Ви є тут

Впровадження комп'ютеризованих систем та технологій для дослідження процесів перенесення в хімічній галузі


Ст. викладач, к.т.н. Я.Г.Двойнос (праворуч) зі студентами під час проведення лабораторної роботи із дослідження процесу осадження

Відомо, що експеримент – найважливіший метод досліджень у природничих та технічних науках, а вимірювання – одна з найважливіших складових експерименту. Без правильно підібраного методу вимірювання та надійних вимірювальних приладів неможливо отримати достовірну інформацію про об'єкт дослідження. Справа ускладнюється, коли доводиться досліджувати системи, які характеризуються багатьма параметрами, коли процеси мають малу тривалість і велику швидкість, або, навпаки, протікають дуже повільно і довгий час. Подолати такі обмеження дозволяють сучасні інформаційні технології, які з часом стають все доступнішими.

На кафедрі машин та апаратів хімічних і нафтопереробних виробництв (МАХНВ ) група ентузіастів на чолі зі старшим викладачем, к.т.н. Я.Г.Двойносом та завідувачем лабораторії О.В.Мартинюком розробила ефективні вимірювальні системи на основі відкритої платформи Arduino. Їхню ініціативу підтримали студенти групи ЛН-51 П.Євзютін, О.Італьянцев, В.Гавриленко. Результатом роботи стала модернізація двох лабораторних установок, які призначенні для дослідження кінетики процесу осадження та процесу сушіння з рециркуляцією частини спрацьованого повітря.

Процес сушіння характеризується складною кінетикою, яка до того ж суттєво відрізняється для різних матеріалів. Крім того, процес протікає достатньо повільно. Тому вивчення кінетики цього процесу потребує багаторазової фіксації низки параметрів через певні проміжки часу. Знімання показів приладів  – робота виснажлива і доволі нудна, що може призводити до помилок. Завдяки модернізації установки, лабораторна робота з вивчення процесу сушіння стала не лише більш точною, але і видовищною і цікавою.

Багато студентів нашого університету в курсі загальної фізики виконували лабораторну роботу з дослідження стоксівських процесів при осадженні дробинок у довгій трубці, наповненій гліцерином. Так можна досліджувати ламінарний режим осадження, але для майбутніх інженерів-механіків хімічних виробництв цього замало. Осадження може відбуватися і в умовах перехідного або турбулентного режимів. Для дослідження цих явищ на кафедрі МАХНВ давно існує дослідна установка, однак з дослідженням процесу в турбулентному режимі була дуже серйозна проблема – дослідні зразки осідали в рідині настільки швидко, що отримати точне значення часу осадження було неможливо. Вирішенням проблеми стало застосування лазерних датчиків.

Створено прототип приладу для вимірювання та аналізу реологічних характеристик паливно-мастильних матеріалів. Прилад являє собою мірний циліндр зі скла та електронний блок на базі процесора та датчиків Arduino. Лазери мають широкий промінь, який фіксується з протилежної частини циліндра лінійкою фоторезисторів, підключених до контролера через компаратори. Створений прототип приладу вимірює час, за який сфера, рухаючись під дією сили тяжіння, проходить від одного лазерного променя до іншого в середовищі, в'язкість якого вимірюється. Точність вимірювання часу складає 0,001 секунди. Похибка при повторюванні експериментів менше 1%. Для обробки результатів створено математичну модель та програму розрахунку в середовищі MathCad.

У подальшому автори проекту планують доопрацювати прилад і програмне забезпечення та сертифікувати його в Україні з метою використання для  контролю якості мастил.

Сергій Гулієнко, к.т.н., ст. викладач ІХФ

x

Електронний кампус

Інформаційні ресурси

Викладачі КПІ

GitHub репозиторій