Статьи журнала - Вестник Воронежского государственного университета инженерных технологий
Все статьи: 2527
Моделирование кинетики вулканизации полидиенов
Статья научная
Предложена модель кинетики вулканизации, позволяющая описывать кинетические кривые любой формы и на базе экономного лабораторного эксперимента аналитически оценивать кинетику изотермической вулканизации. При изучении кинетики вулканизации принимали, что отдельные стадии процесса вулканизации значительно различаются по скорости и для определения параметров модели на реометрической кривой выделяли несколько областей. Это позволило описать процесс набором простых сопряженных реакций первого и второго порядка вулканизации.
Бесплатно
Статья научная
Процесс синтеза стирола, протекающий в двухступенчатом адиабатическом реакторе непрерывного действия, является сложной химико-технологической системой. Он характеризуется недетерминированностью, нестационарностью и протекает в условиях постоянно действующих неконтролируемых возмущений. В связи с этим задача разработки системы предиктивного управления концентрацией основного продукта реакции дегидрирования - стирола для поддержания данной величины в заданном диапазоне на протяжении всего периода эксплуатации является актуальной. Ее решение невозможно без разработки на основе уточненной кинетической схемы процесса модели, учитывающей падение активности каталитического слоя реактора вследствие коксообразования на его поверхности. В статье обоснованы и предложены: зависимость изменения падения активности каталитического слоя как функция времени эксплуатации реакторного блока и усовершенствованная модель кинетики химических превращений. Синтезированная математическая модель процесса представляет собой систему обыкновенных дифференциальных уравнений и позволяет: рассчитывать профили концентраций компонентов реакционной смеси за время прохождения шихты через ступени адиабатического реактора, определять состав контактного газа на выходе из реакторных ступеней на протяжении всего цикла работы каталитической системы, с учетом изменения температурного режима протекания процесса и падения активности каталитического слоя. Выполнена оценка значений констант скоростей химических реакций, а также расчет и анализ концентраций основных и побочных продуктов реакции дегидрирования на выходе из реакторной установки. Результаты моделирования показывают, что изменение температурного режима работы реактора, производимое по экспоненциальному закону с учетом дезактивации каталитического слоя, позволяет обеспечить выход конечного продукта в заданном технологическим регламентом диапазоне на протяжении всего цикла эксплуатации реакторного блока.
Бесплатно
Статья научная
Экстрагирование сахарозы является ключевым процессом свеклосахарного производства, определяющим его эффективность. Этот процесс существенно ускоряется при комплексном тепловом, электрическом и химическом воздействии на свекловичную ткань в процессе ее подготовки и осуществляется в ошпаривателях различных конструкций. Конструктивные параметры ошпаривателя можно оценить с использованием методов математического моделирования. При разработке модели применили конечно-элементный подход путем представления сложных тел в виде большого количества отдельных однотипных элементов и метод динамики частиц. При моделировании введен ряд коэффициентов, связанных с разбиением стружки на отдельные шарообразные элементы: mЭ, cС, dЭС, cИС. Для их расчета использовали справочные и экспериментальные данные. Математическая модель реализована в виде системы дифференциальных и алгебраических уравнений, для обработки которых разработана компьютерная программа на языке Object Pascal. Разработанная модель позволяет варьировать большое число конструктивных и технологических параметров ошпаривателя и механико-геометрических параметров свекловичной стружки, и определять показатели, характеризующие эффективность термохимической обработки стружки. В качестве конструктивных параметров выбраны угол наклона форсунки в вертикальной плоскости, длина и диаметр форсунки. Эффективность конструкции ошпаривателя оценивали массой свекловичной стружки, накопившейся на форсунке, и временем контакта свекловичной стружки с внутренними поверхностями ошпаривателя. В ходе компьютерного эксперимента установлено, что увеличение угла наклона форсунок при различных их длине и диаметре существенно снижает массу накапливающейся стружки и время контакта стружки с поверхностью ошпаривателя. Полученная модель предназначена для конструирования опытных образцов ошпаривателя.
