Математическое моделирование процессов измельчения твёрдых материалов

Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

Санкт-Петербургский государственный технологический институт

(Технический университет)







Кафедра САПР и У

Факультет: Информатики и управления

Курс: 4

Группа: 873











Пояснительная записка к курсовому проекту 

по дисциплине «Математическое моделирование

 химико-технологических процессов»

Тема:

Математическое моделирование процессов измельчения твёрдых материалов





Разработчик   ____________________________________ О.В.Шпекторова

Руководитель   ___________________________________ А. В. Козлов 

Дата сдачи ______________

Оценка       ______________



















Санкт-Петербург

2010


Санкт-Петербургский государственный технологический институт 

(Технический университет)



ЗАДАНИЕ

на курсовое проектирование по дисциплине «Математическое моделирование

 химико-технологических процессов»



студенке	Шпекторовой Ольге Валерьевне                            ____________________________________

Факультет	Информатики и управления								

Кафедра	Систем автоматизированного проектирования и управления				

Тема	    Математическое моделирование процессов измельчения твёрдых материалов_________________



Исходные данные к работе



1.

Гольцева Л.В. Курс лекций по дисциплине «Математическое моделирование химико-технологических процессов».

2.

Серго Е.Е. Дробление, измельчение и грохочение полезных ископаемых. – М.: Недра, 1985. –    285 с. 

3.

Касаткин А.Г. Основные процессы и аппараты химической технологии. – М.: «Химия», 1971. –784 с.

4.

Сиденко П.М. Измельчение в химической промышленности. – М.: Химия, 1977. – 368 с. 



Перечень подлежащих разработке вопросов, документов



1. Аналитический обзор дробильных агрегатов разных конструкций._________________________________

2.Формирование системы расчетных уравнений и алгоритма решения модели.__________________________

3. Разработка интерфейса программы и системы отображения результатов.				_

4. Разработка и тестирование программного обеспечения.							

5. Оформление документации (описание применения), графического материала.				



Перечень графического материала



1. Формализованное описание объекта моделирования.							

2. Основные расчетные уравнения, использующиеся в программе.						

3. Блок-схема алгоритма расчета математической модели.			____________________________

4. Тестовые примеры работы программного обеспечения .			_____________________



Виды и объём работы, выполняемой с использованием ЭВМ и САПР



1. Разработка программного обеспечения в среде С++Builder 6.						

2. Оформление документации в Microsoft Word 2003, Microsoft Visio 2003.					



Консультанты по проекту  

 

 Дата выдачи задания:

 

Дата представления работы к защите: 



Руководители

курсового проектирования					                 А.В. Козлов           	

 (подпись, дата)                                 (инициалы, фамилия)



Задание

получил                                         _____________________                ______ О.В. Шпекторова     ______

                                                                   (подпись, дата)                                 (инициалы, фамилия)

 













СОДЕРЖАНИЕ



1)ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ……………………………………………………………………4

2)АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР………………………………………………………………….5

3)ОПИСАНИЕ ОБЪЕКТА МОДЕЛИРОВАНИЯ…………………………………………….12

4)ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ……………………………………………………………..13

5)ЭКСПЕРЕМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ…………………………………………………………17

ВЫВОДЫ……………………………………………………………………………………….23

Приложение А…………………………………………………………………………………..24

Приложение В…………………………………………………………………………………..26

СПИСОК ИСТОЧНИКОВ……………………………………………………………………..27











































































 ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ



Необходимо разработать программный комплекс, позволяющий исследовать процесс измельчения твёрдых материалов.



Необходимо решить следующие задачи:

Проанализировать заданную предметную область, изучив процесс дробления и виды дробления.

Разработать программный комплекс, позволяющий расcчитать производительность основных видов дробления.

Провести тестирование разработанного программного комплекса и анализ полученных результатов. 

Сделать выводы о проделанной работе.




АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР.

Общие положения.

















