автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.05, диссертация на тему:Синтез устройств системы управления процессом гранулирования суспензий твердых сплавов

ПРИНЯТЫЕ УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ И СОКРАЩЕНИЯ.

ВВЕДЕНИЕ.

1. ПРОЦЕССЫ И АППАРАТЫ ГРАНУЛИРОВАНИЯ СУСПЕНЗИЙ МОКРОГО РАЗМОЛА ШИХТЫ ТВЕРДЫХ СПЛАВОВ В УСТАНОВКАХ ЗАМКНУТОГО ЦИКЛА.

1.1. Применение гранулированных материалов в современном производстве.

1.2. Методы и аппараты гранулирования суспензий твердых сплавов.

1.2.1. Общие принципы гранулирования суспензий.

1.2.2. Установка гранулирования суспензий твердых сплавов методом распылительной сушки.

1.3. Особенности динамики тепломассообменных процессов при распылительной сушке суспензий.

1.4. Проблемы и задачи синтеза систем управления установками замкнутого цикла.

1.4.1. Общие принципы построения систем управления установками замкнутого цикла.

1.4.2. Особенности управления динамическими системами.

1.4.3. Микропроцессорные системы автоматического управления.

1.4.4. Синергетический подход к проблемам синтеза систем управления.

1.4.5. Устройства системы управления процессом гранулирования суспензий твердых сплавов методом распылительной сушки.

1.5. Выводы.

2. МАТЕМАТИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ ДИНАМИКИ ТЕПЛОМАССООБМЕННЫХ ПРОЦЕССОВ В УСТАНОВКЕ ГРАНУЛИРОВАНИЯ СУСПЕНЗИЙ ЗАМКНУ ТОГОЦИКЛА.

2.1. Разработка математических моделей тепломассообменных процессов в теплообменных аппаратах установки гранулирования суспензий твердых сплавов.

2.1.1. Разработка математической модели процессов в сушильной камере.

2.1.2. Разработка математической модели процессов в газонагревателе.

2.1.3. Разработка математической модели процессов в теплообменнике вода - спирт.

2.1.4. Разработка математической модели процессов в скруббере - конденсаторе.

2.2. Общая математическая модель тепломассообменных процессов сопровождающих гранулирование суспензий.

2.3. Построение имитационной модели тепломассообменных процессов в установке замкнутого цикла.

2.4. Методы анализа областей устойчивости нелинейных систем.

2.5. Разработка метода анализа областей устойчивого движения нелинейных динамических систем.

2.6. Выводы.

3. ЭЛЕМЕНТЫ И УСТРОЙСТВА СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ ГРАНУЛИРОВАНИЯ

СУСПЕНЗИЙ ТВЕРДЫХ СПЛАВОВ.

3.1. Оптимизация технических средств управления.

3.2. Оптимизация технологической схемы установки гранулирования.

3.2.1. Введение управляемых обратных связей в технологическую схему установки замкнутого цикла.

3.2.2. Оценка повышения эффективности работы установки при введении технологических обратных связей.

3.3. Разработка устройств системы управления процессом гранулирования в сушильной камере.

3.3.1. Исходные положения к разработке.

3.3.2. Разработка устройств управления газовыми потоками в сушильной камере.

3.4. Результаты применения устройств управления процессом гранулирования суспензий.

3.5. Выводы.

Интенсификация процессов в технических системах, повышение требований к качеству конечных продуктов естественно приводит к тому, что приходиться учитывать в них сложные нелинейные явления. В результате, математическая модель (ММ) таких систем высокой размерности, содержит мультипликативные нелинейности и нелинейности в статических характеристиках. Математическое моделирование таких процессов представляет существенную сложность, так как значительная часть параметров оказывается неопределенной. Оптимизация и управление такими объектами, невозможны без применения современных технологий, включающих в себя компьютерное моделирование, исследование и автоматизированное проектирование.

Гранулирование мелкодисперсных материалов широко используется в различных отраслях промышленности [88]. В современных технологиях производства композиционных и строительных материалов, пищевых, химических и биологических продуктов применение гранулированных порошков непрерывно расширяется, возрастают требования к их качеству.

Наиболее эффективным способом гранулирования порошков в настоящее время является распылительная сушка (РС) суспензий мокрого размола [11]. РС твердых сплавов возможна только в технологических системах замкнутого цикла, использующих инертные теплоносители. Качество получаемых гранул и выход годного продукта в значительной степени зависит от условий и режимов протекания процесса сушки, что в свою очередь определяется тепловыми режимами аппаратов установки гранулирования.

Наряду с высокой технологической эффективностью, процесс гранулирования суспензий (ГС) в потоке горячего инертного газа сопровождается значительными потерями энергетических и материальных ресурсов. При недостаточной эффективности тепломассообмена (ТМО) в сушильной камере (СК) происходит налипание влажных продуктов на стенки, а это приводит к потере исходных продуктов и тепловой энергии на их высушивание. Потери наиболее значительны в переходных режимах работы, что связано с инерционностью теплообменных аппаратов (ТА) замкнутой технологической системы.

Поэтому важной и актуальной задачей является повышение производительности процесса гранулирования суспензий мокрого размола твердых сплавов за счет увеличения интенсивности ТМО процессов, сопровождающих гранулирование, и использования новых технических средств управления.

Цель работы. Целью диссертационной работы является повышение производительности процесса гранулирования суспензий мокрого размола твердых сплавов методом распылительной сушки.

Задача исследований. Задачей является исследование и разработка устройств управления, позволяющих повысить производительность процесса гранулирования суспензий твердых сплавов методом распылительной сушки.

