., Хачатрян Г.Г. Стойкость рубиновых резцов в зависимости от ориентации кристаллов //Вестник машиностроения. -M.: -1972. -№ 7. - С. 7273.
3. Арзуманян А.М. Режущая пластинка из синтетического корунда. А.С. 1183303 (СССР) БИ 37, 1985. 2 с.
4. Арзуманян А.М. Комплексное исследование тонколезвийной обработки цветных металлов и сплавов режущими пластинами из синтетического корунда. Вестник машиностроения. М:, 2012, № 2. С. 70-75.
5. Arzumanyan A. Durability increase of monocrystal cutting plates of synthetic corundum. Journal of Manufacturing Engineering, June, 2012,Vol.7, lssue. 2, pp. 113-116.
МОДЕЛИРОВАНИЕ ХИМИКО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ
ПЕРИОДИЧЕСКОГО ДЕЙСТВИЯ
Артемов Александр Анатольевич
заведующий отделом компьютерных технологий научно-технической библиотеки, Донской государственный технический университет, г. Ростов-на-Дону
Паркалаба Павел Леонидович
ведущий программист отдела компьютерных технологий научно-технической библиотеки Донской государственный технический университет, г. Ростов-на-Дону
MODELING OF CHEMICAL-ENGINEERING BATCH-OPERATED PROCESSES
Artemov, Alexander A., Head of the Information Technology Section attached to the DSTU Scientific and Technical Library Don State Technical University
Parkalaba, Pavel L., Leading programmer of the Information Technology Section attached to the DSTU Scientific and Technical Library, Don State Technical University АННОТАЦИЯ
Химико-технологические системы периодического действия очень распространены в производстве. В работе рассматривается получение математических моделей типовых периодических систем - реакторов смеше-
ния. Данные реакторы могут быть использованы для фармацевтической, пищевой и в других промышленных областях, где предъявляются повышенные требования к качеству продукта реакции. Получение математических моделей в статье основано на декомпозиции химического процесса, протекающего внутри системы, на элементарные ячейки накопления, составлении уравнения баланса, которое базируется на фундаментальных законах сохранения энергии и вещества. В работе ставится задача получения систем дифференциальных уравнений, которые адекватны реальному процессу, с учетом рассматриваемых допущений. В данной статье последовательно рассматриваются три химико-технологические системы: реактор периодического действия с одним каналом подачи реагента (простейший), реактор периодического действия с двумя каналами подачи реагента и политропический реактор. В предпоследнем пункте статьи производится имитационное моделирование в среде пакета Simulink самого сложного из трех реакторов - политропического реактора.
ABSTRACT
Chemical-engineering batch-operated systems are very common in industry. The paper considers obtaining mathematical models of standard batch-operated systems - mixing reactors. This type of reactors can be used for pharmaceutical and food industry as well as for other industrial fields where increased demands of the quality of the reaction product are made. According to the paper obtaining mathematical models is based on the decomposition of the chemical process running within the system, on accumulation unit cells, making balance equation which is based on the fundamental laws of conservation of energy and matter. The paper seeks to obtain systems of differential equations which fit the real process adequately, having regard to the assumptions. In consecutive order it is considered three types of chemical-engineering systems: a batch reactor with a single channel of supply reagent (the simplest), a batch reactor with two channels of supply reagent and a polytropic reactor. In the penultimate paragraph of the paper there is a simulation in the Simulink package medium in the most complex of the three reactors - the polytropic reactor.
Ключевые слова: моделирование математическое, реакторы смешения, моделирование имитационное, химико-технологические системы, химическая реакция, химическая кинетика.
Key-words: mathematical modeling, mixing reactors, simulation, chemical-engineering systems, chemical reaction, chemical kinetics.
Введение. Химические реакторы, в том числе периодического действия исследуются и моделируются очень давно. Интенсивно - с возникновением научной школы академика В.В. Кафарова. "КАФАРОВ Виктор Вячеславович (1914—1995), химик-технолог, академик РАН (1979). Труды по теоретич. аспектам хим. технологии. Разработал (50-е гг.) теорию массопередачи. Обосновал (60-е гг.) системные принципы матем. моделирования хим. процессов. Государственная премия СССР (1982)."