Бесплатно
Моделирование коррозионного процесса при взаимодействии белой жести с овощными консервами
Статья научная
При выборе металлической упаковки для овощных консервов целесообразно учитывать их коррозионную агрессивность, т.к. коррозия внутренней поверхности является одним из факторов, оказывающих влияние на качество продукции в процессе хранения. Для рационализации коррозионных испытаний металлических упаковочных материалов пищевые продукты целесообразно заменять модельными средами - растворами органических кислот. Целью настоящей работы являлось изучение кинетики коррозии белой консервной жести электролитического лужения (ЭЖК) в модельных средах - водных растворах щавелевой (массовая доля 0,25-1,00%) и лимонной (массовая доля 0,25-1,50%) кислот, а также их смесей. Скорость равномерной коррозии измеряли методом линейного поляризационного сопротивления, питтинговой коррозии - амперометрии нулевого сопротивления. Испытания проводили при помощи коррозиметра «Эксперт-004», по двухэлектродной схеме. Для растворов щавелевой кислоты с массовой долей 0,25 и 0,50% и для всех растворов лимонной кислоты процесс характеризуется как равномерная коррозия - средние стационарные значения скоростей питтинговой коррозии в 7-11 раз меньше соответствующих значений скоростей равномерной коррозии (1,52-3,93 мкм/год и 17,42-26,56 мкм/год, соответственно)...
Бесплатно
Моделирование механизма мультипликатора инвестиций
Краткое сообщение
В статье отмечена актуальность выбранной темы в настоящее время, связанная с притоком денежных средств. Рассмотрены показатели, используемые при анализе эффективности инвестиций, которые можно подразделить на основанные, на дисконтированных оценках и основанные на учетных оценках. При оценке рисков рассмотрено влияние инфляции. Это достигается путем корректировки элементов денежного потока или коэффициента дисконтирования на индекс инфляции. В статье представлены подходы различных ученых к сущности термина «инвестиции», показано соотношение между ними, выделены отличительные признаки инвестиций по отношению к текущим затратам. Рассмотрены основные виды инвестиций, раскрыто их содержание. Определен мультипликатор инвестиций. При незначительном сокращении инвестиционных расходов может произойти существенное снижение дохода. Поэтому для эффективного функционирования экономики следует обеспечивать определенное значение коэффициента мультипликации, создавать условия для бесперебойной инвестиционной деятельности. Инвестиции играют существенную роль в функционировании и развитии экономики, а изменения в физических объемах и количественных соотношениях инвестиций оказывают воздействие на объем общественного производства.
Бесплатно
Статья научная
В статье предложен алгоритм моделирования непрерывного процесса низкотемпературной свободно-радикальной сополимеризации бутадиена со стиролом в эмульсии, основанный на методе Монте-Карло. Этот процесс лежит в основе промышленного производства бутадиен-стирольного синтетического каучука, который является наиболее распространённым крупнотоннажным каучуком общего назначения. В основе алгоритма моделирования лежит имитация роста каждой макромолекулы образующегося сополимера и отслеживание происходящих с ней процессов. Моделирование осуществляется с учётом распределения по времени пребывания частиц в системе, что даёт возможность исследовать процесс, протекающий в батарее последовательно соединённых полимеризаторов. При этом каждый полимеризатор представляет собой реактор идеального смешения непрерывного действия. Так как процесс является непрерывным, то при моделировании учтено постоянное добавление порции реакционной смеси в первый реактор каскада. Построенная модель позволяет исследовать молекулярно-массовые и вязкостные характеристики образующегося продукта сополимеризации, прогнозировать массовое содержание бутадиена и стирола в сополимере, проводить расчёт молекулярно-массового распределения получаемого продукта в любой момент времени ведения процесса. По результатам проведённых вычислительных экспериментов проведён анализ влияния режима, вводимого во время ведения процесса регулятора на изменение характеристик образующегося бутадиен-стирольного сополимера. Так как рассматриваемый процесс проходит с участием мономеров двух типов, то помимо перечисленного модель позволяет исследовать композиционную неоднородность получаемого продукта, то есть проводить расчёт композиционного распределения и распределения макромолекул по размеру и составу. На основе предложенного алгоритма создано программное средство, позволяющее отслеживать изменение характеристик образующегося продукта в динамике.