Для решения поставленной задачи необходимо решить ряд взаимосвязанных частных задач:

- разработать математические модели тепломассообменных процессов в теплообменных аппаратах, участвующих в процессе гранулирования суспензий твердых сплавов;

- разработать общую математическую модель тепломассообменных процессов, сопровождающих гранулирование суспензий твердых сплавов;

- разработать имитационную модель тепломассообменных процессов, сопровождающих гранулирование в замкнутой технологической системе;

- разработать устройства системы управления процессом гранулирования суспензий твердых сплавов;

- провести имитационные эксперименты с целью проверки адекватности моделей и эффективности принимаемых решений.

В процессе решения перечисленных задач в диссертационной работе получены новые научные результаты:

- разработаны нелинейные математические модели тепломассообменных процессов в теплообменных аппаратах, участвующих в процессе гранулирования суспензий твердых сплавов;

- разработана общая математическая модель тепломассообменных процессов, сопровождающих гранулирование суспензий твердых сплавов;

- предложена имитационная модель тепломассообменных процессов, сопровождающих гранулирование суспензий твердых сплавов в замкнутой технологической системе. Модель позволяет проводить многофакторные экспериментальные исследования переходных и установившихся режимов;

- разработан метод анализа областей устойчивого движения нелинейных динамических систем, позволяющий оценить влияние параметров системы на характер её движения;

- разработана структура устройств системы управления процессом гранулирования суспензий, позволяющих управлять газовыми потоками в магистралях и аппаратах установки по желаемым законам;

- разработана структура устройств управления газовыми потоками в сушильной камере, позволяющих интенсифицировать тепломассообменные процессы в сушильной камере и повысить эффективность сушки диспергированного материала за счет увеличения относительной скорости сушильного газа. Научная новизна устройств подтверждена патентом РФ на изобретение.

Практическая ценность. Разработанные устройства управления позволяют интенсифицировать процессы и увеличить их производительность в замкнутых технологических системах посредством управления материальными и энергетическими потоками.

Результаты диссертационной работы внедрены в проектно-конструкторской деятельности ООО НЛП «Инструмент» при разработке и модернизации установки гранулирования суспензий (УГС) твердых сплавов

Кировградского завода твердых сплавов (КЗТС) в виде элементов и устройств системы управления.

Результаты исследований внедрены в производственном процессе для управления газовыми потоками при изготовлении стекольной продукции ООО «Коней - Стекольный завод».

Разработанный метод анализа областей устойчивого движения нелинейных систем используется в учебном процессе специальности 220500 «Конструирование и технология электронно-вычислительных средств» и специальности 210100 «Управление и информатика в технических системах» кафедрой «Проектирование и производство электронно-вычислительных средств» Марийского государственного технического университета при проведении занятий по дисциплинам «Теория автоматического управления» и «Учебная научно-исследовательская работа студентов».

Использование результатов диссертационной работы в производственном и учебном процессах подтверждается актами о внедрении и использовании.

На защиту выносятся следующие научные положения:

- математические модели тепломассообменных процессов в теплообменных аппаратах, участвующих в процессе гранулирования суспензий твердых сплавов;

- общая математическая модель тепломассообменных процессов, сопровождающих гранулирование суспензий твердых сплавов;

- метод анализа областей устойчивого движения нелинейных динамических систем;

- структура устройств системы управления процессом гранулирования суспензий в установке замкнутого цикла;

- структура устройств управления газовыми потоками в сушильной камере установки замкнутого цикла.

С целью апробации основные научные результаты исследований докладывались и обсуждались на:

- международной молодежной научной конференции XXVII Гагаринские чтения, г. Москва, 2001г.;

- международных НПК: «Компьютерные технологии в науке, производстве, социальных и экономических процессах», г. Новочеркасск, 2000 г.; «Моделирование. Теория, методы и средства», г. Новочеркасск, 2002 г.; «Методы и алгоритмы прикладной математики в технике, медицине и экономике» г. Новочеркасск, 2003 г.;

- 9th International Student Olympiad on Automatic Control (Baltic Olympiad): Saint-Petersburg, Russia, June 3-5, 2002r.;

- международной конференции по математическому моделированию и информационным технологиям РАН, г. Новосибирск, Академгородок, 2002г.;

- электронной заочной конференции с международным участием «Молодежь, студенчество и наука XXI века», г. Ижевск, 2003 г;

- НТК профессорско-преподавательского состава Марийского государственного технического университета (2000-2003 г.).

Основное содержание диссертационной работы отражено в 9 печатных работах из них 5 материалов и трудов конференций, 2 тезиса докладов, 1 препринт, 1 патент.

Структура диссертационной работы.

Диссертация содержит введение, три главы основного текста, заключение, список использованной литературы из 120 наименований, приложения. Объем работы составляет 133 страницы машинописного текста, включая 39 рисунков, 1 таблицу.

3.5. Выводы

1. Проведена оптимизация переходных и установившихся режимов процесса ГС. В основу оптимизации положен метод самоорганизации процессов в сложных нелинейных динамических системах, базирующийся на синергетической концепции современного естествознания. Оптимизация осуществлена по критериям быстродействия и минимальных затрат энергии и ресурсов при ограничениях на технологические параметры и управления.

2. Разработаны управляемые технологические обратные связи в локальных подсистемах УГС, в частности, в системе газонагревателя и системе скруббера, позволяющие интенсифицировать процессы во всех теплообменных аппаратах установки.

3. Проведены имитационные эксперименты показывающие, что при введении управляемых технологических обратных связей происходит повышение интенсивности ТМО процессов, сопровождающих гранулирование. В результате, время прогрева газа в газонагревателе уменьшается на 40%, снижение температуры газа в СК уменьшается на 53%, температура на выходе скруббера уменьшается на 8°С.

4. Разработаны устройства управления газовыми потоками в сушильной камере, позволяющие увеличить относительную скорость движения распыляемых частиц, тем самым повысить интенсивность ТМО процессов, сопровождающих ГС.