Наиболее известные труды этой школы:
1. Бояринов А.И., Кафаров В.В. Методы оптимизации в химической технологии. М.: Химия, 1969. — 564 с. (многократно переиздавался)
2. Кафаров В.В. Методы кибернетики в химии и химической технологии. Издательство: ХИМИЯ, 1985, 448 с. (ранее издавался в 1971, 1976 гг),
3. Кафаров В.В., Мешалкин В.П. Анализ и синтез химико-технологических систем. Учебник для вузов. -Москва: Химия, 1991. - 432 с.
4. Кафаров В.В., Глебов М.Б. Математическое моделирование основных процессов химических производств. Учеб. пособие для вузов. - М.: Высш. шк., 1991. - 400 с.: ил.
Авторами данной статьи ставиться цель получения и исследования математических моделей типовых реакторов периодического действия для популяризации в технических вузах (не химического профиля) основных принципов моделирования, изложенных школой академика Кафарова и его многочисленными учениками: Ветохиным В.Н., Макаровым В.В., Глебовым М.Б., Егоровым А.Ф., Перовым В. Л. и многими другими. Также ставится цель расширения спектра возможных исследований по таким техническим дисциплинам как «Моделирование систем управления», «Теория автоматического управления», «Пакеты прикладных программ», чтение которых, например, в ДГТУ часто основывается на условных объектах управления, особенно, для бакалавров по специальности
«Управление и информатика в технических системах». Автор (Артемов А. А.) работал на кафедре ведущей данные дисциплины в ДГТУ течении 5 лет.
Итак, после небольшой преамбулы перейдем непосредственно к процессу моделирования. Управление химическим процессом, как, впрочем, и любым другим, невозможно осуществить без знания математической модели в статике (стационарное состояние) и динамике (нестационарное состояние) объекта управления[1,2]. Поэтому дадим некоторые сведения об объектах управления - химических реакторах.
Эффективность работы реактора характеризуется его производительностью и выходом целевого продукта.
Производительность реактора определяется скоростью реакционного процесса, которая, в свою очередь, является функцией кинетики протекающей реакции (микрокинетика) и структуры потоков в реакторе (макрокинетика).
Скорость химической реакции представляет собой функцию состава реакционной массы, температуры, давления и других факторов. Она определяется из-
„ Ы' .
менением числа молей ' 1-го компонента в единице
V
объема г реагирующей смеси в единицу времени:
= +1 Ы
г Уравнение может быть также представлено
Уа,Л = 0, . _ в виде: ¿—¡ч' где I = 1,2, ..., т (число компонентов
реакций); j = 1,2, ..., п (число реакций).
Уравнение кинетики протекающей реакции эквивалентно, по существу, выражению - уравнению скорости химической реакции, записанной в общем виде. Уравнение кинетики данной реакции имеет свое конкретное выражение, например, для одностадийной необратимой хи-
■=-* п <
мическои реакции оно записывается:
где
¡=1
к = к е Х'6 С.
0 (уравнение Аррениуса); ' - концентрация реП ГЦ
агентов; 1 - порядок реакции [1].
В одностадийной химической реакции концентрация любого из компонентов, участвующих в реакции, однозначно определяет концентрацию всех остальных. В случае сложных (многостадийных) химических реакций для однозначного определения состава реагирующей смеси необходимо задание концентрации ключевых компонентов.
Классификация химических реакций производится по следующим признакам: по числу фаз, участвующих в реакции: гомогенные и гетерогенные; по сложности: простые (одностадийные) и сложные (многостадийные) по обратимости: обратимые и необратимые; по числу молекул реагентов, принимающих участие в элементарном
акте реакции: моно-, био- и тримолекулярные; по порядку: реакции нулевого, первого, второго и дробного порядков; по тепловому эффекту: экзотермические и эндотермические.
Приведенная классификация не является исчерпывающей. Более полную классификацию можно найти в специфической литературе по химической кинетике.
Всё многообразие организации потоков реагирующих веществ и тепловых потоков в химических реакторах можно формализовать в виде типовых математических моделей.