	              Теперь рассмотрим две основные машины для крупного дробления – это    щековые и конусные дробилки.

Щековые дробилки.











          Конусные дробилки.









             Рассмотрим конструкцию дробильных валков, применяющихся для среднего и                  мелкого дробления.

           Дробильные валки.





Мельницы применяются в производстве для тонкого дробления. Рассмотрим основные из них:

Ударно-центробежные мельницы.



                                







Шаровые мельницы.



































          Вибрационные мельницы.




















                    ОПИСАНИЕ ОБЪЕКТА МОДЕЛИРОВАНИЯ 



В данном курсовом проекте рассчитывается значение производительности для дробильных агрегатов трёх конструкций:

щековых дробилок, конусных дробилок и валковых дробилок.

Определим параметры системы для этих агрегатов. Параметры систем представлены на  рисунке 1.









Y {Q1,Q2,

Q3}

X { n, B,М,S1,S2,e,

 ,

r,D, ,L,,d}

Q1-призводительность щековой дробилки,м^3/ч

Q2-производительность конусной дробилки,м^3/ч

Q3-производительность валковой дробилки,кг/ч



	



  





где 

X { n,В,M,S1,S2,e,r,D,d , ,,,,}  – вектор входных параметров (n –число оборотов(мин^(-1)),B-длина загрузочного отверстия дробилки(м),М- коэффициент разрыхления материала на выходе из дробилки,S1-ход щеки(м),е- минимальная ширина выпускной щеки дробилки(м), -угол захвата,D-диаметр валка(м),L-длина валка(м),S2-ширина зазора между валками(м), -плотность измельчаемого материала(кг/м^3), -наружный диаметр разгрузочной щели(м),r-эксцентриситет(м),d-средний размер кусков дробленого материала(м))

Y {Q1,Q2,Q3} – вектор выходных параметров (Q1,Q2,Q3-производительности щековой, конусной и валковой дробилок

соответственно)

		 

Рисунок 1 – Параметры системы.



























ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ



Расчёт производительности для щековых дробилок производится по формуле:



  (1)

где 

n–число оборотов(мин^(-1)),

B-длина загрузочного отверстия дробилки(м),

М- коэффициент разрыхления материала на выходе из дробилки,

S1-ход щеки(м),

е- минимальная ширина выпускной щеки дробилки(м), 

-угол захвата(град),

V-объём раздробленного материала, выпавшего за один ход щеки(м^3)



   V=B*F  (2)

где

F-площадь трапеции(м^2).





                    Рисунок2-Схема щековой дробилки.











Расчёт производительности для конусных дробилок производится по формуле:



 (3)



где

n–число оборотов(мин^(-1)),

М- коэффициент разрыхления материала на выходе из дробилки,

-наружный диаметр разгрузочной щели(м),

r-эксцентриситет(м),

d-средний размер кусков дробленого материала(м)

-угол наклона подвижного конуса(град),

-угол наклона неподвижного конуса(град).





       Рисунок3-Схема конусной дробилки.









Расчёт производительности для валковых дробилок производится по формуле:

(4)



где

n–число оборотов(мин^(-1)),

М- коэффициент разрыхления материала на выходе из дробилки,

D-диаметр валка(м),

L-длина валка(м),

-плотность измельчаемого материала(кг/м^3),

S2-ширина зазора между валками(м).



Объём продукта, выходящего из дробилки за один оборот валков, соответствует объёму параллелепипеда с основанием, равным площади щели и высотой, равной длине окружности валка(м^3).



  (5)





       Рисунок4-Схема валковой дробилки.





























Блок – схема данного алгоритма представлена на рисунке 5.