Бесплатно
Моделирование одномерного гармонического осциллятора в среде matlab/simulink
Статья научная
Изложены результаты моделирования одномерного гармонического осциллятора средствами MATLAB/SIMULINK. На примере осцилляторов показаны возможные подходы и технологии построения моделей реальных физических систем на основе их математического описания.
Бесплатно
Моделирование основных параметров экономической устойчивости (на примере ОАО «Богучармолоко»)
Статья научная
В статье изложено авторское видение процесса управления экономической устойчивостью предприятия при помощи моделирования основных параметров его деятельности и обоснованна актуальность выбранной темы исследования. Проанализированы теоретические и методологические основы экономической устойчивости предприятия в соответствии с российскими условиями развития рыночной экономики, а также разработаны практические рекомендации по моделированию основных параметров экономической устойчивости организации. В настоящее время управление экономической устойчивостью - один из важнейших факторов функционирования и развития предприятий в условиях мирового финансового кризиса. Актуальность этого направления непрерывно возрастает в соответствии с усложнением хозяйственных связей, условиями меняющейся внешней среды. Комплексный подход к разработке наиболее приемлемых вариантов механизма управления экономической устойчивостью с учетом опыта развитых стран, специфики отрасли, факторов воздействия внешней среды может стать основой разработки общей долговременной стратегии экономического развития предприятия. Проблемы экономической устойчивости предприятий вызваны тем, что обычно осуществляемые в изменяющихся условиях оперативные меры позволяют на короткое время удерживать состояние предприятия стабильным, но не меняют ситуации кардинально. Таким образом, они связаны, с одной стороны, с недостаточным видением перспектив развития предприятия, с другой - с узостью применяемого подхода к диагностированию существующего положения и прогнозированию изменения внешних факторов.
Бесплатно
Статья научная
Положительное влияние на организм человека полиненасыщенных жирных кислот подтверждено многочисленными исследованиями. Поэтому представляется актуальным создание пищевых систем для обогащения продуктов массового потребления физиологически активными и эссенциальными веществами, в частности полиненасыщенными жирными кислотами. Эффект алиментарного шунтирования организма человека полиненасыщенными жирными кислотами зависит от множества факторов, самыми существенными считаются их количество в рационе, состав, соотношение полиненасыщенных и насыщенных жирных кислот, наличие антиоксидантов. Цель исследований - разработка методики управления качеством пищевых систем для балансирования соотношения (-6 и (-3 полиненасыщенных жирных кислот. Был разработан программный продукт, позволяющий подбирать соотношения компонентов в пищевой композиции для заданных соотношений (-6/(-3. Для примера была выбрана пищевая обогащающая система, состоящая из жмыха зародышей пшеницы, масел амаранта и тыквы...
Бесплатно
Моделирование пневматического привода мехатронного комплекса для порционирования пищевых продуктов
Статья научная
Рассмотрен пневматический привод режущего рабочего органа мехатронного комплекса для порционирования пищевых продуктов. Проанализированы уравнения динамики пневмодвигателя. Приведена принципиальная схема пневматического привода. Изложена математическая модель для силы полезного сопротивления при движении пневмодвигателя с режущим инструментом. Приведена математическая модель для сил сопротивления резанию пластинчатым ножом.