В основе такой формализации лежит представление о возможных видах движения потока веществ или энергии в аппарате [3,4].
Получение математической модели химико-технологического процесса с одним каналом подачи реагента. Рассматриваемый в данной работе простейший химико-технологический процесс периодического действия представлен на рис. 1.
Ga, С/
\
Q
E
Рис. 1. Схема химико-технологического процесса.
Рис. 2. Декомпозиция простейшего РПД на элементарные ячейки накопления.
Как показано на рис. 1. в реактор (с загруженным в
него раствором вещества В объемом VS и концентрацией Г
В) осуществляется подача раствора некоторого веще-
А — G Г
ства А с начальной концентрацией АО. в реак-
торе происходит необратимая химическая реакция соединения 2-го порядка типа A+B^C, проводимая в гомогенной фазе, с изотермическим превращением.
При составлении математической модели используется модель идеального смешения [4]. На рис. 2. изображены четыре элементарных ячейки накопления. Признаком накопления является концентрация соответствующего реагента в объеме накопленного в реакторе раствора и объем жидкости в реакторе. Поскольку реагент В изначально загружен в реактор, то в соответствующей ему ячейке отсутствует входной поток. Закон действующих
w(t) - V■ к■ CA ■ CBI
масс w A B (уравнение скорости реак-
ции), характеризует поток для каждой ячейки накопления. Для ячейки А и В он является выходным, а для ячейки С (продукт реакции) - входным. Объем реакции не является постоянным и зависит от объема изначально загруженного реагента В и величины входного потока. Так как, в химико-технологическом процессе (ХТП) присутствуют четыре ячейки накопления [5], то математическая модель будет содержать четыре дифференциальных уравнения:
d (V ■ Ca ) - G ■ C dt Ga Ca
V ■ к ■ CA ■ CB
-_V ■ к ■ CA ■ CB
dt
d (V ■ Cc ),
(1)
dt
V ■ к ■ CA ■ Cb
dV ~dt - Ga
В формуле (1) преобразуем производные от переменных к сумме производных:
^ ■ с + ■ V - G ■ C - V ■ к ■ C ■ C
A + j, u A AO y Л A B
dt dt
— . C _i_ dCB .7/ - _7/ . b .Г .r
-■B
(2)
Л Л
<К.Сс + ^V = У-к-СА-Св Л Л
Л = °А
В формуле (2) производную по объему заменим на входной поток, согласно последнему дифференциальному уравнению ММ ХТП:
О с + ЛСа ■V = О ■С - V ■к ■С -С
А А т = А АО " " А
Л
Ga-CB + ^C-V ---V-к.с^
GA-CC + - V^CACB
dt dV
~dt = Ga
Систему ДУ (3) преобразуем к стандартному
виду:
С = — - (СЛ0 - СЛ) - к-С Ж V
с
А В
^ = ---Св -к-СА-Св
Ж V в А в
С = -^А-Г + к-С
(4)
V
dV
И = °А
С
А В
Таким образом, ММ рассматриваемого ХТП описывается системой ДУ (4). Однако в данной системе третье уравнение можно считать избыточным [2]:
В системе (5) присутствуют нелинейности следующих типов: произведение переменных состояния (ПС), произведение ПС на управляющий поток.
ЖСА _ С А (С _ С ) — к С С
т, V АО А / Л А ^В
Жг
V
— = - — -Св -к-СА-Св Жг V в А в
dV
(5)
Жг
= С.
Получение математической модели химико-технологического процесса периодического действия с двумя каналами подачи реагента. Математическая модель химико-технологического процесса (ХТС) с двумя каналами подачи реагента (см. рис. 3.) можно построить, выделив в объекте элементарные ячейки накопления по аналогии с ХТС с одним каналом подачи реагента.
Рис. 3. Схема ХТС с двумя каналами подачи реагента.
Рис. 4. Элементарные ячейки накопления для ХТС с двумя каналами подачи реагента.
