Известно, что эксперимент - важнейший метод исследований в естественных и технических науках, а измерение - одна из важнейших составляющих эксперимента. Без правильно подобранного метода измерения и надежных измерительных приборов невозможно получить достоверную информацию об объекте исследования. Дело осложняется, когда приходится исследовать системы, характеризующиеся многими параметрами, когда процессы имеют малую продолжительность и большую скорость, или, наоборот, протекают очень медленно и долгое время. Преодолеть такие ограничения позволяют современные информационные технологии, которые со временем становятся все более доступными.
На кафедре машин и аппаратов химических и нефтеперерабатывающих производств (МАХНП) группа энтузиастов во главе со старшим преподавателем, к.т.н. Я.Г.Двойносом и заведующим лабораторией О.В.Мартинюком разработала эффективные измерительные системы на основе открытой платформы Arduino. Их инициативу поддержали студенты группы ЛН-51 П.Евзютин, О.Итальянцев, В.Гавриленко. Результатом работы стала модернизация двух лабораторных установок, которые предназначены для исследования кинетики процесса осаждения и процесса сушки с рециркуляцией части отработанного воздуха.
Процесс сушки характеризуется сложной кинетикой, которая к тому же существенно отличается для различных материалов. Кроме того, процесс протекает достаточно медленно. Поэтому изучение кинетики этого процесса требует многократной фиксации ряда параметров через определенные промежутки времени. Снятие показаний приборов - работа изнурительная и довольно скучная, что может приводить к ошибкам. Благодаря модернизации установки, лабораторная работа по изучению процесса сушки стала не только более точной, но и зрелищной и интересной.
Многие студенты нашего университета в курсе общей физики выполняли лабораторную работу по исследованию стоксивских процессов при осаждении дробинок в длинной трубке, наполненной глицерином. Так можно исследовать ламинарный режим осаждения, но для будущих инженеров-механиков химических производств этого мало. Осаждение может происходить и в условиях переходного или турбулентного режимов. Для исследования этих явлений на кафедре МАХНП давно существует исследовательская установка, однако исследованию процесса в турбулентном режиме была очень серьезная проблема - опытные образцы оседали в жидкости настолько быстро, что получить точное значение времени осаждения было невозможно. Решением проблемы стало применение лазерных датчиков.
Создан прототип прибора для измерения и анализа реологических характеристик горюче-смазочных материалов. Прибор представляет собой мерный цилиндр из стекла и электронный блок на базе процессора и датчиков Arduino. Лазеры имеют широкий луч, который фиксируется с противоположной части цилиндра линейкой фоторезисторов, подключенных к контроллеру через компараторы. Создан прототип прибора измеряет время, за которое сфера, двигаясь под действием силы тяжести, проходит от одного лазерного луча к другому в среде, вязкость которой измеряется. Точность измерения времени составляет 0,001 секунды. Погрешность при повторении экспериментов менее 1%. Для обработки результатов создана математическая модель и программа расчета в среде MathCad.
В дальнейшем авторы проекта планируют доработать прибор и программное обеспечение и сертифицировать его в Украине с целью использования для контроля качества масел.