Начало

Ввод исходных данных n,В,M,S1,S2,e,r,D,d ,,,,}  





 Расчет производительности для трёх различных дробилок



Вывод полученного результата

Конец

Q1-призводительность щековой дробилки,м^3/ч

Q2-производительность конусной дробилки,м^3/ч

Q3-производительность валковой дробилки,кг/ч





Рисунок 5 – Блок-схема алгоритма



















ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

Программный комплекс предназначен для расчёта производительности дробильных агрегатов трёх конструкций:

щековых дробилок, конусных дробилок и валковых дробилок.

В результате анализа предметной области можно сформулировать основные функции, которые должны быть реализованы в системе, и требования к программному комплексу.

Требования к программному комплексу:

Адекватность расчетов.

Удобный, понятный пользователю интерфейс.





При запуске программы пользователю предлагается выбрать теоретическую или практическую часть программного комплекса:



        

                              

                             Рисунок 6-Главное окно программы.





































В теоретической части на вкладках расположена информация о различных видах дробилок.



         



                               Рисунок 7-Теоретическая часть.



При выборе практической части пользователю предлагается выбрать расчёт производительности для какой дробилки он хочет произвести.



                    



                                Рисунок 8-Практическая часть. 
Окно расчёта производительности щековой дробилки выглядит следующим образом:







          Рисунок 9- Расчёт производительности щековой дробилки.





При открытии по умолчанию введены значения для щековой дробилки ЩДП 9Ч12 с простым движением щеки.



































При нажатии на кнопку расчёт рассчитывается значение производи-тельности и строится график зависимости производительности дробилки от количества оборотов. Данная зависимость прямолинейная. Также выводится таблица со значениями количества оборотов и производительности. Шаг значений количества оборотов равен 20.



 



              Рисунок 10- Расчёт производительности щековой дробилки.

























Окно расчёта производительности конусной дробилки выглядит следующим образом:





              

               Рисунок 11- Расчёт производительности конусной дробилки.





При открытии по умолчанию введены значения для конусной дробилки среднего дробления КСД-600.



































Окно расчёта производительности валковой дробилки выглядит следующим образом:







          Рисунок 12- Расчёт производительности валковой дробилки.





При открытии по умолчанию введены значения для валковой дробилки ДР-400Ч250 с гладкими валками.











































ВЫВОДЫ



В результате выполнения курсового проекта был разработан программный комплекс, позволяющий рассчитывать производительности дробильных агрегатов трёх конструкций:

щековых дробилок, конусных дробилок и валковых дробилок.



В ходе выполнения решены следующие задачи:

1.Выполнен аналитический обзор дробильных агрегатов разных конструкций.

2. Сформирована система расчётных уравнений и алгоритма решения модели.

3.Разработан интерфейс программы и сстема отображения результатов. 

4. Разработан и протестирован программный комплекс, позволяющий рассчитывать производительность дробильных агрегатов. 




























     ПРИЛОЖЕНИЕ А

  Руководство системного администратора



УТВЕРЖДЕНО

А.В.00001-01 33 01-1-ЛУ







Руководство системного администратора



А.В.00001-01 33 01-1



Листов 







Подп. и дата



Инв № дубл



Взам инв. №



Подп и дата



Инв. № подп.





2010

 

 Общие сведения о программе

Данная программа является результатом выполнения курсового проекта по дисциплине «Математическое моделирование химико-технологических процессов». 

Программа разработана в среде С++Builder6.

Программа тестировалась в системе Microsoft Windows ХР. 

Конфликтов обнаружено не было.



        Системные требования

Минимальные системные требования

- ЦП с частотой 433 MHz
- 6 Mб свободного места на жестком диске
- 512 Mб ОЗУ
- 32 Mб Видео памяти
Программные средства

 -  Windows XP 

 -   С++Builder6



Оборудование

- Монитор

- Клавиатура

- Мышка





























Приложение B

Unit 4.