В реактор с изначально загруженным в него раство- модель будет содержать пять дифференциальных уравне-
ром вещества В объемом ^о и концентрацией ^во по трубопроводам поступают потоки растворов некоторых веществ - компонента ^а с начальной концентрацией
^ао и С - начальной концентрацией ^со. При этом производится интенсивное перемешивание реагентов с помощью мешалки. В реакторе происходит необратимая химическая реакция соединения 3-го порядка типа A+B+C^D, проводимая в гомогенной фазе, с изотермическим превращением [5]. На стадии химического синтеза (СХС) необходимо, в данном случае, управлять подачей потоков ^а и таким образом, чтобы обеспечить приготовление как можно более чистого раствора вещества D, за более короткий промежуток времени.
На рис. 4. изображены четыре элементарных ячейки накопления, а также одна ячейка накопления объема поступающей жидкости. Признаком накопления является концентрация соответствующего реагента в объеме накопленного в реакторе раствора. Поскольку реагент В изначально загружен в реактор, то в соответствующей ему ячейке отсутствует входной поток. Закон действуем = Г-к-СА-Св-СГ1 ющих масс - а в с (уравнение скоро-
сти реакции), характеризует поток для каждой ячейки накопления. Для ячейки А и В и С он является выходным, а для ячейки D (продукт реакции) - входным. Объем реакции не является постоянным и зависит от объема изначально загруженного реагента В, и величины входного потока. Так как, в химико-технологическом процессе (ХТП) присутствуют пять ячеек накопления, то математическая
ния:
ж{V-СА) = Жг
Ж У-Св) = Жг
Ж У-Сс) = Жг
Ж У-Ср) _
• К, • у
(6)
dV
Жг
= Са + С
Г-к-СА-С„-Сг
(7)
В формуле (6) преобразуем производные от переменных к сумме производных:
— С + ЖСа V = С С - V ^к С С С
^ СА + ^ К СА СА0 К к СА Св Сс
— -Св + V = -V■k■CA■CB■Cс Жг в Жг А в с
—-С + V = С -С - 1^-к-С -С -С
Ос + V ^с ОС0 V К ^ А ис
Жг Жг
+ ^^ = -V■k■CA■C¡■Cc Жг Жг
dV
— = С А + С с
Жг А с
В формуле (7) производную по объему заменим на сумму входных потоков согласно последнему дифференциальному уравнению ММ ХТП (6):
(Са + Сс)-Са + Ща^-Г = Оа-Са0 - ¥-к-Са-Св-Сс
Жг
(Са + Сс)-Св + -V = -V - к - С А'Св'Сс
жг
(Са + Сс)-Сс + Щс-V = Сс-Сс0 - V- к-Са-Св-С с
Жг
ЖС,
(Са + Сс)-Ср -V = -V - к - Са - С в - Сс
Жг
—— = С а + Сс
Жг А с
С •С - V-к-С •С •С
А А0 У Л А
С -С - V -к-С •С •С
^с ^с0 У Л А ^ в
Систему ДУ (8) преобразуем к стандартному виду:
dC
dC,
G G
■ (С - С ) - —С ■С - к ■ С ■С ■С
j тг AO С A) тг С A л СА СВ СС
dt V V
GG
—^ — -_A ■ С (С -c ) -к ■ С С С
, т, СС + т, \СС0 L в) л С A СВ Сс
dt V V
(9)
dCB dt
dCD
dt dV
Таким образом, ММ рассматриваемого ХТП описывается системой ДУ (9). Однако в данной системе четвертое уравнение можно считать избыточным:
,, — т a ' (СAO СA ) Тс ' СA к ' СA ' СB ' СС
dt V V
— ' СС + ' (СС0 - Св ) - к ' СA ' Св ' Сс
dt V V
ЛСв - . Г - к. ССС
dt dV_
dt
— Ga + Gb
(10)
В системе (10) присутствуют нелинейности следующих типов: произведение переменных состояния (ПС), произведение ПС на управляющий поток.
Получение математической модели химико-технологического процесса с необратимой экзотермической химической реакцией. В реактор с загруженным в него раствором вещества В объемом VB, начальной температурой 6В и концентрацией ^в по трубопроводу поступает
Л — С
поток раствора некоторого вещества Л Л с начальной
с
концентрацией А0 и температурой 6А (см. рис. 5.).