Бесплатно
Моделирование поведения водителя при управлении автотранспортным средством
Статья научная
В статье выполнено поэтапное формирование образов и действий водителя. В изложенных рассуждениях авторы исходили из следующих предположений: рассматривалось движение массовых, серийно выпускаемых в настоящее время отечественной промышленностью автомобилей; рассматривалось движение одиночных автомобилей, как наиболее типичных и наиболее опасных случаев, позволяющих оценить влияние параметров дороги на режим движения "в чистом виде"; водители стремятся к сокращению времени поездки и потому движутся с максимально-возможной скоростью; водители выбирают скорость движения, зрительно оценивая лежащий впереди участок пути и учитывая скорость к моменту этой оценки; поведение водителя при прочих равных условиях определялось влиянием ограничения видимости и условиями зрительного восприятия; рассматривалось движение на подъём и спуск, но определяющим являлось направление спуска. Совокупность операций, ответвляемых водителем, можно представить как многоуровневую систему, содержащую три основные группы психофизиологических процессов: деятельность анализаторов (восприятие информации); работа центральной нервной системы (переработка и хранение информации); эффективная деятельность (ответные действия по реализации принятого решения). На основании принятой информации в сознании человека формируются образы внешней среды, совокупность которых составляет информационную модель объекта. Сравнивая ее с эталонами (энграммами памяти), водитель вырабатывает наиболее целесообразный в данных условиях комплекс действий. Реализация принятого решения является заключительным этапом реакции человека на внешнюю среду и выражается в изменении степени использования силы тяги двигателя или тормозной силы; изменение положения управляемых колес, как не отражающееся на скорости движения, можно в алгоритме работы водителя не учитывать. Анализ представленных схем алгоритмов позволяет получить количественные характеристики процесса движения автомобиля: показатели стереотипности, логической сложности.
Бесплатно
Моделирование процесса вакуум- сублимационной сушки гранулированных продуктов
Статья научная
В работе рассмотрен и промоделирован процесс вакуум-сублимационной сушки гранулированных продуктов с деструкцией высохшего слоя. Развитием этого направления служит метод, основанный на удалении высохшего слоя продукта с поверхности гранул, образованных в виде сферических тел и помещенных в перфорированный барабан. После процесса предварительного замораживания гранулы попадают в расположенный в вакуумной сушильной камере перфорированный барабан. При постоянном перемешивании гранул продукта за счет трения их между собой и о стенки барабана сухая часть продукта претерпевает деструкцию и равномерно отделяется от замороженного остатка. Процесс заканчивается тогда, когда весь продукт в грануле превращается в сухой порошок. Для построения адекватной модели процесса сушки, целесообразно рассматривать отдельную гранулу, а не слой гранул в целом, но с учетом влияния гранул друг на друга в процессе сушки. Для этой цели приведена схема и математическое описание облучения тепловым потоком отдельной гранулы продукта. Для учета прерывистого характера облучения гранулы предложен коэффициент и два альтернативных подхода к его определению. А также дан алгоритм определения коэффициента, учитывающего односторонность облучения гранулы. Сформулирована математическая модель процесса вакуум-сублимационной сушки гранулированных продуктов, которая представляет собой одномерную параболическую краевую задачу с подвижной границей. Она включает в себя нестационарные уравнения теплопроводности, начальное условие, граничные условия и определяющие подвижную границу условия. Искомыми величинами здесь являются температурные поля и свободная граница. Пояснено происхождение функций внутренних тепловых источников, присутствующих в уравнениях теплопроводности.
Бесплатно
Статья научная
Использование термодинамических соотношений и уравнения состояния Редлиха-Квонга, получение аппроксимационных зависимостей мольного объема от температуры и давления и теплоемкости идеального газа от температуры для моделирования процесса компримирования паров ректификованного спирта. Эксергетический анализ схемы спиртовой колонны с тепловым насосом и ее сравнение с типовой брагоректификационной установкой.
