Конференциясының ЕҢбектері

62 
В то же время, уровень прикладных исследований и достижения инженерных наук, в том 
числе  и  науки  о  процессах  и  аппаратах  химических  технологий,  в  этой  области  достаточно 
скромны.  
Создать в настоящее время общие инженерные методики расчета химических аппаратов с 
учетом  всех  возможных  видов  и  трансформаций  дисперсных  систем  не  представляется 
возможным.  Поэтому  область  исследований  в  данной  диссертационной  работе    ограничивается 
разработкой методов расчета и проектирования процессов и аппаратов химических технологий, в 
которых  происходит  образование  и  агрегация  суспензий  твердых  мелких  частиц  в  сплошной 
жидкой фазе в процессе протекания химических реакций.   
Многие  процессы  химических  технологий  протекают  в  сложных  дисперсных  системах, 
либо  сопровождаются  образованием  дисперсной  твердой  фазы  в  ходе  процесса.  Это  процессы, 
протекающие  в  химических  реакторах  с  образованием  нерастворимого  осадка,  процессы, 
сопровождающиеся  конденсацией  в  пылегазовых  системах  и  образованием  шламов  и  т.д. 
Существующие  в  настоящее  время  методы  расчета  и  проектирования  химико-технологических 
процессов  и  аппаратов,  в  которых  образуются  и  претерпевают  трансформации  дисперсные 
системы (суспензии, эмульсии, гели и т.д.) разработаны в недостаточной степени.  
Однако в последнее время недостаточность такого подхода становится все более ясной. В 
тех  случаях,  когда  кинетические  зоны  химических  процессов  и  процессов  агрегации  частиц 
совмещаются,  пренебрежение  совместно  протекающими  химическими  реакциями    и  процессами 
первичной нуклеации, агрегации частиц и их осаждения в гетерогенных средах с перемешиванием 
приводит  либо  к  существенным  погрешностям    при  расчете  и  проектировании  аппаратов,  либо 
требует  проведения  специальных  экспериментальных  исследований  с  учетом  масштабов 
реального промышленного производства. 
Экспериментально изучены закономерности процесса агрегации в системах с химическим 
источником  мономеров  нерастворимой  фазы,  и  подтверждено  наличие    двух  критических 
значений  концентрации  в  процессе  коагуляции  нерастворимой  фазы  в  реагирующих  системах, 
обусловленных  достижением  порога  коагуляции  для  первичных  мономеров  и  завершением 
активной стадии химической реакции в периодическом реакторе.   
В статье рассмотрено методы математического моделирования, численного и лабораторного 
натурного  эксперимента.    Для  анализа,  сравнения  и  проверки  адекватности  использовали  
экспериментальный  материал,  накопленный  в  настоящее  время  и  доступный  в  виде  литературных 
источников  в  печатном  виде  и  в  Интернете,  а  также  результаты  собственных  экспериментальных 
исследований.  Объектом  исследований  служили  процессы  образования  и  структурирования 
дисперсной фазы в химических реакторах.  
В результате  разработаны методы расчета времен пребывания в аппаратах с химическими 
реакциями  и  агрегацией  дисперсной  фазы    в  случае  периодической  организации  процесса  в 
реакторе с перемешиванием.   
В  работе  проводили  исследования    порога  коагуляции  сульфата  бария  при  реакции  с 
различными  электролитами.  Все  реакции  происходят  по  псевдовторому  порядку  [Для  работы 
применяют двумолярный раствор  NaCI, 0,05 молярный раствор  Na
2
SO
4
, 0,005 молярный раствор  
K
3
[Fe(CN)
6
].  В  12  чистых  пробирок  (по  4  пробирки  для  каждого  электролита)  наливают  по  5  мл 
золя гидроокиси железа и указанное в таблице 1 количество миллилитров дистиллированной воды 
и  раствора  электролита,  после  чего  содержимое  каждой  пробирки  немедленно  хорошо 
перемешивают и через 30 минут отмечают, в каких пробирках произошла явная коагуляция. 
Таким  образом,  в  каждой  пробирке  концентрация  сульфата  бария  одинакова  (1:1),  а 
концентрация электролита в каждой следующей пробирке больше, чем в предыдущей, в два раза.  
 