При этом производится интенсивное перемешивание реагентов с помощью мешалки. В реакторе проходит простая необратимая экзотермическая химическая реакция соединения второго порядка типа А+В^С+О, проводимая в гомогенной фазе, с политропным превращением.
Рис. 5. Схема политропического РПД
Рис. 6. Элементарные ячейки накопления политропического
реактора
Для отвода тепла, выделяющегося в результате прохождения экзотермической реакции, реактор снабжен кожухотрубным теплообменником, по которому циркулирует поток хладагента GX, имеющий на входе температуру 6X0 и на выходе 6Х. В данном случае необходимо управлять потоками GA и GX таким образом, чтобы обеспечить максимальную степень реакции за промежуток времени и при этом не допустить аварийной ситуации по температурному режиму. Примем за А - удельный коэффициент теплообмена через стенку реактора, S - площадь теплообмена, р - плотность жидкости, Л - удельная теплоемкость жидкости. В данном объекте происходит необратимая экзотермическая химическая реакция, при этом коэффициент скорости химической реакции определяется
законом Аррениуса
к — к0 ) К ■ и
, где
ко -
константа
скорости химической реакции, Е-энергия активации реакции, ^ универсальная газовая постоянная. Таким образом, условный поток химической реакции описывается
- Е.
уравнением,
w(t) — V■ko■exp(—)■ С a ■ С К ■ и
Тепловой эф-
фект реакции обозначим как q. Так как, в химико-технологическом процессе (ХТП) присутствуют шесть ячеек накопления (см. рис. 6.), то математическая модель будет содержать шесть дифференциальных уравнений:
Полученная математическая модель обладает теми же нелинейностями, что и предыдущие, плюс нелинейность в виде экспоненциальной зависимости переменной состояния - температуры реакционной смеси.
Имитационное моделирование. Произведем имитационное моделирование самой сложной из рассматриваемых систем - системы ДУ (13) с помощью пакета
С.0 — 300моль/ 3
Simulink [6]. Зададим параметры объекта: / м
V0 — 2 м\ GM
— GX — 0.02 м.
6 — 400K. 6x0 — 375K . к0 — 00005 м/(моЛь-с).
^ — 900Вт/{м3.к).Р — 3000% .Я, — 2000^ .
. ■ ■
2 — 3000Дж/ - 3 =4250Дж,
(кг■К)л' — 4250 ' /(кг■К).К — 8,3141.
q — 3^105 ДЖ Е —17160Дж/ v П1Л1Л2 4 /моль . /моль . S — 200м
dt
Сво —1500 моль
и {С А V)
Лг
Л {СВ V)
Лг
Л {СС V)
= ОА 'С АО - к0 'еХР
= -к0 ■ ехр
- Е Я^ в
= ко ■ ехр Лг
л {в ■¥■ р ■ л) л
Л {вХ -Ух- Рх Лх )
Л
ЛУ
- Е Я^ в - Е Я■ в
= вА ■ вА- р ■ Л + q■k0 ■ ехр
-Е
Я в
(11)
С а ■Св-¥ - А^Б ■ (в-в,)
= ^х ■вхо ■Рх Лх + А^Б ■ (в-в,)
Лг
= оЛ
В формуле (11) преобразуем производные от переменных к сумме производных:
ЛС А
Л ЛСВ
л
ЛСс
л в л
Лвг
У + С А = °А •С АО - к0 ■еХР
Л
- Е
- Е Я■ в
_ Я в - Е Я ■ в
г ,
■ V +---С„ = -к0 ■ ехр
Л В 0
■ V +---С = к0 ■ ехр
Л 0
■ V + ЛУ■ в |р ■ Л = Оа -вА ■ р■ Л + q■k0 ■ ехр
Л I
(13)
- Е
Яв
■С А - А^ (в-в,)
Ух■Рх ■ Лх
Лг
-Ох вх 0 ■Рх Лх + А^ (в-в, )
ЛУ А
= о.