5. Представлены результаты производственных испытаний установки КЗТС и имитационного моделирования процессов в установке, с учетом разработанных элементов и устройств управления. Представлена технологическая схема УГС твердых сплавов, дополнительно включающая два локальных контура по газонагревателю и скрубберу и управляемую сушильную камеру.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Анализ процесса гранулирования суспензий твердых сплавов методом РС показал, что сушка является одним из наиболее энерго и материалоемких ТП. Потери ресурсов наиболее значительны в переходных режимах работы, что связано с инерционностью теплообменных аппаратов замкнутой технологической системы.

Устранение недостатков рассматриваемого процесса ГС в установке замкнутого цикла и повышение его производительности возможно посредством создания новых устройств управления процессом на базе оптимизационной концепции. Оптимизационная концепция заключается в едином оптимизационном подходе или проектировании оптимальной системы «объект-регулятор», как целостной и неразделяемой конструкции, и в разработке управляемых технологических аппаратов.

В результате поставленных в диссертационной работе задач, с целью повышения производительности процесса гранулирования суспензий твердых сплавов в установке замкнутого цикла, получены следующие основные научные и практические результаты:

1. Разработаны нелинейные математические модели тепломассообменных процессов в теплообменных аппаратах установки, участвующих в процессе гранулирования суспензий твердых сплавов;

2. Разработана общая математическая модель тепломассообменных процессов, сопровождающих гранулирование суспензий твердых сплавов;

3. Предложена имитационная модель тепломассообменных процессов, сопровождающих гранулирования суспензий твердых сплавов в замкнутой технологической системе. Модель позволяет проводить многофакторные экспериментальные исследования переходных и установившихся режимов работы установки;

4. Разработан метод определения областей устойчивого движения динамических систем, позволяющий оценить влияние параметров системы на характер движения;

4. Разработаны устройства системы управления процессом ГС, позволяющие управлять газовыми потоками в магистралях и аппаратах установки по желаемым законам;

5. Разработаны устройства управления газовыми потоками в сушильной камере, позволяющие интенсифицировать ТМО процессы в сушильной камере и повысить эффективность сушки диспергированного материала за счет увеличения относительной скорости сушильного газа.

Результаты диссертационной работы внедрены в проектно-конструкторскую деятельность ООО НЛП «Инструмент» при разработке и модернизации УГС твердых сплавов КЗТС в виде элементов и устройств системы управления и в производственный процесс для управления газовыми потоками при изготовлении стекольной продукции ООО «Коней -Стекольный завод» (г. Йошкар-Ола).

Результаты диссертационного исследования использованы в учебном процессе Марийского государственного технического университета по дисциплинам «Теория автоматического управления» и «Учебная научно-исследовательская работа студентов», в виде метода анализа областей устойчивого движения ДС для исследования фазовых пространств рассматриваемых систем при выполнении лабораторных работ, курсовых и дипломных проектов.

Результаты диссертационного исследования могут быть использованы при функционировании теплотехнических установок с замкнутым циклом в различных отраслях промышленности, при построении систем оптимального управления различными технологическими процессами.

1. Акулич, A.B. Гидродинамика двухкамерных вихревых сушилок со встречно соударяющимися закрученными потоками газовзвеси /

2. A.B. Акулич // Инженерно-физический журнал. 1999. - Т. 72, № 3. -С. 420-424.

3. Акулич, A.B. Исследование движения частиц твердой фазы во вращающемся газовом потоке для решения задачи фракционной сушки материалов / A.B. Акулич, Б.С. Сажин, А.Г. Егоров // Теоретические основы химических технологий. 1999. - Т. 33, № 6. - С. 608-611.

4. Акулич, A.B. О двух режимах работы многофункциональных вихревых сушильных аппаратов / A.B. Акулич // Инженерно-физический журнал. 1998. - Т. 71, № 4. - С. 594-599.

5. Аминов, Ю.А. Геометрия векторного поля / Ю.А. Аминов. М.: Наука, 1990.-208 с.

6. Андриевский, Б.Р. Избранные главы теории автоматического управления на языке MATLAB / Б.Р. Андриевский, A.JI. Фрадков. СПб.: Наука, 1999.-467 с.

7. Анисимов, И.В. Математическое моделирование и оптимизация ректификационных установок / И.В. Анисимов, В.И. Бодров, В.Б. Покровский. М.: Химия, 1975. - 216 с.

8. Афанасьев, В.Н. Математическая теория конструирования систем управления: Учеб. для вузов по спец. «Прикладная математика» / В.Н. Афанасьев, В.Б. Колмановский, В.Р. Носов. М.: Высшая школа, 1998. -574 с.

9. Бакластов, A.M. Проектирование, монтаж и эксплуатация тепломассообменных установок: Учеб. пособие для вузов / A.M. Бакластов,

10. B.А. Горбенко, П.Г. Удыма; Под ред. A.M. Бакластова. М.: Энергоиздат, 1981.-336 с.

11. Баранчук, Е.И. Взаимосвязанные и многоконтурные регулируемые системы / Е.И. Баранчук. JL: Энергия, 1968. - 267 с.

12. Баутин, H.H. Методы и приемы качественного анализа исследования динамических систем на плоскости / H.H. Баутин, Е.А. Леонтович. 2-е изд., доп. - М.: Наука, 1990. - 488 с.

13. Белопольский, М.С. Сушка керамических суспензии в распылительных сушилках / М.С. Белопольский. М.: Стройиздат, 1972. -127 с.