Таблица 1 
 
№ 
пробирки 
Раствор 
сульфата бария 
Дистиллированная 
вода, мл 
Раствор 
электролита, мл 
Коагуляция через 
30 минут 
1 
5 
4,5 
0,5 
 
2 
5 
4,0 
1,0 
 
3 
5 
3,0 
2,0 
 
4 
5 
1,0 
4,0 
 
 
 

63 
Порог коагуляции вычисляют по формуле 
 
С
пор
= 100 С V(ммоль/л), 
 
где  С – молярная концентрация; 
  V  –  наименьшее  число  миллилитров  раствора  электролита,  достаточное  для  коагуляции 
золя. 
Для  работы  нам  нужен  положительно  заряженые  мицеллы  сульфата  бария.  Поэтому 
готовили очень слабую концентрацию раствора BaSO
4
 (0,001н H
2
SO
4
 и 0,005 н ВаСІ
2
). Потому что 
когда перемешиваешь серную кислоту с хлоридом бария, сразу образуется не растворимый осадок 
сульфата бария. 
H
2
SO
4
 + BaCI
2
 → ↓BaSO
4
 + 2HCI 
В  нашем  опыте,  как  сказано  выше,  мы  к  раствору  сульфата  бария  добавляли  электролит. 
После  чего,  после  перемешивания  растворов  определили  плотность  с  помощью  ФЭК  М-56. 
Использовали светофильтр №7. 
Порог коагуляции определяли по резкому изменению оптической плотности среды. 
По результатам экспериментов строились графики зависимости оптической плотности от от 
концентрации  электролита.  Ниже  приводятся  характерные    графики  для  коагуляции  с 
использованием различных электролитов.  
 
 
 
 
 
 
 
d
 
0.00025
 
0.0005
 
0.001
 
0.002
 
1.35
 
1.05
 
1.5
 
1.73
 
C
 
Рисунок 1.1 Определение порога коагуляции с K
3
[Fe(CN)
6
]
 

64 
 
 
Рисунок 1.2 Определение порога коагуляции с Na
2
SO
4 
 
 
 
 
 
 
 
Как  хорошо  видно,  по  приведенным  графикам  достаточно  четко  определяется  порог 
слабой коагуляции и зона сильной коагуляции, то есть где замечается максимальный скачок, там и 
начинается порог коагуляции. Можно отметить, что результаты экспериментальных исследований 
полностью качественно подтверждают описанные в предыдущем разделе особенности коагуляции 
в  химически  реагирующих  системах.  Подобное  поведение  при  агрегации  частиц  конденсата 
наблюдается также в сильно пересыщенных парогазовых смесях 
Особенность  процесса  в  химическом  реакторе  с  образованием  нерастворимой  фазы  в 
рабочей зоне заключается в том, что в образующейся суспензии при перемешивании формируется 
продольный (т.е. по высоте аппарата) градиент концентрации твердой фазы, так называемая муть. 
По  завершении  процессов  химических  превращений  кривая  концентрации  стабилизируется.  что 
означает завершение первой  стадии процесса.  
Вторая стадия заключается в осаждении мути и формировании осадка, Время химических 
превращений и время осаждения в сумме определяют время пребывания реагентов в химическом 
аппарате.  
d
 
0.1
 
0.2
 
0.3
 
0.8
 
1.6
 
1
 
1,61
 
1,87
 
1..97
 
d
 
0.0025
 
0.005
 
0.01
 
0.04
 
1,0615
 
0,95
 
1,07
 
1,085
 
C
 
0.03
 
0.02
 
Рисунок 1 .3 Определение порога коагуляции с NaСІ 

65 
Далее в работе описано распределение концентрации дисперсной  твердой фазы по высоте 
периодического  реактора  с  перемешиванием  с  учетом  химической  реакции  образования 
дисперсной фазы и процесса осаждения взвеси. 
Разработана  методика  расчета  времени  пребывания  реагентов  в  реакторе  с  учетом 
описанных эффектов. 
Общий  вид  диффузионной  модели  реактора  с  перемешиванием  в  нашем случае  запишем 
следующим образом  
 
                        
t
C
kt
kA
z
C
V
W
f
z
C
D
oc
ef
exp
0
2
2
 .                     (1) 
 