Применяя последовательно все преобразования аналогичные для двух предыдущих реакторов, получим:
- Е'
ЛСА = (САО - СА) - ко ■ехр
Лг
V
Я в
С ■С
С А С В
ЛС В ОА
В =--А ■ С В - к0 ■ ехр
Лг
V
- Е Я в
С С
СА СВ
—=в-в) -Лг V А рЛ
А Б (в-вх) + —— ■ к0 ■ ехр
Л dV
Л = °А
= — ■ (вх о -вх ) +
V V
Vх ■ Рх ■л
рЛ
■■(в-вх )
- Е Я в
С С СА СВ
(14)
Вычислим конечный объем жидкости и конечную концентрацию продукта реакции:
VK =[ Сву£А0 +1] V = 12 м3 С ■С у
СК = СВ0 Са0 = 250мольу
(15)
(16)
С + С
С В0 + СА0
м
Для входного испытательного воздействия в виде ступенчатого воздействия вычислим параметр завершения подачи реагента:
С ■ V
t к = = 500с (17)
^шах ■ С А0
Отметим, что формулы (15), (16) и (17) получены на основе уравнения качества реакции:
гк (18)
V0 ■ СВ0 = I ОАЛ ■ СА0
0
Уравнение (17) гарантирует отсутствие загрязнения получаемого раствора исходными реагентами. В случае подачи на вход воздействия:
и(г) = ■
О
л < г
тах? к
(19)
0, г > г„
условие (18) не нарушается.
На рис. 7 в окно вынесены основные параметры ХТС, остальные данные инициализируются внутри созданного для моделирования блока (маски) [6]. В блоке для политропического ХТС параметры, определяемые формулами (15), (16) и (17) вычисляются автоматически и выводятся на экран внутри блока. Параметры ступенчатого воздействия заданы в соответствии с формулой (19).
Из рис. 7. и рис. 8. видно, что концентрации исходных реагентов уменьшаются с течением времени. Из рис. 8 видно, что продукт реакции выходит на расчетную концентрацию, обусловленную формулой (16). Аналогично объем реакционной смеси стремиться к установившемуся значению, рассчитанному в формуле (15). Временная характеристика на рис. 11. - соответствует заданному в формуле (19) уравнению. Таким образом, имитационное моделирование полностью подтверждает адекватность полученной ММ ХТС (13), компьютерному аналогу в среде пакета Simulink.
■С ■С V
СА СВ
■С ■С V
СА СВ
■С ■С V
А В
В среде пакета 51тиИпк построим схему исследования и зададим параметры.
Рис. 6. Схема исследования политропического ХТС в среде пакета Simulink
!И ЗИ Я» ЧИ М М Я
Рис. 7. Временная характеристика концентрации реагента А.
Рис. 9. Временная характеристика концентрации реагента С.
üCL ilülf: <Ш6 OítH 0012 ttíl Ш
<Шз аил
О
GA(Í)
: J
t
_-*_É_■
19 m аа W ЗД- № № № ЯО
Рис. 11. Временная характеристика входного воздействия.
Block Parameters: RPD poírtr pin 1 ^nask)-
Parametere CaD
300
Gma*
Z22
vo
2
СЪО
15::
Qa
400
QxO
37E kD
J.
J
Рис. 7. Окно задания параметров ХТС.
Рис. 8. Временная характеристика концентрации реагента В.
3S6
во ж. т
JJ5
зю
т
.........p^J^U^ т
■i^CO
та:» зхо шо «га аво «со 7ям
Рис. 10. Временные характеристики температур внутри реактора и кожуха.
Рис. 12. Временная характеристика объема реакционной смеси.