14. Бобылёв, H.A. Об устойчивости интегральных многообразий динамических систем / H.A. Бобылёв, В.Н. Бурков, А.Ю. Заложнев // Автоматика и телемеханика. 1993. - № 10.-С.59 -67

15. Бояринов, А.И. Методы оптимизации в химической технологии /

16. A.И. Бояринов, В.В. Кафаров. 2-е изд. - М.: Химия, 1957. - 576 с.

17. Бутковский, А.Г. Методы управления системами с распределенными параметрами / А.Г. Бутковский. М.: Наука, 1975. - 568 с.

18. Бутусов, И.В. Автоматические контрольно-измерительные и регулирующие приборы / И.В. Бутусов. JL: Гостоптехиздат, 1963. - 624 с.

19. Воронов, В.Г. Автоматическое управление процессами сушки /

20. B.Г. Воронов, З.Н. Михайлецкий. К.: Техника, 1982. - 112 с.

21. Газодинамические процессы в камере пульсационного горения для сушки материалов / П.В. Акулич, П.С. Куц, Е.Ф. Ноготов, Ч. Струмилло // Инженерно-физический журнал. 1998. - Т. 71, № 1. - С. 75-81.

22. Горелик, В.А. Экстремальные задачи с неявно заданными ограничениями / В. А. Горелик, Е.А. Пуличева // Моделирование, оптимизация и декомпозиция сложных динамических процессов. М.: ВЦ РАН, 1993.-С. 55-74.

23. Долинский, A.A. Оптимизация процессов распылительной сушки / A.A. Долинский, Г.К. Иваницкий. К.: Наукова думка, 1984. - 238 с.

24. Дытнерский, Ю.И. Процессы и аппараты химической технологии / Ю.И. Дытнерский. М.: Химия, 1992. - 416 с.

25. Дьяченко, И.В. Численный метод построения функций Ляпунова и анализ устойчивости нелинейных динамических систем на ЭВМ / И.В. Дьяченко, А.П. Молчанов, Е.С. Пятницкий // Автоматика и телемеханика. 1994. - № 4. - С.23-38.

26. Елкин, В.И. Редукция нелинейных управляемых систем: Дифференциально геометрический подход / В.И. Елкин. - М.: Наука: Физматлит, 1997. - 320 с.

27. Жданов, В.Л. К исследованию эффективности воздушного теплообменника / В.Л. Жданов, С.П. Фисенко // Инженерно-физический журнал. 1998. - Т. 71, № 1. - С. 97-103.

28. Жуков, В.П. Дивергентные условия асимптотической устойчивости нелинейных динамических систем произвольного порядка / В.П. Жуков // Автоматика и телемеханика. 1999. - № 10. - С.46-64.

29. Жуков, В.П. О достаточных и необходимых условияхи ч/ и /асимптотическои устойчивости нелинейных динамических систем / В.П. Жуков // Автоматика и телемеханика. 1994. - № 3. - С. 24-36.

30. Жуков, В.П. Об одном дивергентном условии неустойчивости нелинейных динамических систем / В.П. Жуков // Автоматика и телемеханика. 1997. - № 12. - С. 73-79.

31. Жуков, В.П. Об одном методе исследования периодических режимов в нелинейных динамических системах / В.П. Жуков // Автоматика и телемеханика. 1992. - № 6. - С. 3-9.

32. Жуков, В.П. Полевые методы в исследовании нелинейных динамических систем / В.П. Жуков. М.: Наука, 1992. - 139 с.

33. Закирулин, P.C. Квазиоптимальная автоматическая система управления процессом конвективной сушки / P.C. Закирулин // Автоматизация и современные технологии. 2000. - № 12. - С. 14-16.

34. Зуева, Г.А. Процессы в зернистых средах / Г.А. Зуева,

35. B.А. Подохонин, В.Н. Блиничев // Межвузовский сборник научных трудов. Иваново, 1989. - С. 95-98.

36. Иващенко, H.H. Автоматическое регулирование. Теория и элементы систем / H.H. Иващенко. М.: Машгиз, 1962. - 628 с.

37. Имаев, С.З. Высокоскоростные течения природного газа высокого давления в элементах газодинамических установок: Автреф. дис.канд. физ.-мат. наук / С.З. Имаев. М., 1998. - 22 с.

38. Ионов, В.Н. Прочность пространственных элементов конструкции. Основы механики сплошной среды / В.Н. Ионов, П.Н. Огибалов. -М.: Наука, 1985. 400 с.

39. Кадомцев, Б.Б. Динамика и информатизация / Б.Б. Кадомцев. -М.: Ред. журн. «Успехи физических наук», 1997. -400 с.

40. Каплинский, А.И. Исследование поисковых методов оптимизации использующих теорию потенциала / А.И. Каплинский,

41. A.M. Песин, А.И. Пропой // Автоматика и телемеханика. 1994. - № 11.1. C. 66-73.

42. Кафаров, В.В. Оптимизация теплообменных процессов и систем /

43. B.В. Кафаров, В.П. Мешалкин, JI.B. Гурьева. М: Энергоатомиздат, 1998. -192 с.

44. Ковальков, А.Н. Математическое моделирование процесса нагрева полимерных частиц при распылении плазменной струей /

45. А.Н. Ковальков, А.И. Баркан, Д.А. Родченко // Инженерно-физический журнал. 1991.-Т. 61, №5.-С. 756-763.

46. Колесников, A.A. Проектирование мнокритериальных систем управления промышленными объектами / A.A. Колесников, А.Г. Гельфгат. -М.: Энергоатомиздат, 1993. - 452 с.

47. Колесников, А.А Синергетическая теория управления (Инварианты, оптимизация, синтез) / A.A. Колесников. Таганрог; М. Гос. радиотехн. ун-т: Энергоатомиздат, 1994. - 344 с.