Бесплатно
Моделирование процесса пиролиза прямогонного бензина с использованием генетического алгоритма
Статья научная
При эксплуатации промышленных печей пиролиза основной задачей является выбор оптимального режима термического разложения исходного сырья в зависимости от выхода целевых продуктов в условиях технологических ограничений на процесс. Для решения данной проблемы для действующего реактора, в качестве которого в работе рассматривается промышленная крупнотоннажная печь SRT-VI, разработана математическая модель процесса пиролиза, использующая кинетическую схему, состоящую из первичной реакции разложения сырья и вторичных элементарных реакций взаимодействия рассматриваемых компонентов смеси, уравнения теплового баланса и гидродинамики потока в змеевике. Сырьем для установки выбранного типа служит прямогонный бензин. Выходными параметрами модели являются мольные расходы товарных углеводородов. Реактор описывается уравнением идеального вытеснения в статическом режиме функционирования. Принято, что все реакции имеют Аррениусовскую зависимость от температуры. Энергии активации химических процессов оценивались с помощью уравнения Поляни-Семёнова, а идентификация предэкспоненциальных множителей проводилась с помощью генетического алгоритма (ГА). Данная задача требует одновременного решения системы дифференциальных уравнений, описывающих процесс пиролиза и поиска большого количества неизвестных параметров, в связи с чем предложено модифицировать ГА. Оптимальная схема включает операторы кодировки по Грею, турнирной селекции, с рангом турнира больше 4, кроссовера с частичным случайным выбором аллей, мутации с высокой вероятностью ее свершения и эллитизма с конкурентным глобальным состязанием. С использованием предложенного подхода осуществляется параметрическая идентификация модели процесса. Анализ результатов моделирования с данными действующего реактора показал его пригодность для использования в целях управления процессом пиролиза.
Бесплатно
Моделирование процесса распылительной сушки суспензии протеинового зеленого концентрата (ПЗК)
Статья научная
Разработка и внедрение высокотехнологичных и энергоэффективных способов производства кормов актуально и целесообразно в связи с тем, что предприятия не способны обеспечить рынок потребителей комбикормов высококачественными продуктами по доступным ценам. Для решения этой проблемы разработана ресурсосберегающая технология производства протеинового зелёного концентрата (ПЗК) из листостебельной массы высокобелковых растений. Наиболее энергоемким процессом получения ПЗК является распылительная сушка. При этом вопросы энергосбережения и получение продукта высокого качества решаются путем моделирования. Модель сушки, разработанная в данном исследовании, основана на убывающем фронте испарения, который используется во многих исследованиях сушки капель. Поставлена задача получить основные уравнения тепломассопереноса в периоды постоянной и убывающей скорости сушки. Предполагается также, что сушка проходит в периоды постоянной и убывающей скорости сушки. Для обоих периодов сушки получены основные уравнения тепломассопереноса. Изменение теплофизических характеристик определены статистическими методами в интервале значений влажности ПЗК 10-75 % и температуры 20-100 %. Модель решена методом конечных разностей с погрешностью результатов моделирования 12 %. Метод конечный разностей представляет собой численный метод решения дифференциальных уравнений, основанный на замене производных разностей схемами, является сеточным методом. Проведена идентификация параметров модели по экспериментальным данным, полученным на опытной распылительной сушильной установке. Решение математической модели позволяет определять изменение влажности (концентрации СВ) и температуры по радиусу капли в процессе распылительной сушки концентрата ПЗК, что необходимо как для выбора геометрических размеров сушилки, так и для управления технологическими параметрами сушки.
Бесплатно
Статья научная
Разработка новых и модернизация существующих технологических систем, направленных на увеличение эффективности очистки поверхностных ливневых и промышленных сточных вод, является актуальным направлением. Так как в системах очистки сточных вод отдельные объекты связаны друг с другом, то изменение параметров работы одного из них скажется и на других. Например, проведение правильной эффективной регенерации скорого фильтра, подобранной под определенный сорт фильтрующего материала и вид загрязнения, позволит разгрузить работу очистной станции в целом. Актуальным направлением является внедрение экологически чистых технических решений и технологий. Поэтому особое внимание уделено природному поверхностно-активному веществу (ПАВ), которое может быть использовано в качестве активного вещества регенерирующего раствора. Исследован процесс регенерации нефтезагрязненной пробы кварцевого песка раствором ПАВ в виброожиженном слое. Имитация водной промывки была достигнута с помощью экспериментальной установки с виброприводом...