//---------------------------------------------------------------------------



//---------------------------------------------------------------------------



#include <vcl.h>

#pragma hdrstop

#include "math.h"



#include "Unit4.h"

//---------------------------------------------------------------------------

#pragma package(smart_init)

#pragma resource "*.dfm"



TForm4 *Form4;

//---------------------------------------------------------------------------

__fastcall TForm4::TForm4(TComponent* Owner)

        : TForm(Owner)

{

}

//---------------------------------------------------------------------------



void __fastcall TForm4::Button1Click(TObject *Sender)

{

double M,B,S,e,alfa,Q,hag,n,n1,Q1,i;

n=StrToFloat(Edit1->Text);



M=StrToFloat(Edit2->Text);

B=StrToFloat(Edit3->Text);

S=StrToFloat(Edit4->Text);

e=StrToFloat(Edit5->Text);

alfa=StrToFloat(Edit6->Text);

Q=30*n*M*B*S*(2*e+S)/tan(alfa);



Edit7->Text = (AnsiString)Q;

Form4->StringGrid1->Cells[0][0]="n";

Form4->StringGrid1->Cells[1][0]="Q";



for (n1=0; n1<300; n1=n1+20){

Q1=30*n1*M*B*S*(2*e+S)/tan(alfa);



StringGrid1->RowCount++;

Form4->StringGrid1->Cells[1][1+i]=Q1;

Form4->StringGrid1->Cells[0][1+i]=n1;



Series1->AddXY(n1,Q1);

i++;

}

}

//---------------------------------------------------------------------------



Unit6.



#include <vcl.h>

#pragma hdrstop

#include"math.h"



#include "Unit6.h"

//---------------------------------------------------------------------------

#pragma package(smart_init)

#pragma resource "*.dfm"

double M,n,Dn,r,d,alfa1,alfa2,Q;

TForm6 *Form6;



//---------------------------------------------------------------------------

__fastcall TForm6::TForm6(TComponent* Owner)

        : TForm(Owner)

{

}

//---------------------------------------------------------------------------





void __fastcall TForm6::Button1Click(TObject *Sender)

{

M=StrToFloat(Edit1->Text);

n=StrToFloat(Edit2->Text);

Dn=StrToFloat(Edit3->Text);

r=StrToFloat(Edit4->Text);

d=StrToFloat(Edit5->Text);

alfa1=StrToFloat(Edit6->Text);

alfa2=StrToFloat(Edit7->Text);

Q=340*n*M*Dn*r*Dn/(tan(alfa1)+tan(alfa2));

Edit8->Text = (AnsiString)Q;

}

//---------------------------------------------------------------------------



Unit 7.



#include <vcl.h>

#pragma hdrstop



#include "Unit7.h"

//---------------------------------------------------------------------------

#pragma package(smart_init)

#pragma resource "*.dfm"

double Q,n,D,L,S,ro,M;

TForm7 *Form7;

//---------------------------------------------------------------------------

__fastcall TForm7::TForm7(TComponent* Owner)

        : TForm(Owner)

{

}

//---------------------------------------------------------------------------





void __fastcall TForm7::Button1Click(TObject *Sender)

{

n=StrToFloat(Edit1->Text);

L=StrToFloat(Edit2->Text);

D=StrToFloat(Edit3->Text);

S=StrToFloat(Edit4->Text);

ro=StrToFloat(Edit5->Text);

M=StrToFloat(Edit6->Text);

Q=60*3.14*n*D*L*S*ro*M;

Edit7->Text = (AnsiString)Q;

}

//---------------------------------------------------------------------------





СПИСОК ИСТОЧНИКОВ



Гольцева Л.В. Курс лекций по дисциплине «Математическое моделирование химико-технологических процессов»

Серго Е.Е. Дробление, измельчение и грохочение полезных ископаемых. – М.: Недра, 1985. –    285 с.

Касаткин А.Г. Основные процессы и аппараты химической технологии. – М.: «Химия», 1971. –784 с.

Сиденко П.М. Измельчение в химической промышленности. – М.: Химия, 1977. – 368 с.

2