48. Колесников, A.A. Развитие основ и методов синергетической теории управления: Доклад на сессии Отделения проблем машиностроения, механики и процессов управления Российской Академии наук / A.A. Колесников. Таганрог: ТГРУ, 2000. - 102 с.

49. Колесников, Г.С. Имитационное моделирование систем: Учеб. пособие / Г.С. Колесников, А.Г. Прохоров. М.: МИРЭА, 1990. - 96 с.

50. Красносельский, М.А. Нелинейные потенциальные системы с неполными корреляциями / М.А. Красносельский, H.A. Кузнецов, Д.И. Рагинский // Автоматика и телемеханика. 1996. - № 7. -С.11-17.

51. Краткая химическая энциклопедия / Под ред. И.Л. Кнунянц. М.: Советская энциклопедия, 1965. - Т.4. - 1182 с.

52. Крутько, П.Д. Оптимизация многомерных динамических систем по критерию минимума энергии ускорения / П.Д. Крутько // Изв. РАН. Техническая кибернетика. 1994. - № 1. - С. 32-47.

53. Кутателадзе, С.С. Моделирование теплоэнергетического оборудования / С.С. Кутателадзе. М.-Л.: Энергия, 1966. - 350 с.

54. Лыков, М.В. Сушка распылением / М.В. Лыков. М.: Пищепромиздат, 1955. - 120 с.

55. Макаренко, К.В. Моделирование переноса тепла в кондуктивном теплообменнике контурных тепловых труб методом граничных элементов / К.В. Макаренко, A.C. Ткаченко, В.А. Якутенок // Инженерно-физический журнал. 1997. - Т. 70, № 4. - С. 680-685.

56. Машунин, Ю.К. Методы векторной оптимизации в анализе и синтезе технических систем / Ю.К. Машунин, B.JI. Левицкий. -Владивосток: ДВГАЭУ, 1996. 131 с.

57. Методы автоматизированного проектирования нелинейных систем / С.К. Коваленко, М.А. Колывагин, B.C. Медведев и др.; Под ред. Ю.И. Топчеева. М.: Машиностроение, 1993. - 576 с.

58. Методы анализа и синтеза сложных автоматических систем / В.Г. Выскуб, C.B. Колодцев, А.Н. Тихонов и др.; Под ред. П.И. Чинаева. М.: Машиностроение, 1992. - 304 с.

59. Методы классической и современной теории автоматического управления: Учебник в 3-х томах Т.2: Синтез регуляторов и теория оптимизации систем автоматического управления / под ред. Н.Д. Егупова. -М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2000. 736 с.

60. Мизонов, В.Е. О движении частицы в восходящем потоке переменного сечения. Процессы в зернистых средах / В.Е. Мизонов // Межвузовский сборник научных трудов. Иваново, 1989. - С. 56-58.

61. Мироновский, Л.А. Функциональное диагностирование динамических систем / Л.А. Мироновский. М. - СПб.: МГУ, ГРИФ, 1998. -256 с.

62. Мирошник, И.В. Нелинейное и адаптивное управление сложными динамическими системами / И.В. Мирошник, В.О. Никифоров, А.Л. Фрадков. СПб.: Наука, 2000. - 549 с.

63. Многоуровневое управление процессом тепловлажной обработки зерновых продуктов / А.Н. Остриков, A.A. Шевцов, В.М. Калабухов, А.Н. Зотов // Автоматизация и современные технологии. 2002. - № 9. -С. 9-12.

64. Муштаев, В.И. Теория и расчеты процесса сушки дисперсных материалов в активных гидродинамических режимах / В.И. Муштаев // Химическое и нефтеперерабатывающее машиностроение. 1999. - № 11. -С. 3-8.

65. Николис Г. Познание сложного. Введение: Пер. с англ. / Г. Николис, И. Пригожин. М.: Мир, 1990. - 334 с.

66. Павленко, В.Н. Комплексная модель эффективности ректификационных тарелок. 8. Сравнение с другими моделями по экспериментальным данным / В.Н. Павлечко, Э.И. Левданский // Инженерно-физический журнал. 2002. - Т. 75, № 3. - С. 17-22.

67. Павлечко, В.Н. Комплексная модель эффективности ректификационных тарелок. 7. Взаимосвязь отдельных параметров /

68. B.Н. Павлечко // Инженерно-физический журнал. 2002. - Т. 75, № 1.1. C. 112-117.

69. Павлечко, В.Н. Сравнение эффективности ректификационных тарелок при противоточном движении фаз с учетом перемешивания жидкости / В.Н. Павлечко // Инженерно-физический журнал. 2000. - Т. 73, №3.-С. 514-520.

70. Пажи, Д.Г. Основы техники распыливания жидкостей / Д.Г. Пажи, B.C. Галустов. М.: Химия, 1984. - 389 с.

71. Пажи, Д.Г. Форсунки в химической промышленности / Д.Г. Пажи, А.М. Прахов, Б.Б. Равинович. -М.: Химия, 1971. 413 с.

72. Пат. 2166713 РФ, МКИ 7F26 В 3/12. Распылительная сушильная установка / В.А. Ерин, Т.А. Лежнина, В.В. Роженцов и др. (РФ). 8 с.

73. Пат. 2200285 РФ F26 В 3/12, 17/10. Распылительная сушильная установка / А.Б. Савиных, Л.А. Стешина (РФ). 7 с.

74. Петров, К.П. Аэродинамика тел простейших форм / К.П. Петров. М.: Фанториал, 1998. - 432 с.

75. Попырин, Л.С. Математическое моделирование и оптимизация теплоэнергетических установок / Л.С. Попырин. М.: Энергия, 1978. - 416 с.

76. Прибытков, A.B. Разработка аппарата для сушки во встречно-закрученном потоком теплоносителя / A.B. Прибытков // Сб. науч. тр.; Воронежская гос. техн. академия; Фак. пищевых машин и автоматов. -Воронеж, 1999. № 9. - С. 35-36.