Первое  слагаемое  в  левой  части  описывает  процесс  перемешивания  с  эффективным 
коэффициентом диффузии, зависящим от гидродинамической структуры потоков реакторе. 
Втрое слагаемое описывает процесс осаждения мути. Для упрощения инженерного расчета 
скорость осаждения рассчитывается для кластеров среднего порядка (и. соответственно, среднего 
размера),  который  определен  во  втором  разделе  диссертации,  а  коэффициент.  учитывающий 
фактор  стесненности,  - 
f
  может    рассчитываться    по  методике  Нигматуллина  по  полной 
концентрации кластеров всех порядков. Методика расчета   этого параметра также дана во втором 
разделе. 
Третье  слагаемое  в  левой  части  описывает  интенсивность  образования  мономеров  в 
процессе химических превращений. 
Таким  образом,  для  реализации  заявленной  программы  расчета  необходимо,  помимо  
исходных данных, методы получения которых излагаются во втором разделе работы,  разработать 
подход к расчету эффективного коэффициента диффузии для модели (1) 
 
Литература 
1.
 
С.В.Божокин,  Д.А.Паршин.  Фракталы  и  мультифракталы//Ижевск:  НИЦ  «Регулярная  и 
хаотическая динамика».- 2001.- 128с. 
2.
 
Arthur  W.Adamson,  Alice  P.Gast.  Physical  Chemistry  of  Surfaces//  A  WILEY-INTERSCIENCE 
PUBLICATION John Wiley & Sons, Inc.- 1997.-P.785. 
3.
 
И.М.Лифшиц,  В.В.Слезов.  О  кинетике  диффузного  распада  пересыщенных  твердых 
растворов. 479-492с. 
4.
 
D.Feinn,  P.Ortoleva,  W.Scalf,  S.Schmidt  and  M.Wolff.  Spontaneous  pattern  formation  in 
precipitating systems// J.Chem. Phys.-1978.-v. 69, No1.-P. 27-39. 
5.
 
John Talbot, Sphere Packings. Chuanming Zong// Springer.- 1999.-P. 244. 
6.
 
Jonathan AD Wattis and Peter V Coveney.  Renormalisation-theoretic analysis of non-equilibrium 
phase transitions I: The Becker-Dцring equations with power law rate coefficients, 2001 
7.
 
Jonathan AD Wattis and Peter V Coveney, Renormalisation-theoretic analysis of non-equilibrium 
phase  transitions  II:  The  effect  of  perturbations  on  rate  coefficients  in  the      Becker-Dцring 
equations, 2001 
8.
 
Ю.И.Петров. Кластеры и малые частицы//- М.- «Наука»- C. 1986-368. 
9.
 
В.Г.Левич. Физико-химическая гидродинамика //- М.: ФИЗМАТЛИТ.- 1959.-700с. 
10.
 
Крестов Г.А. Термодинамика процессов в растворах// – Л.: Химия.- 1984. – 272с. 
11.
 
Жужиков В.А. Фильтрование: Теория и практика разделения суспензий //- 4-е изд., перераб. 
и доп.-М.: Химия- 1980.-400с. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

66 
УДК 389.008 
 
ПЛАНИРОВАНИЕ МЕТРОЛОГИЧЕСКОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ РАЗРАБОТКИ И 
ПРОИЗВОДСТВА ИЗДЕЛИЯ 
 
Бекибаев Н.С., Пахынбетов А.С., Ешанкулов А.А. 
ЮКГУ им. М.Ауезова, Шымкент, Казахстан 
 
Түйін 
Бұйымды  әзірлеудегі  және  ӛндірістегі  метрологиялық  қамтамасыз  етуде  жоспарлаумен  оларды 
орындалуын нақты бақылау ӛлшенілентін параметрлерді ӛлшеу дәлдігінің нормасын, ӛлшеу құралдарымен 
сондай - ақ тексеру әдістерін таңдаудағы қателікті болдырмауға мүмкіндік береді.  
 
Summary 
Planning  of  metrological  support  the  development  and  manufacture  of  the  product,  precise  control  over 
their execution to prevent errors in the selection of the range of measured parameters, the accuracy of measurement 
standards, methods and tools of measurement and calibration. 
 