Бесплатно
Моделирование процесса роста кристаллов сахарозы в сахарсодержащем растворе
Статья научная
Кристаллизация сахарозы представляет собой один из наиболее важных этапов в технологическом потоке получения товарного сахара. По своей природе - это развивающийся в достаточно широком температурном диапазоне, условиях изменяющейся концентрации раствора, его пептизации и другого массообменный процесс образования и роста кристаллов сахара в сахарном растворе путем диффузионного переноса в нем молекул сахарозы. К этому нужно добавить еще и такие осложняющие физико-математическую формализацию явления, влияющие на кристаллизацию, как форма кристалла, чистота, вязкостные свойства и поверхностное натяжение раствора, наличие в нем несахаров и т.п. Поэтому среди обусловливающих в целом протекание процесса факторов обычно проводят, сохраняя среди них лишь приоритетные и наиболее важные с позиций исследования. С точки зрения классической диффузионной теории явление кристаллизации трактуется как молекулярный с бесконечной скоростью распространения возмущения от источника диффузионный перенос в растворе молекул сахарозы, вследствие чего концентрация в сахарсодержащей жидкостной системе также полагается изменяющейся мгновенно в каждой точке. Однако, поскольку в реальных условиях этот эффект не наблюдается, то, с целью разрешить это противоречие, вводят понятия возмущенного и невозмущенного, разделенных называемым диффузионным фронтом концентрации областей этих фазовых состояний. Используя кинематические характеристики фронта, определяют время протекания процесса кристаллизации в целом по обеим фазам. Что позволяет с большей, по сравнению с полученными на базе классической теорией результатами, точностью рассчитать период обработки раствора.
Бесплатно
Статья научная
Эффективность сушки во многом определяется возможностью оперативного управления этим процессом и поддержания режимных параметров на заданном уровне. В основе любой системы управления лежит математическое описание процесса. В работе рассмотрен процесс сушки вторичных продуктов разделки рыб, как объект возможного моделирования и математического описания сложных физических явлений тепломассопереноса. Для моделирования процессов тепло- и влагопереноса используется метод, базирующийся на основе общепринятых уравнений тепло- и влагопереноса А.В. Лыкова. Для удобства моделирования и многократного проведения компьютерных экспериментов разработана компьютерная программа «Программа для моделирования сушки продуктов из рыбы с дополнительным СВЧ-нагревом» на языке Object Pascal в интегрированной среде программирования Borland Delphi 7. Программа предназначена для моделирования процесса сушки продуктов из рыбы путем решения задачи тепло- и влагопереноса на кубической сетке с учетом комбинированной технологии нагрева (конвективный и СВЧ-нагрев)...
Бесплатно
Моделирование процесса сушки древесного сырья для последующего использования его при копчении рыбы
Статья научная
Модели многих технологических процессов (сушка древесины, копчение и сушка рыбы) описываются уравнениями в частных производных. К таким моделям относится и рассматриваемая здесь модель процесса сушки сырья на примере сушки древесины. Рассматриваемая в статье модель сушки сырья, основана на уравнении теплопроводности с переменными коэффициентами. Физические свойства древесины в процессе сушки изменяются, поэтому и коэффициенты уравнения изменяются по некоторому заданному закону. Модель становится существенно нелинейной. Как правило, получить решение для таких моделей в явном виде невозможно. В этом случае становится актуальной задача разработки численных методов решения модельных уравнений и написание соответствующих программ для проведения компьютерного моделирования технологических процессов. Наличие таких программ позволяет исследователям решать задачи по подбору оптимальных параметров и оптимальных условий протекания изучаемых технологических процессов, определять необходимое время достижения желаемых значений целевых функций. На основе полученных расчётных формул разработана программа моделирования теплового поля в пакете MatLab, которая может быть использована для моделирования процесса сушки древесины при различных условиях. В статье приводятся примеры модельных вычислений для различных значений параметров сырья. Технологические процессы, связанные с нагревом или сушкой исходного сырья, наблюдаются при копчении или при сушке рыбы. Предложенный здесь алгоритм может быть, после некоторой модификации, использован и для их моделирования.
Бесплатно
Моделирование процессов обезвоживания пищевого сырья в электромагнитном поле
Статья научная
Изучение процессов обезвоживания пищевого сырья под воздействием электромагнитного СВЧ поля. Разработка математической модели тепловлагопереноса при микроволновом подводе энергии. Экспериментальная сушильная установка с микроволновым подводом энергии.
Бесплатно