77. Проектирование систем автоматизации технологических процессов: Спр. пособие / A.C. Клюев, Б.В. Глазов, А.Х. Дубровский, A.A. Клюев; Под ред. A.C. Клюева. 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Энергоиздат, 1990.-464 с.

78. Прудников, H.A. Численное моделирование тепломассообмена при сушке гранулированных полимеров в плотном слое / H.A. Прудников, М.А. Брич, Я.С. Раптунович // Инженерно-физический журнал. 1990. -Т. 59, №6. -С. 995-1000.

79. Рудобашта, С.П. Нестационарная массоотдача частиц сферической формы / С.П. Рудобашта, Э.М. Карташов // Инженерно-физический журнал. 1997. - Т. 70, № 6. - С. 930-936.

80. Сиразетдинов, Т.К. Оптимизация систем с распределенными параметрами / Т.К. Сиразетдинов. М.: Наука, 1977. - 480 с.

81. Солодовников, В.В. Теория автоматического управления техническими системами: Учебное пособие / В.В. Солодовников, В.Н. Плотников, A.B. Яковлев. М.: МГТУ, 1993. - 496 с.

82. Солодовников, B.B. Теория сложности и проектирование систем управления / В.В. Солодовников, В.И. Тумаркин. М.: Наука: Физматлит, 1990.- 168 с.

83. Справочник машиностроителя: В 6 т./ Под ред. Н.С. Ачеркана. -3-изд., исправл. и доп. М.: Машгиз, 1961. - Т 2. - 740 с.

84. Стахеев, И.В. Основы проектирования процессов и аппаратов пищевых производств / И.В. Стахеев. Минск: Высшая школа, 1972. - 304 с.

85. Стешина, Л.А. Установка гранулирования суспензий твердых сплавов/ Молодежь, студенчество и наука XXI века: Материалы IIIэлектронной заочной конференции с международным участием, г. Ижевск, 2003 г. / Из-во ИжГТУ. 2003. - С. 124 - 129.

86. Теплицкий, Ю.С. Кондуктивно-конвективный теплообмен в дисперсных системах со взвешенными частицами / Ю.С. Теплицкий // Инженерно-физический журнал. 1999. - Т. 72, № 2. - С. 317-323.

87. Теплицкий, Ю.С. Диаграмма фазового состояния дисперсной системы с восходящим потоком газа / Ю.С. Теплицкий // Инженерно-физический журнал. 2002. - Т. 75, № 1. - С. 117-122.

88. Теплообмен при охлаждении генераторного газа в вихревом барботажном аппарате / И.И. Борисов, A.A. Халатов, Г.Г. Гелетуха и др. // Инженерно-физический журнал. 1998. - Т. 71, № 6. - С. 983-987.

89. Установка для сушки и грануляции смесей безвольфрамовых и маловольфрамовых твердых сплавов / В.А. Ерин, А.Б. Савиных, В.В. Роженцов и др. // Радиопромышленность. 1991. - № 12. - С. 29-30.

90. Установки для сушки и грануляции смесей методом распыления: Отчет о НИР (промежуточ.) / Всесоюз. науч.-исслед. и проект, ин-т тугоплавких металлов и твердых сплавов. № ГР 72065204; Инв. № Б553210. -М., 1974.- 158 с.

91. Чернобыльский, И.И. Машины и аппараты химических производств / И.И. Чернобыльский. М.: Энергоиздат, 1989. - 485с.

92. Шатихин, Л.Г. Структурные матрицы и их применение для исследования систем / Л.Г. Шатихин. М.: Машиностроение, 1991. - 256 с.

93. Шевяков, A.A. Управление тепловыми объектами с распределенными параметрами / A.A. Шевяков, Р.В. Яковлева. М.: Энергоатомиздат, 1986. - 208 с.

94. Юркевич, В.Д. Синтез нелинейных нестационарных систем управления с разнотемповыми процессами / В.Д. Юркевич. СПб.: Наука, 2000.-288 с.

95. Agazzani, A. An assessment of the perÇmance of closed cycles with and without heat rejectior at crvogenic temperatures / A. Agazzani, A.F. Massardo,

96. T. Korakianitis // Trans. ASME. J. Eng. Gas Turbines and Power. 1999. -Vol. 121, №3.-P. 458-465.

97. Anders, M. Optimal state feedback control with a prescribed contraction property / M. Anders, K. Nordstrom // Automatica. 1994. - Vol. 30, № 11.-P. 1751-1756.

98. Belanger, P.R. Control Engineering. A Model Approach / P.R. Belanger. Orlando, Florida, 1995. - 472 p.

99. Caho, T. Powder metallurgy / T. Caho // Xinzoku = Metals a. Technology. 1993. - Vol. 63, № 11. - P. 54-60.

100. Farlow, S. Partial differential equations for Scientists and Engineers / S. Farlow. John Wiley & Sons Inc., 1982. - 414 p.

101. Fräser, R.P. Liquid atomization in Chemical Engineering / R.P. Fräser, P. Eisenklem, M. Dombrowski // British Chemical Engineering. -1957. Vol. 2, № 9. - P. 496-501.

102. Pressure recovery in a centrifugal blower casing / J. Fukutomi, A. Itabashi, Y. Senoo et all // Tokushima daigaku kogakubu kenkyu hokoku=Bull. Fac. Eng. (Univ. Tokushima). 1999. - № 44. - P. 57-63.

103. Gard, M.F. Thermal pressure control: Regulation of high-pressure gas by exploitation of temperature sensitivity / M.F. Gard, S.M. Rabinovich // IEEE Trans. Contr. Syst. Technol. 1994. - Vol. 2, № 2. - P.151-153.