Заключение. В работе произведено моделирование ХТС периодических технологий. Здесь термин "периодических" используется как противоположность "непрерывному", так как после завершения реакции продукт сливается из емкости реактора и поступает на следующие этапы производства. Показан принцип получения математических моделей типовых ХТС, на основе которого возможно моделирование и других реакторов. При декомпозиции объектов на элементарные ячейки накопления в качестве признаков накопления выступали количество вещества, количество тепла и количество жидкости в объеме реактора. Анализ дифференциальных уравнений выявил в каждой модели одно избыточное уравнение. Дело в том, что рассмотрение любой замкнутой системы (а парадигма "накопителя" именно такова) приводит к эффекту избыточности одной из характеризующих ее переменных (яркий пример - термодинамическая система). В работе произведено успешное имитационное моделирование политропического реактора. Так как авторы статьи не связанны с реальным химическим производством, то провести эксперименты на реальной ХТС, к сожалению, не могут, хотя в перспективе к этому стремятся. Кроме того, в рамках инициативной научно-исследовательской работы, авторы собираются создать библиотеку математических моделей ХТС для компьютерных пакетов. Все рассматриваемые в работе модели уже сформированы авторами в среде пакета Simulink, пользователю лишь необходимо задать параметры химического процесса через удобный интерфейс. В будущей библиотеке будут рассмотрены не только реакции 2-го порядка, но и другие, учитывающие гораздо большее количество характеристик реакторов и реакций. Библиотеку ХТС можно будет использовать для решения задач моделирования, а также
анализа и синтеза законов управления по различным дисциплинам технического профиля специальности «Управление и информатика в технических системах» и не только.
Литература
1. В.В. Кафаров, Системный анализ процессов химической технологии.: Статистические методы идентификации процессов химической технологии / отв. ред. Н.М. Жаворонков. - М.: Наука, 1982. - 344 с.
2. А. А. Артемов, Рациональное управление простейшим РПД на основе ограниченной функции: Современные проблемы информатизации в технике и технологиях: сб. тр. IX- междунар. открытой научн. конф. /ВГТУ. - Воронеж, 2004. - Вып. 9
3. Артемов А. А. Исследование свойств нормированной математической модели реактора периодического действия: Математические методы в технике и технологиях: сб. тр. XV Междунар. науч. конф. /ТГТУ. - Тамбов, 2002. - Т.10
4. Кудинов Н.В. Компьютерное моделирование пространственно-распределенных объектов: монография / Н.В. Кудинов, Р.А. Нейдорф. - Ростов н/Д: Издательский центр ДГТУ, 2011. - 184 с.
5. Закгейм, А.Ю. Общая химическая технология: введение в моделирование химико-технологических процессов: учебное пособие / А.Ю. Закгейм. - 3-е изд., перераб. и доп. - М.: Логос, 2012. - 304 с. - (Новая университетская библиотека).;
6. Дьяконов В.П. Simulink 5/6/7 [Электронный ресурс]: самоучитель/ Дьяконов В.П.— Электрон. текстовые данные.— М.: ДМК Пресс, 2008.— 784 е.— Режим доступа: http://www.iprbookshop.ru/7910.— ЭБС «IPRbooks»
ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ МАШИН ДЛЯ ДОБЫЧИ СТЕНОВОГО КАМНЯ
ПРАВИЛЬНОЙ ФОРМЫ
Асатрян Джон Алексанович
доцент, кандидат теxническиx наук, Национальный Политеxнический Университет Армении,
Гюмрийский филиал Арутюнян Самвел Сережаевич Инженер, Национальный Политеxнический Университет Армении, Гюмрийский филиал
PERSPECTIVES OF DEVELOPMENT OF THE MACHINES FOR QUARRING WALL STONE OF THE CORRECT FORM
Asatryan John, Candidate of Technical Science, assistant professor, National Polytechnic University of Armenia, Gyumri
Campus
Harutyunyan Samvel, Engineer, National Polytechnic University of Armenia, Gyumri Campus АННОТАЦИЯ
Приводятся результаты опытно-конструкторских разработок по созданию колесной машины на базе автопогрузчика с использованием гидродвигательных приводов в режущих головках. Гибкость маневрирования позволяет не только существенное повышение степени использования каменнего карьера, но и вторичное использование заброшенных карьеров.
Ключевые слова: автопогрузчик; гидродвигатель; камень правильной формы; дисковая пила; режущая головка.
ABSTRACT
The results of development to design and create a forklift based wheel machine for quarrying wall stone of the correct form with the use of hydraulic motors in cutting head. The flexibility of the machine maneuvering allow to increase significantly the degree of quarry utilization and as well the use of abandoned quarries are show.
Keywords: forklift; hydraulic motor; stone of the correct form; circular saw; cutting head.