Достоверность  измерительной  информации  является  основой  для  анализа,  прогнозирования, 
планирования и управления производством и отраслью в целом, служит повышению эффективности учета 
сырья, готовой продукции и энергетических затрат, а также повышению качества продукции. 
Постоянно возрастающий объем измерения, который на предприятиях отрасли выполняют службы   
КИП  иА  ,  отделы  метрологии,  работники  экспедиций  и  др.,  требует  повышения  уровня  метрологического 
обеспечения отрасли. 
Под  метрологическим  обеспечением  понимается  установление  и  применение  научных  и 
организационных  основ,  технических  средств,  правил  и  норм,  необходимых  для  достижения  единства  и 
требуемой точности и измерений [1]. 
Реализацию программ метрологического обеспечения разработки и производства изделия  осущест-
вляют различные подразделения и службы предприятия. Для четкого их взаимодействия и своевременного 
решения  задач,  установленных  в  [2],  целесообразно  эти  работы  централизованно  планировать  в  рамках 
общих планирования метрологического обеспечения. 
Требования  к  порядку  разработки  планирования  метрологического  обеспечения  и  их  типовое 
содержание  указаны  в  отраслевом  стандарте,  в  соответствии  с  которым  работы  по  метрологическому 
обеспечению  начинаются  на  этапе  составления  проекта  технического  задания  на  разработку  изделия. 
Утвержденное  техническое  задание  является  исходным  документом,  так  как  содержит  проектируемые 
значения  характеристик  изделия  и  параметров  режимов  испытаний.  В  техническом  задании  согласно  [3]   
должны быть требования к метрологическому обеспечению разработки изделия. 
На  стадии  технического  предложения  целесообразно,  чтобы  главный  конструктор  разработки 
совместно  с  главным  метрологом  составляли  проект  плана  работ  по  метрологическому  обеспечению.  При 
этом  рекомендуется  с  учетом  [4]  осуществлять  подбор  и  систематизацию  нормативно-технических 
документов  по  метрологическому  обеспечению  изделия,  предварительный  выбор  методов  и  средств  для 
измерений параметров изделия, а также оценку контролепригодности изделия и разработку предложений по 
ее обеспечению. 
На  стадии  эскизного  проектирования  план  может  быть  уточнен  и  взят  за  основу  при  составлении 
программы  метрологического обеспечения разработки изделия,  которую подготавливает подразделение  — 
головной    исполнитель    опытно  -конструкторской  работы  с  участием  подразделений-соисполнителей, 
метрологической службы, службы главного технолога и службы качества. Ответственным за составление и 
реализацию программы является главный конструктор разработки. Программа включает общие положения 
и план метрологического' обеспечения разработки изделия. В разделе «Общие положения» следует указать 
документы,  которые  были  использованы  при  составлении  программы  метрологического  обеспечения 
разработки изделия или для составления которых они должны использоваться. Такими документами могут 
быть  оперативно-календарные  планы  опытно-конструкторской  работы,  годовые  планы  подразделений  — 
исполнителей  программы  метрологического  обеспечения  разработки  изделия,  заявки  на  приобретение 
средств измерений. 
Раздел  по  планированию  метрологического  обеспечения  разработки  изделия    рекомендуется 
представить  в  виде  таблицы,  включающей  наименование  работ,  исходных  документов,  отчетных 
документов  планируемые 
 С
роки и состав исполнителей. 
В  графе  «Наименование  работ»  указывают  их  перечень  для  каждой  стадии    разработки,  который 
следует составить, с учетом требований ЕСКД [5-7]. 
Для стадии эскизного проектирования и план целесообразно включить: выбор методик выполнения 
измерении, предварительную оценку погрешности измерений, составление перечня средств для измерений 
параметров  изделия;  выявление  параметров,  необеспеченных  методами  и  средствами  измерений; 