104. Haken H. Advanced Synergetics / H. Haken // Instability Hierarchies of Self-Organizing Systems and Devices, Springer-Verlag, Berlin, Heidelberg, New York, Tokyo. 1983. - Vol. 20. - 423 p.

105. Huashu, Q. Passivity, stability and optimality / Q. Huashu, H. Yiguarg // Contr. Theory and Appl. 1994. - Vol. 11, № 4. - P. 421-427.

106. Kogaku Kaishi = J. of the Soc. of Powder Technology, Japan. 1994. - Vol. 31, № 2. - P. 92-99.

107. Korn, G.A. Mathematical Handbook for Scientists and Engineers: Definitions, Theorems, and Formulas for Reference and Review / G.A. Korn, T.M. Korn.- 1152 p.

108. Krischer, O. Die Wissenschaftlichen Grundlagen der Trocknungstechnik Springer-Verlag / O. Krischer // Berlin-Gottingen -Heidelberg. 1956.-P. 539.

109. Kwakernaak, H., Linear Optimal Control Systems. / H. Kwakernaak, R. Sivan // Wilev-interscience, a division of John Wiley & sons, Inc. New York-London-Sydney-Toronto. 1972. - 268 p.

110. Ma, X.H. On the modeling of heat exchangers for process control / X.H. Ma, H.A. Presing, R.M. Wood // Proc. Amer. Contr. Conf., Chicago, 111., June 24-26, 1992. Vol. 2. - Evanston (III), 1992. - P. 1441-1442.

111. Peter, C. Heat transfer in convective turbulence / C. Peter, D.R. Charles // Nonlinearity. 1996. - Vol. 9, № 4. - P. 1049-1060.

112. Steshina, L.A. Research of Stability Areas of Dynamic Systems / L.A. Steshina. Saint-Peterburg., 2002. - P. 79-83. (Preprints 9th International Student Olympiad on Automatic Control (Baltic Olympiad): Saint-Petersburg, Russia, June 3-5, 2002).

113. Stirred-ball-mill technology boosts process efficiency / M. Lewis, P. Seitz, S. Talvalkar et all // Chem. Processing. 1992. - Vol. 55, № 6. - P. 49.

114. Modeling and simulation of airflow in sponted bed dryers /

115. A.S. Tranca, M.L. Passos, A.L. Charbel, G. Massarani // Drining Yechnol. 1998. -Vol. 16, №9-10.-P. 1929-1938.

116. Zoz, H. Drum ball mills / H. Zoz // Koramische Ztschr. 1995.1. B. 47, № 3. S. 191-192.

117. Zwillinger, D. Handbook of differential equations / D. Zwillinger. -Boston, MA: Academic Press, Inc., 1989. 673 p.

118. Установка гранулирования суспензий твердых сплавов методомраспылительной сушки

119. ФОРМУЛЯР ПДИР.066.322.001.ФО.

120. Разработанная ООО НПП «Инструмент» и сотрудниками МарГТУ установка гранулирования суспензий замкнутого цикла имеет следующие технические характеристики ПДИР.066.322.001:

121. Исходный продукт смесь порошка твердого сплава в смеси со спиртом этиловым и связующими ПЭГ-115 (% не > 2);

122. Производительность по сухому продукту (гранулам) в зависимостиот вида твердого сплава 18-3 бкг/ч;

123. Размер гранул 0,006-0,25мм;4. % содержание гранул <0,06 мм> 17%;

124. Емкость баков-питателей пульпы (общая) 140 л;

125. Разовая заливка спирта этилового 160л;

126. Электрическая мощность, общая 24кВт;в том числе газонагревателя 18кВт;

127. Температура сушильного газа 160-220°С;

128. Расход азота- 1,5куб.м/час;10. Габариты: длина 4200мм;ширина- 3300мм;высота- 4500-4800мм;11. Масса- 3500-4000кг.

129. Климатическое исполнение установки УХЛ, категории 4.2 по ГОСТ 15150-69, при этом высота над уровнем моря не более 1000 м.

130. Окружающая среда температура (25±10)°С, относительная влажность воздуха 45-80%, атмосферное давление 84.106,7кПа.

131. Технические характеристики сушильной камеры ПДИР.301.146.001:1. Высота общая- 3083мм;

132. Высота цилиндрической части 2300мм;3. Диаметр- 1454мм;

133. Макс, допустимое избыт, давление бкПа.

134. Технические характеристики газонагревателя ПДИР.301.672.003:

135. Максимальная температура газа на выходе 250°С;2. Мощность:1.ступени 6кВт;1. ступени- 12кВт;1.I ступени 18кВт;3. Диаметр- 320мм;4. Высота 2595мм;5. Масса- 180кг.

136. Технические характеристики скруббера ПДИР.065.331.001.:1. Степень очистки 99,9%;

137. Остаточное влагосодержание 50*100г/м3;о

138. Производительность- 300-400м/ч;

139. Температура на входе 80-90°С;на выходе- 25-3 5°С;

140. Емкость кубовой части 200 л.;6. Диаметр 560мм;7. Высота- 3460мм;8. Масса 220кг.

141. Технические ПДИР.302.154.002.:характеристики теплообменник вода-спирт1. Длина2. Ширина3. Высота1695мм;330мм;375мм.

142. Технические ПДИР.632.563.001.:характеристикивентиляционноиустановки1. Номинальный напор 2. Производительность 3. Мощность4. Ширина5. Длина6. Высота7. Масса5кПа;1. З88м3/ч2,2кВт420мм690мм510мм90кг.

143. Исходные данные для расчета коэффициентов математической модели процессов, сопровождающих гранулирование суспензий твердых сплавов, методом распылительной сушки в установившемся режиме.

144. Параметр Обозначение Величина Размерность

145. Температура на входе в СК тск 1 вых. г 200 °С

146. Давление на входе в СК рСК гвх.г 2 кПа

147. Температура внешней среды Твн.ср 25 °С

148. Температура суспензии тск 1 СУСП 35 °с

149. Массовый расход газа на вх. СК Мвх.г 70 кг/час

150. Массовый расход суспензии мск тСУСП 45 кг/час

151. Теплоемкость газа сг 0.746 кДж/кг.К

152. Теплопроводность газа 0.0384 Вт/м.К

153. Теплоемкость суспензии ССУСП 2.81 кДж/кг.К

154. Теплопроводность стенки СК ^СТ 17.5 Вт/м.К

155. Теплоемкость стенки СК сст 0.5 кДж/кг.К

156. Масса стенки СК тст 181 кг

157. Теплота парообразования спирта г 712.3 кДж/кг.

158. Тепловыделение ТЭНа я 18 кВт

159. Теплоемкость ТЭНа Су 0.5 кДж/кг.К1. Масса ТЭНа шт 3 кг

160. Поверхность теплообмена ТЭНа и 0.12 м2масла

161. Теплоемкость масла см 1.68 кДж/кг.К1. Масса масла 100 л

162. Поверхность теплообмена масла и 1.23 м2газа

163. Теплоемкость воды св 4.19 кДж/кг.К1. Масса воды тв 0.1 кг

164. Поверхность теплообмена воды и Г 0.28 м^спирта

165. Теплопроводность воды Хв 57.5*102 Вт/м.К

166. Результаты расчета коэффициентов математической модели процессов, сопровождающих гранулирование суспензий твердых сплавов, методомраспылительной сушки.

167. Коэффициент Обозначение Величина Примечание

168. Коэффициент местного сопротивления на входе СК 5-ск 4)1 0.5 78., ст. 645

169. Коэффициент местного сопротивления на выходе СК Лск Ъ2 0.5 78., ст. 645

170. Коэффициент теплоотдачи камеры во внешнюю среду авн 41 Вт/м2К 78., ст. 214

171. Коэффициент теплоотдачи газа частице агран 533Вт/м2К 48., ст. 169176

172. Коэффициент теплопередачи между ТЭНом и маслом а! 1200 Вт/м2К 8., ст. 33

173. Коэффициент теплопередачи между маслом и газом а2 340 Вт/м2К 8., ст. 33

174. Коэффициент теплопередачи между водой и спиртом а 1000 Вт/м2К 8., ст. 33

175. Коэффициент массопередачи К 0.42 кг/м2ч мм рт. ст. 48., ст. 170

176. Коэффициент теплопередачи между газом и спиртом а3 2000 Вт/м2К 8., ст. 331. ПРОТОКОЛизмерения параметров технологического процесса гранулирования суспензий твердых сплавов1 августа 2002 г. г. Кировград

177. Измерения проводились в цехе № 5 Кировградского завода твердых сплавов.

178. Измерения параметров технологического процесса гранулирования суспензий твердых сплавов проводились с использованием встроенных приборов контроля шкафа управления установки гранулирования КЗТС.

179. В процессе функционирования установки гранулирования исследовались 2 режима её работы:- при полном прогреве установки гранулирования или в стадии её готовности к распылению исходного материала суспензии;- в момент начала распыления суспензии.

180. Результаты измерения параметров технологического процесса в стадии готовности установки к распылению материала приведены в таблице 1.

181. Результаты измерения параметров технологического процесса гранулирования в момент начала распыления приведены в таблице 2.

182. Результаты измерений параметров технологического процесса гранулирования суспензий твердых сплавов в стадии готовности установки1. Параметры Значение

183. Температура газа на входе в газонагреватель, °С 45

184. Температура газа на выходе газонагревателя, °С 212

185. Температура газа на входе в сушильную камеру,°С 202

186. Температура газа на выходе из камеры, °С 120

187. Давление на входе в сушильную камеру, кПа 2

188. Давление в сушильной камере, кПа 1,2

189. Давление на выходе сушильной камеры, кПа 1,2

190. Температура газа на входе в скруббер, °С 110

191. Температура газа на выходе из скруббера, °С 53

192. Давление на входе в скруббер, кПа 2,0

193. Давление на выходе скруббера, кПа 0,1

194. Перепад давления на циклоне, кПа 1,3

195. Результаты измерений параметров технологического процесса гранулирования суспензий твердых сплавов в момент распыления суспензии1. Параметры Значение

196. Температура газа на входе в газонагреватель, °С 39

197. Температура газа на выходе газонагревателя, °С 212

198. Температура газа на входе в сушильную камеру,°С 202

199. Температура газа на выходе из камеры, °С 93

200. Давление на входе в сушильную камеру, кПа 2

201. Давление в сушильной камере, кПа 1,2

202. Давление на выходе сушильной камеры, кПа 1,2

203. Температура газа на входе в скруббер, °С 90

204. Температура газа на выходе из скруббера, °С 39

205. Давление на входе в скруббер, кПа 2,0

206. Давление на выходе скруббера, кПа од

207. Перепад давления на циклоне, кПа 1,3

208. Давление на форсунку, кг/см3 4,5

209. Плотность суспензии, кг/см 3,041. Измерения проводил:зам. директора ООО НИИ «Инструмент» Л.Б. Старыгин2 ■ !>-% /

210. При измерениях присутствовали:1. С/Ре«*?/инженер-конструктор ООО НИИ «Инструмент ) ИМ. Федосеевдоцент кафедры ПиП ЭВС МарГТУ /^¿(- ^ А.Б. Савиных1. \\1 I) 4 ' 1

211. РОССИЙСКАЯ ГОСУДАРСТВ:-!, БИБЛИОТЕК