67 
составление  технического  задания  на  разработку  методик  выполнения  измерений  и  нестандартизованных 
средств измерений; оценку контролепригодности схем и эскизной компановки изделия. 
Для  стадии  технического  проектирования  в  план  могут  быть  включены  разработка  методик 
измерений, нестандартизованных средств измерений, системы контроля характеристик изделия в условиях 
эксплуатации, выбор недостающих средств для контроля параметров новых деталей и сборочных единиц. 
Для  стадии  подготовки  рабочей  документации  в  план  целесообразно  включить  метрологическую 
экспертизу  конструкторской  и  технологической  документации;  метрологическую  аттестацию  методик 
выполнения  измерений  и  нестандартизованных  средств  измерений;  выбор  методов  и  средств  контроля 
параметров  новых  деталей  и  сборочных  единиц,  а  также  режимов  новых  технологических  процессов; 
контроль правильности применения методик выполнения измерений при входном контроле, изготовлении, 
отладке  и  испытаниях опытного образца;  оценку контролепригодности  изделия  при  испытаниях опытного 
образца, степени автоматизации контроля, удобства эксплуатации и поверки встроенных средств измерений, 
индикации  и  регистрации  результатов  измерений,  наличия  стандартных  соединений  и  контрольных  гнезд, 
обеспечивающих подключение к изделию средств измерений. 
В графе об исходных документах приводят наименования (индекс) исходных документов, которыми 
следует  руководствоваться  при  выполнении  планируемых  работ.  Такими  документами  могут  быть 
государственные или отраслевые стандарты, стандарты предприятия, методические указания. В графе об от-
четных  документах  указывают  наименования  документов,  которые  предъявляют  в  результате  выполнения 
запланированных  работ.  Программы  метрологического  обеспечения  разработки  изделия  согласовывают  с 
руководителями подразделений — участников планируемых работ. 
Для  стадии  серийного  выпуска  целесообразно  разрабатывать  программы  метрологического 
обеспечения  производства  изделия.  Эта  программа  охватывает  фазы  подготовки  производства,  выпуска 
установочной  серии  и  освоенного  серийного  производства.  Программы  метрологического  обеспечения 
производства  изделия  состоит  из  тех  же  разделов,  что  и  программы  метрологического  обеспечения 
разработки  изделия.  Раздел  «План  работ  по  метрологическому  обеспечению  производства  изделия» 
целесообразно также представить в виде таблицы. 
Для  стадии  подготовки  производства  рекомендуется  планировать  анализ  перечней  средств 
измерений и контроля, переданных разработчиком с целью установления номенклатуры средств измерений, 
необходимых  для  производства  изделия;  разработку  инструкций  по  входному  контролю,  процессов 
операционного контроля сложных деталей и сборочных единиц, процессов приемочного контроля изделий; 
метрологическую экспертизу разрабатываемых  документов; разработку  и  изготовление  средств  измерений 
для  контроля  размеров  деталей  и  сборочных  единиц,  в  том  числе  шаблонов,  калибров;  разработку  и 
изготовление  нестандартизованных  средств  измерений  для  контроля  параметров  изделия,  составление 
методик  выполнения  контрольных  операций  (при  необходимости);  аттестацию  методик  выполнения  из-
мерений  и  метрологическую  аттестацию  нестандартизованных  средств  измерений;  составление  заявок  на 
приобретение средств измерений. 
На  стадии  серийного  производства,  на  наш  взгляд,  необходимо  проводить  метрологическую 
экспертизу извещений об изменении конструкторской и технологической документации; периодическую и 
внеочередную  поверку  средств  измерений;  приобретение  недостающих  средств  измерений;  контроль 
реализации методик выполнения измерений при входном контроле, изготовлении, настройке и испытаниях 
изделия. 
Номенклатуру  изделий,  на  разработку  и  производство  которых  составляют  планирование 
метрологическое обеспечение, определяет руководитель предприятия. При выпуске на предприятии группы 
однотипных изделий по ним рекомендуется составлять общую программу. Вносить изменения в программы 
следует в соответствии с [8]. Работы по составлению и реализации программ могут быть включены в общий 
план  выполнения  опытно-конструкторских  работ,  план  выпуска  изделия  и  производственные  планы 
подразделений предприятия, выполняющих работы по  метрологическому обеспечению. 
Централизованное  планирование  работ, четкий  контроль  за их выполнением  позволяет на  стадиях 
разработки и подготовки производства изделия предотвратить ошибки в выборе номенклатуры измеряемых 
параметров,  норм  точности  измерений,  методов  и  средств  измерений  и  поверки.  При  этом  сокращаются 
затраты  средств и времени  на  разработку  изделия  и освоение  его производства,  а  также  на  корректировку 
конструкторской и технологической документации. 
 

жүктеу/скачать 7,95 Mb.

Достарыңызбен бөлісу: